액상화 현상

요약액상화

란

지진 등 반복적인 동하중

에 의해

포화된 느슨한 사질토층이

전단강도를 상실

하고

액체처럼 거동

하는 현상

입니다.

이로 인해 지반이 구조물을 지지하지 못하고 침하나 부등침하, 매설 구조물의 부상 등 다양한 피해가 발생할 수 있습니다. 우리나라에서는 2017년 포항 지진에서 처음 보고된 바 있습니다.

액상화는 진동에 의해 간극수압이 급격히 상승하고 유효응력이 0에 가까워지면서 발생하며, 상대밀도가 낮고 배수가 어려운 포화 사질층에서 주로 나타납니다.

방지 대책으로는

모래다짐말뚝, 진동다짐 등의

다짐공법

, 샌드드레인이나 웰포인트를 이용한

배수공법

, 시멘트 혼합을 통한

지반고결공법

등이 있으며, 구조물 측면에선

깊은 기초나 매트기초

설계 등을 통해 대응합니다.

설계 단계에서

표준관입시험(SPT), 콘관입시험(CPT)

등을 통해 액상화 가능성을 사전 검토하고, 적절한 대책을 마련하는 것이 매우 중요합니다.

Q. 액상화 현상에 대하여 설명하시오.

"액상화는 지진이나 반복하중에 의해 지반 내의 포화된 느슨한 모래층이 일시적으로 전단강도를 상실하고 액체처럼 거동하는 현상 입니다.

이로 인해 지반이 구조물을 지지하지 못하고 침하, 기울어짐, 붕괴 등의 피해 가 발생하게 됩니다. 우리나라에선 2017년 포항 대지진때 최초로 액상화 현상이 발견되기도 했습니다."

[1] 액상화 발생 Mechanism

지진 시 사질토 지반 액상화 발생 메커니즘

1지진동 반복 하중 작용포화된 느슨한 모래층에 전단응력 반복 작용
2간극수압 급격한 상승비배수 상태에서 과잉간극수압 급격히 축적
3유효응력 0 도달간극수압이 상재토압과 같아져 흙 입자 분리
4전단강도 완전 상실전단 저항 능력을 완전히 상실하여 붕괴 거동
5지반 액체화 및 침하·융기모래 분출, 지지력 상실로 부등침하 및 매설물 부상

지진 등의 반복적인 동하중 발생
간극수압 상승 및 지표면으로 수분 분출
사질층의 지반 액체화
지반침하 또는 구조물 부등침하 및 붕괴

◆ 발생원인

지진 등의 동하중
간극수압 상승
낮은 상대밀도
유효응력 상실
전단강도 상실
포화된 모래지반

※ 지진 발생 시 간극수압이 상승하여 유효응력이 0에 도달 → 전단강도 상실 → 액체처럼 흐르게 됨.

[2] 액상화로 인한 피해 유형

건축물 기초 침하 및 부등침하
지하관로, 맨홀 등의 지하매설물 파손
도로 및 지반 침하 및 균열

[3] 액상화 방지 대책

사질토 지반 액상화 방지 공법 및 원리

공법	설명
다짐공법	모래다짐말뚝, 진동다짐 등으로 밀도 증가
배수공법	샌드드레인, 웰포인트 → 간극수압 조기 배출
혼합공법	시멘트계 혼합재로 지반 고체화 (지반고결)
구조물 대책	깊은기초, 매트기초, 지하구조물 부력 저감 설계 등

▶ 마무리

액상화는 지반의 유효응력 소실 현상 으로서, 구조물 안전성과 직결되는 중대한 문제

발생 조건 이 뚜렷하므로 사전 조사(표준관입시험, 콘관입시험 등)와 예방 대책 수립이 필수

설계 시 액상화 검토는 내진설계의 중요한 구성 요소

특히 토목구조물, 지하공사, 매립지 등에 대해서는 액상화에 대한 구조검토가 설계 시 필수적으로 반영되어야 합니다.

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