전단 시험

전단 시험(剪斷 試驗)은 토질역학 시험에서 흙 시료의 전단 강도를 알아보기 위해 실시하는 시험을 말한다. 종류로는 직접전단시험, 일축압축강도시험, 삼축압축시험이 있으며, 삼축 압축 시험에는 대표적으로 비압밀 비배수 전단 시험(Unconsolidated undrained test; UU test), 압밀 비배수 전단 시험(Consolidated undrained test; CU test), 압밀 배수 시험(Consolidated drained test; CD test)이 있다.

목적

흙 시료의 전단 강도는 $S=c+{\bar {\sigma }}tan\phi$로 나타나는데, (c는 점착력, ${\bar {\sigma }}$는 유효 응력, $\phi$는 내부 마찰각) 이 중 c와 $\phi$를 구하기 위해 실시한다. 점착력 c는 흙 시료가 점토인지 모래인지에 따라 다른데, 모래는 점착력이 없으므로 c=0이다. $\phi$는 시험을 통해 그려지는 파괴 포락선의 기울기이다.

• 
  모래 전단강도
• 
  일반 흙 전단강도
• 
  점토 전단강도

종류

• 실내 시험

• 직접전단시험
• 일축압축강도시험
• 삼축압축시험

• 비압밀 비배수 전단 시험(Unconsolidated undrained test; UU test)
• 압밀 비배수 전단 시험(Consolidated undrained test; CU test)
• 압밀 배수 시험(Consolidated drained test; CD test)

• 현장 시험

• 표준관입시험
• 베인 시험

실내 시험

일축 압축 시험

 일축압축강도시험 문서를 참고하십시오.

일축 압축 시험

일축 압축 시험은 흙 시료를 수직 방향으로만 하중을 재하($\sigma _{1}\neq 0$)하고, 수평방향 하중은 없게($\sigma _{3}=0$) 해서 점성토의 강도와 압축성을 추정하는 시험이다. 일축 압축 강도 공식은 $q_{u}=2c\cdot tan(45^{\circ }+{\frac {\phi }{2}})$이다. 최대 주응력면(수평면)과 파괴면이 이루는 각도를 $\theta$라 하면, $\theta =45^{\circ }+{\frac {\phi }{2}}$이다.

삼축 압축 시험

 삼축압축시험 문서를 참고하십시오.

비압밀 비배수 전단 시험

사전에 압밀을 시키지 않고, 하중을 재하하면서 배수도 하지 않는 상태로 시료를 파괴하는 시험이다. 이 시험을 적용하는 경우는 다음과 같다.

• 최근 매립된 포화 점성토 지반 위에 구조물을 시공한 직후 초기 안정검토에 필요한 강도정수를 결정할 때
• 성토로 인한 재하속도가 과잉 간극수압이 소산되는 속도보다 빠른 경우
• 포화된 점토지반 위에 급속하게 성토하는 제방의 안정성을 검토할 때
• 점토 지반에 제방을 쌓는 경우 초기 안정 해석을 위해 전단강도를 측정할 때
• 포화 점토지반이 시공 중 함수비 변화가 없을 것으로 예상할 때

압밀 비배수 전단 시험

사전에 압밀을 진행한 후 하중을 재하하면서 배수도 하지 않는 상태로 시료를 파괴하는 시험이다.

압밀 배수 시험

사전에 압밀을 진행한 후 하중을 재하하면서 배수도 하는 상태로 시료를 파괴하는 시험이다. 이 시험을 적용하는 경우는 다음과 같다.

• 성토된 하중에 의해 서서히 압밀이 되고 파괴도 완만하게 일어나 간극 수압이 발생되지 않거나 측정이 곤란한 경우
• 점토 지반의 장기간 안정 검토 시

현장 시험

표준 관입 시험

 이 부분의 본문은 표준관입시험입니다.

베인 전단 시험

 이 부분의 본문은 베인 시험입니다.

베인 시험(vane test)는 로드(rod)의 끝에 저항체를 설치해서 연약 점성토 지반의 현장 전단 강도를 구하는 현장 전단 시험이다. 베인을 돌리는 최대 모멘트를 $M_{max}$라 하면, 점착력 c는

$c={\frac {M_{max}}{\pi D^{2}({\frac {H}{2}}+{\frac {D}{6}})}}$이다.

참고 문헌

• 성안당, <토목기사 과년도 시리즈 - 토질 및 기초>(2015)
• 이인모 (2013). 《토질역학의 원리》 2판. 씨아이알. ISBN 9791156100096.