토양역학의 최초의 과학적 연구와 특성

토양역학의 과학적 연구

땅이 지구내부에서부터 지탱할 수 있는지에 대하여 많은 과학자들의 연구가 시작되었습니다. 지구 내부의 압력과 힘에 의하여 토양을 견디고 견디는 토양 위에 건축물을 올린다는 것은 매우 놀라운 일입니다. 토양 역학에 대한 최초의 과학적 연구는 1773년에 토압 이론을 발표한 프랑스 물리학자 샤를-아우구스틴 드 쿨롱에 의해 수행되었습니다. 쿨롱의 연구와 1857년 스코틀랜드 엔지니어 윌리엄 랭킨이 발표한 지구 질량 이론은 여전히 지구 스트레스를 정량화하는 데 사용되는 주요 도구입니다. 지구의 질량 이론에 대하여 많은 학자들의 연구가 있었지만 클롱의 연구로 인하여 명확하게 이론이 정립되었습니다. 이러한 이론들은 20세기에 랭킨과 쿨롱이 예측한 것과 달리 스트레스 하에서 다소 다르게 행동하게 하는 토양의 최근에 발견된 특성인 응집력의 영향을 고려하기 위해 수정되었습니다. 토양은 때때로 유기 성분을 포함하는 광물 입자의 자연적인 집합체입니다. 그것은 고체, 액체, 그리고 기체의 상을 가지고 있습니다. 주어진 현장의 토양이 구조물의 무게에 의해 가해지는 스트레스를 어떻게 지탱할 것인지 또는 건설 과정에서 움직임에 어떻게 반응할 것인지는 여섯 가지 특성에 달려 있습니다.

 

토양의 특성

토양의 지질과 점도에 따라 여러가지 특성을 갖습니다. 슬라이딩에 대한 토양 질량의 저항인 내부 마찰(토양의 수분 양과 역으로 관련되어 모래와 자갈의 양이 더 큽니다.) 및 응집력(모래 또는 진흙보다 훨씬 높은 점토), 둘 다 평면을 따라 미끄러지거나 미끄러지는 토양의 경향을 감소시킵니다. 압축성(토양이 탬핑 및 진동을 포함한 다양한 수단에 의해 더 촘촘하게 만들어질 수 있고 따라서 더 큰 하중을 지지할 수 있는 정도), 탄력성(토양이 압축된 후 다시 팽창할 수 있는 능력), 투과성(토양이 물의 흐름을 전도하는 정도), 모세혈관성(물이 정상적인 물 테이블에서 위쪽으로 당겨지는 정도) 등이 있습니다. 지정된 현장의 토양 조사의 철저함은 수행할 프로젝트의 규모에 따라 달라집니다. 경우에 따라 토양의 표면을 육안으로 검사하면 충분할 수 있습니다.

 

토양 특성은 일반적으로 수평보다 깊이에 따라 더 빠르게 변화합니다. 깊이는 토양에 전달되는 압력과 하중으로 인하여 많은 영향을 주기 때문입니다. 땅 밑을 조사하는 지하 조사 기법에는 참호 파내기, 보링(저항 및 샘플 획득 테스트), 지하 물질을 물로 표면에 펌핑하는 것이 포함됩니다. 지진 테스트(폭발물에 의해 발생한 충격파가 땅을 통해 전달되는 속도 측정)와 토양의 전기 저항 측정도 토양 평가에 유용한 정보를 제공합니다. 현장에서 채취한 샘플의 입자 크기 및 플라스틱 특성은 실험실에서 측정됩니다. 현장 근처의 토양에 대한 이전 연구에서 얻은 데이터가 유용할 때가 있습니다. 기초는 구조물의 무게를 구조물 아래와 그 주변의 땅에 전달하도록 설계되었습니다. 토양의 특성과 적절하게 일치하지 않는 응력 분포는 토양의 전단 또는 불균일한 침하를 통해 구조적 고장을 초래할 수 있습니다. 스프레드의 기초는 스프레드 기초(내하력 보 또는 벽 바로 아래에 배치된 넓은 기초로 제작됨), 매트(보통 건물 전체 면적의 기초가 되는 철근 콘크리트 슬래브로 구성됨) 또는 플로팅 유형 중 하나일 수 있습니다. 부유식 기초는 땅 아래 깊이에 설치된 상자와 같은 단단한 구조물로 구성되어 있어 그것을 배치하기 위해 제거된 흙의 무게가 건물의 무게와 같습니다. 따라서, 건물이 완성되면, 그 아래의 흙은 굴착이 시작되기 전에 지탱했던 것과 같은 무게를 짊어질 것입니다. 깊은 기초는 엔드 베어링 말뚝(위의 건물에서 바닥 바위까지 모든 무게를 엔드 투 엔드로 전달), 마찰 말뚝(말뚝 측면이 흙과 접하는 표면을 따라 마찰 또는 접착을 통해 주변의 흙으로 전달) 또는 케이슨일 수 있습니다. 초대형 말뚝을 굴착기에 끼워 넣는 것이 아니라, 사전 제작하여 가라앉히는 것입니다. 경사는 중력의 아래쪽 당김이 입자들 사이의 응집력과 마찰력에 의해 대항하기 때문에 제자리에 머무릅니다. 다양한 변화가 이러한 힘 사이의 균형을 흐트러뜨려 미끄럼을 유발할 수 있습니다. 특히 경사면의 토양에서 물이 차지하는 양이 증가하면 응집력과 마찰력이 크게 감소할 수 있습니다. 기울기의 안정성은 1.0이 정확하게 균형을 이룬 힘을 나타내고, 2.0은 움직임을 지향하는 힘보다 안정성의 힘이 두 배 더 큰 것을 나타내도록 등급이 매겨집니다. 판독 값이 1.0 미만인 경사가 무너지고 있습니다. 댐, 고속도로 절단 및 철도 절단의 제방은 이 척도로 측정되는 특정한 안정성 표준에 따라 설계됩니다. 시멘트 주입으로 경사면을 배수, 경사도 평준화, 압축 또는 보강함으로써 안정성을 높일 수 있습니다.