현장침투시험

침투시설 설치 예정지역에서는 지반의 침투 능력 평가를 목적으로 현장침투시험을 실시한다. 시험방법으로는 Bore Hole법을 기준으로 하고 지반 상황에 따라 저면침투법이나 실물시험에 정수위법을 적용하여 실시한다.

 

(1) 현장침투시험 절차

현장침투시험은 조사 지점의 선정, 현장침투시험, 시험결과 정리의 순서로 실시한다. 또한, 현장침투시험은 지하수위가 높은 시기에 하는 것이 바람직하다.

20% 입경(D20)과 포화수투계수(Craig 방법)

 

입경에 따른 포화투수계수의 개략수치

 

포화투수계수의 대략수치와 결정법

 

현장침투시험 절차

 

(2) 조사 지점의 선정

자료조사에 근거하여 각기 다른 지형마다 아래의 순서에 따라서 침투시험 장소를 선정한다.

① 조사지점 수의 결정

조사지점의 수는 시험 목적 등에 따라 아래의 표에 제시한 기준으로 결정한다. 대상 지역이 극히 소규모인 경우(1.0ha 미만)는 아래 표의 조사지점 개수의 선정기준에 관계없이 유연하게 조사지점 수를 줄일 수 있다.

② 지도상 선정

조사지점은 설치 가능하다고 추정되는 유역 및 각기 다른 지형마다 균등하게 분산, 배치한다. 시험시 한 지점 당 약 20㎡의 토지를 일시적으로 차용할 필요가 있으므로, 가능한 한 공유지(학교, 공원 등) 또는 기존의 이용자가 없는 지역을 선정한다.

 

시험 목적과 조사지점 수

목적	대상지역	조사지점수의 목표
하천 유역에 있어서의 지형 구분면마다 평균 침투량 파악	하천유역	지형구분면마다 3군데
단지 등 특정 개발지역 내의 우수 침투사업계획 책정	신규개발지 기존개발지	대표적 지반마다(절성토별, 토질별) 3군데

 

③ 현장조사

지도상으로 선정한 후 지점을 확정하거나 지형이나 토질, 지하수위의 분포 등을 확인하기 위하여 현장조사를 실시한다. 현장조사에서의 유의점은 다음과 같다.

• 시험에 필요한 면적(약 20㎡)이 화보 가능한지를 조사한다.
• 용지의 차용이 가능한지를 조사한다.
• 주변에 시험에 사용할 수 있는 수원이 있는지를 조사한다.
• 침투에 장애가 될 수 있는 지하 매설물이 부근에 있는지를 조사한다.
• 그 외, 조사지점이 지형을 대표할 수 있는 지점인지를 지형, 지질, 토지이용 등에 대해 가능한 범위내에서 조사한다.

 

(3) 현장침투시험

① 시험시설의 향상

시험시설은 설치가 간편하며 주입수량을 쉽게 조절할 수 있고 침투능력의 정도나 신뢰성이 높아야 한다. 현재 가장 널리 이용되고 있는 간이형 시험법에는 bore-hole 법과 저면침투법이 있다.

Bore-hole 법을 이용하는 시험시설	저면침투법을 이용하는 시험시설
실물시험시설의 예

 

간이형 시설과 실물 시설을 이용한 현지침투 방법의 비교

시험법	간이형 시설		실물실험
	Bore-hole 법 (원통형 전면침투법)	원통형 저면침투법
시험 시설의 개요	1. 직경 20cm 강도의 오거구멍을 이용한다. 2. 침투면은 수면 아래의 전면(측면과 저면)	1. 적당한 크기의 피트 굴삭후, 직경 30cm의 원통을 세워 되묻는다. 2. 침투면은 원통의 저면 뿐이다.	1. 원통형 또는 각형의 통, 거형 트렌치 등이 고려된다. 2. 침투면은 쇄석과 원지반과의 접속부(사이에 부직포가 들어가는 경우 있음) 수위 아래의 전면(측면과 저면)
시설 설치상 장·단점	1. 실물시설과 비교해 굴착토량은 현저히 적다. 2. 저면침투법과 비교해 굴삭토량이 적다. 3. 저면침투법과 비교해 설치가 다소 용이 4. 침투면의 점검, 손질이 곤란 5. 자갈, 옥석 혼합 퇴적층에서의 시설설치는 사실상 불가능	1. 실물시설과 비교해 굴착할 토량은 현저히 적다. 2. Bore-hole 법과 비교해 굴착하는 토량이 많다. 3. 굴착, 되묻기가 있으며, 설치에 다소 시간을 필요로 한다. 4. 침투면의 세밀한 점검이 가능 5. 토질에 따른 설치상의 제약은 없다.	1. 간이형 시설과 비교해 토공량이 매우 많다. 2. 인력만으로의 설치는 곤란하며 토목기계가 필요하다. 3. 쇄석, 부직포 등 재료를 많이 필요로 한다. 4. 침투면이 넓으므로 세밀한 점검에 시간이 요구된다. 5. 토질에 따른 설치상의 제약은 없다.
시험법상 장·단점	1. 실물시설에 비해 주입 수량은 조금이면 된다. 2. 측면으로부터의 침투도 있고, 지반의 연직방향, 수평방향의 평균적인 침투성 파악을 할 수 있다. 3. 원칙적으로는 투수성의 이방성(수평, 연직 방향에서의 차이)을 해석할 수 있다.	1. 실물시설에 비해 주입 수량은 조금이면 된다. 2. 저면에서의 침투를 위해 저면 설치 위치에서 연직방향만의 침투성 평가가 된다. 3. 주입수가 주위 되묻은 부분에 섞이는 경우가 있다(침투능력을 과대 평가하는 것이 된다).	1. 간이형 시설과 비교해 주입수량이 현저히 많아진다. 2. 시설규모가 크므로 보다 큰 영역에서의 지반침투 능력의 평가가 가능하다. 3. 실물시설이므로 시험 결과를 그대로 설계에 이용할 수 있다.

 

② 시험방법

지반의 침투 능력이나 실제시설의 침투량을 산정하기 위해서는 정수위법을 이용하여 종기침투량을 확인하여야 한다. 측정 침투깊이는 설치예정 침투시설의 침투심 H를 표준으로 한다.

 

정수위법 시험

시험방법	장점	단점
일정한 수위가 될 때까지 원통내에 물을 주입하고, 그 수위가 변화하지 않도록 주입량을 조절하고 경과 시간마다 주입량을 측정하며 주입량이 안정될 때까지 계속한다. 주입 시간은 간이형 시험으로 2시간 정도이다.	실제시설의 침투량을 적절히 구할 수 있다.	변수위법에 비해 다량의 물이 필요하다. 주입량을 측정하는 기구 및 상시관찰이 필요하다.

 

반응형

(4) 시험시설의 설치와 시험 순서

① Bore-hole 법

• Bore-hole의 굴착 : 핸드 오거를 이용하여 설정한 bore-hole 깊이 까지 굴착한다.
• 토질의 확인 및 시료채취 : 굴착시에는 토질의 판정을 함과 동시에 필요에 따라 침투 부분을 대표하는 토질 시료를 채취하여 실내시험을 실시한다.
• 침투면의 손질 : 오거를 이용해서 굴착할 때는 굴착공 벽면에 진흙막이 생기거나 굴착공 바닥에 흙이 쌓여서 실제 침투능을 확인 할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 구멍 내의 상태를 잘 관찰하여야 하며, 필요한 경우에는 와이어 브러시 등으로 이물질을 제거하는 동시에 굴착한 흙은 모두 굴착공 밖으로 꺼낼 수 있도록 한다.
• 충진재 등의 삽입 : Bore-hole 법을 이용해서 굴착한 후에는 침투면이 손상되지 않도록 주의하면서 자갈 또는 쇄석을 충진한다. 이 때, 물의 주입과 수위 측정전극 등의 장치 삽입을 위한 다공 케이싱도 설치한다. 이 작업은 주입수에 의한 침투면의 세굴 및 진흙의 교란을 방지하기 위한 것이며, 흙의 배출 방지용 부직포를 포설하여 사용할 수도 있다.

정수위법 시험 : 다음의 순서로 분 시험을 실시한다.

(i) 실제 설치시설의 설계 침투심에 해당하는 수위까지 물을 주입해서 실제와 같은 초기조건을 만든다.

(ii) 수원으로부터의 물 주입량을 수위 센서나 전자 밸브 등으로 조정하고 위의 침투심을 유지한다.

(iii) 경과 시간마다 유량계 등으로 주 수량을 측정한다. 측정시간 간격은 10분 간격을 목표로 하지만 변화가 두드러진 경우에는 시간 간격을 좁힌다.

(iv) 주 수량이 거의 일정하게 될 때까지 (ii) ~ (iii)를 반복한다. 반복 시간은 2시간 정도를 기준으로 한다.

정수위법에 의한 침투실험 상황

 

② 원통형 저면침투법

• 굴착 : 계획 단면에 따라 굴착을 한다. 지반을 굴착하는 데는 백호, 크레인 등의 기계를 사용해도 무방하지만 침투면은 스콥을 이용해서 인력으로 굴착한다.
• 토질 확인 및 시료채취 : 굴착시에는 토질 판정을 함과 동시에, 필요에 따라 침투면 부근에서 토질 시료를 채취하여 실내시험을 실시한다.
• 침투면의 손질 : 침투면은 와이어 브러시로 깨끗하게 정리해서 침투능을 확인할 수 있도록 세심하게 손질한다.

원통 파이프 세트

(i) 원통 파이프는 지중에 약간 밀어 넣듯이 장치한다.

(ii) 파이프 선단으로부터 물이 주위에 스며드는 것을 방지하기 위해 파이프 외측의 피트 아래 부분에 점토 등을 투입하고 단단히 밟아서 마개를 한다.

(iii) 그 위에 굴착토를 파이프 외측에 되묻어서 단단히 밟는다.

(iv) 파이프 내부에 자갈 및 쇄석을 조심스럽게 넣는다. 이 때, 침투면이 손상되지 않도록 주의한다.

• 정수위 시험 : Bore-hole 법의 순서에 따라 시행한다.
• 원상복구 : 마지막으로 원통 파이프를 당겨서 뽑아 굴착토를 되묻고 단단히 밟아 원형 복귀시켜 시험을 종료한다.

 

(5) 시험 결과의 정리

• 데이터 정리 및 기록 : 현장침투시험에서의 측정치에는 시설형상, 설계침투심 및 주입수의 단위시간당 침투량 및 침투총량 등의 기록 외에 막힘이나 침투능과의 관계 파악에 필요한 주입수의 수질(탁함), 수온(기온) 등을 기록한다.
• 종기침투량 : 침투시험결과는 단위시간 당 침투량과 주입시간의 관계도를 이용하여 정리한다. 물을 계속하여 주입하면 단위시간 당 침투량은 거의 일정치를 나타내므로 이 양을 종기침투량으로 정의한다. 더욱이, 2시간 물을 주입해도 침투량이 거의 일정하게 되지 않을 경우는 물의 주입을 중단하고 그 때의 침투량을 종기침투량으로 정하는 것이 좋다.

침투량의 시간변화