배수조건은 지층명만으로 정하지 않고 투수성·배수거리·공정시간을 반영한다
점성토라고 항상 비배수로 두거나 사질토라고 모든 단계에서 즉시 배수된다고 가정하면 공정에 따른 거동을 놓칠 수 있다. 배수조건을 판단할 때는 지층별 투수계수, 배수 가능한 상·하부 경계, 배수거리, 굴착·성토·재하기간과 공사중단 시간을 함께 검토한다. 얇은 모래층이 점토층 사이에 연결되면 배수경로가 짧아질 수 있고, 차수벽이나 저투수층이 막으면 반대로 과잉간극수압이 오래 남는다.
KDS 11 10 05 지반 설계 일반은 설계정수를 배수·비배수 조건과 장기·단기 기간에 맞게 선정하도록 정한다. 여기에는 모든 점토를 며칠 이후 배수상태로 본다는 공통 일수 기준이 없다. 따라서 해석계획서에는 단기와 장기의 명칭만 적지 말고, 각 시공단계의 지속시간과 수리경계, 과잉간극수압을 어떻게 계산하거나 배제했는지 근거를 남겨야 한다.
강도정수와 간극수압 계산방식을 일관된 해석체계로 적용한다
배수해석은 재하 중 발생한 과잉간극수압이 충분히 소산되는 조건을 전제로 하며, 일반적으로 유효응력 강도정수 c′·φ′와 수리경계에서 정한 간극수압을 사용한다. 단순 비배수 전응력 해석은 현장 응력상태와 시험조건에 맞는 비배수전단강도 cᵤ를 적용한다. 반면 유효응력 기반 연성해석에서 낮은 투수성과 공정시간으로 과잉간극수압의 발생·소산을 계산하는 방법은 전응력 비배수해석과 입력체계가 다르다.
흔한 오류는 cᵤ를 사용한 전응력 해석에 유효응력용 c′·φ′의 효과를 다시 더하거나, 배수해석에서 지하수위만 입력하고 공정 중 수압 변화가 모두 사라진 것으로 보는 것이다. 변형계수도 시험의 배수조건과 응력범위를 확인해야 한다. 강도와 강성, 투수계수, 초기수위가 서로 다른 시험·도면 버전에서 왔다면 결과 비교 전에 입력표부터 다시 맞춘다.
단기와 장기는 결과값보다 응력경로를 비교한다
굴착 직후에는 점성토의 과잉간극수압과 비배수강도가 저면 융기, 벽체변위와 주변침하를 지배할 수 있다. 시간이 지나 배수가 진행되면 간극수압은 줄지만 유효응력 변화와 압밀변형이 누적될 수 있다. 단기 결과가 안전하다는 이유로 장기침하를 생략하거나, 장기 배수조건의 높은 전단강도를 굴착 직후 단계에 미리 적용하면 위험한 공정이 계산에서 사라진다.
KDS 11 50 05는 일차 압밀침하를 지반의 압축특성, 유효응력 변화, 투수성 및 경계조건과 연결해 검토하도록 한다. 따라서 단기·장기 비교표에는 변위와 안전율만 놓지 않고 과잉간극수압, 유효응력, 배수량과 압밀 진행을 함께 기록한다. 서로 다른 해석법의 최대값 위치와 발생단계가 일치하지 않으면 원인이 입력정수인지 배수경계인지 구분한 뒤 설계값을 선택한다.
시험자료와 공정 변경을 배수 가정에 반영했는지 확인한다
입력 검토에는 시추주상도와 지하수 관측기록, 입도·함수비, 투수시험, 압밀시험, 삼축시험의 UU·CU·CD 조건, 시료 채취깊이와 적용지층을 사용한다. CU 시험의 유효응력정수를 쓸 때는 간극수압 측정 여부를 확인하고, 현장 비배수강도는 시료교란과 응력이력의 영향을 따로 검토한다. 시험자료가 부족한 구간은 단일 낙관값으로 채우지 말고 가능한 배수조건과 정수범위를 나눠 민감도를 비교한다.
공사기간 연장, 굴착단계 분할, 배수공 추가, 차수벽 근입 변경이나 외부수위 상승은 기존의 단기·장기 구분을 바꾼다. 변경 공정의 지속시간과 배수경계를 다시 설정하고 벽체변위, 저면 안정, 인접 구조물 침하가 어느 단계에서 최대가 되는지 재검토한다. 현장 수위·간극수압 계측이 예측과 다르면 결과값을 맞추기보다 투수계수, 배수경로와 초기수위의 가정부터 역추적한다.