표준관입시험이란? 무엇인가

표준관입시험

이번 시간에는 표준관입시험에 대하여 설명하도록 하겠습니다.

표준관입시험(SPT, Standard Penetration Test)은 63.5kg의 해머를 76cm 높이에서 자유낙하시켜 원통분리형 시료채취기(Split spoon sampler)를 30cm 관입시키는데 필요한 해머의 타격횟수(N값)를 측정하는 시험으로서, 그 결과를 이용하여 지반을 분류하거나 연경도를 평가하고, 지반강도, 상대밀도, 내부마찰각 등의 지반정수를 추정하며, 교란된 시료의 채취가 가능한 원위치 시험방법입니다.

 

 

 

국내에서는 모든 종류의 흙, 심지어 암석(암반) 일부에까지 관행적으로 표준관입시험을 적용하고 있으나, 이 시험은 사질토에 한정하여 적용하여야 한다. 그러므로 점성토, 자갈질 흙, 암석층(암반)에서의 N값을 설계에 적용하는 것은 신뢰성이 매우 낮기 때문에 추정 값으로만 사용하여야 하며, 설계에 직접 반영하는 것은 주의하여야 합니다. N값은 시험장비의 종류와 주변 환경과 밀접한 연관을 가지고 있습니다. KS에서는 시험장비의 각 부분에 대하여 구체적으로 규정하고 있지 않으므로, 실제 현장에서는 여러가지 종류의 시험장치가 사용되며, 해머의 형태, 해머의 인양 및 낙하방식, 타격방법, 동력원 등이 상이하여 시험결과의 일관성이 보장되지 않습니다. 따라서 표준관입시험의 정상화를 위해서는 N값의 합리적인 보정 노력과 시험장비를 포함한 시험환경의 개선이 동반되어야 합니다.

 

우리나라에서는 사운딩(Sounding) 시험 중에서 표준관입시험이 가장 많이 사용됩니다. 표준관입시험은 스프릿 배럴 샘플러에 의한 현장관입시험 및 시료채취 방법에 따라 실시하며 그 결과로 N값이 측정됩니다.

 

표준관입시험은 암반, 옥석 또는 굵은 자갈 등을 많이 포함하는 흙 이외의 비교적 광범위한 토질에 대하여 적용되지만, 연약한 점토나 입경이 10mm 이상의 자갈에 대하여는 정도가 나쁩니다.

보통 층적점성토의 경우는 불교란 시료의 채취와 베인(Vane) 전단시험 등의 원위치시험에 의한 적절한 시험방법이 있으므로 표준관입시험의 N값으로 지반의 특성을 평가하지 않는 것이 좋습니다.

 

 

 

 

N값에 영항을 주는 요소는 해머의 에너지 효율을 비롯한 여러가지가 있으며, 에너지 효율도 해머 종류, 해머의 인양 및 낙하방식, 로프 및 강선 등 부속도구의 상태 등 시험장비에 의한 요인과 시험자의 숙련도, 시험에 임하는 자세, 시험환경 등 인위적인 요인으로 구분할 수 있습니다.

인위적인 요인을 제외한 정상적인 조건에서 표준관입시험을 수행할 경우 N값에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 해머의 타격 에너지비라고 할 수 있으며 이외에도 시추공 바닥면 상태, 샘플러의 위치, 시추공 내 지하수위, 슈의 상태, 롯드의 무게, 라이너 및 볼 밸브 유무, 관입지반의 배수조건, 상재압력 등의 영향을 받습니다. 국제토질공학회가 정한 기준으로는 자유낙하 에너지의 60%가 선단에 전달될 때의 N값을 국제 표준값으로 하고 있습니다.

표준관입시험에서 에너지 효율에 관한 연구는 Schmertmann(1978), Kovacs와 Salomone(1982), Seed 등(1985), Riggs(1986), Skemton(1986), Bowles(1988), Clayton(1990), Robertson와 Woeller(1991) 등 많은 연구자들에 의하여 수행되었습니다. 최근 국내에서도 기존의 연구성과들에도 불구하고, 현장에서 장비별 측정값의 편차가 매우 크기 때문에 장비 종류별로 일률적인 에너지 효율을 적용하는 것은 합리적이지 못하며, 수동식 장비의 경우 조사 시 마다 에너지 효율을 측정하여 확인하는 것이 필요하고, 궁극적으로는 장비의 자동화 및 시험환경의 개선이 선행되어야 할 것으로 지적되고 있습니다.

 

지금까지 표준관입시험에 대하여 간략히 알아보았습니다. 대학시절 지반공학에서 배웠던 기억이 새록새록 나는 시간이었습니다. 매우 중요한 시험이므로 꼭 알아두 필요가 있습니다. 그럼 이만~ 다음 내용으로 뵙겠습니다. !!