도구스학업·수학

압밀 침하량·침하시간 계산기

점토층의 1차압밀 침하량과 침하에 걸리는 시간을 구합니다. 선행압밀하중을 넘느냐로 식이 갈리는 과압밀 구간을 나눠 계산하고, 배수거리가 층 두께의 절반이 되는 양면배수와 그대로인 일면배수의 시간 차이를 함께 보여 줍니다.

m

처녀압축 곡선의 기울기입니다.

보통 Cc의 1/5 ~ 1/10입니다. 과압밀 구간에서만 쓰입니다.

kPa

층 가운데 깊이의 유효연직응력입니다.

kPa
kPa

0이나 σ₀ 이하로 두면 정규압밀로 봅니다. 이 값을 넘느냐로 침하량이 몇 배씩 달라집니다.

1차압밀 침하량

270.9mm

정규압밀 — 처녀압축 곡선만 탑니다. 최종 유효응력 200kPa, 과압밀비 1이며 층 두께의 4.52%가 줄어드는 것으로 추정됩니다.

최종 유효응력 σf = σ₀ + Δσ200kPa
과압밀비 OCR = σp/σ₀1
재압축 구간 (Cs)0mm
처녀압축 구간 (Cc)270.93mm
합계 침하량270.93mm
변형률4.515%
간극비 변화1 → 0.9097

침하가 언제 끝나는가

m²/년
배수거리 H_dr3m (층 두께의 절반)
50% 압밀까지 (Tv = 0.197)10.6개월
90% 압밀까지 (Tv = 0.848)3.82년
일면배수라면15.26년 (4배)
시간계수 Tv = cv·t/H_dr²0.22222
평균 압밀도 U53.19%
그때까지의 침하량144.1mm (남은 126.8mm)

압밀도별 시간과 침하

압밀도 U시간계수 Tv걸리는 시간침하량
10%0.007912.9일27.1mm
20%0.03141.7개월54.2mm
30%0.07073.8개월81.3mm
40%0.12576.8개월108.4mm
50%0.196310.6개월135.5mm
60%0.286315.5개월162.6mm
70%0.402821.8개월189.6mm
80%0.56712.55년216.7mm
90%0.8483.82년243.8mm
95%1.12895.08년257.4mm
99%1.7818.01년268.2mm

뒤로 갈수록 느려집니다. 90%에서 95%로 가는 데 걸리는 시간이 0%에서 50%까지와 비슷한 정도이며, 100%는 이론상 무한한 시간이 걸립니다. 그래서 실무에서는 90%나 95%를 관리 목표로 잡습니다. 마지막 10%인 27.1mm를 기다리느니 프리로딩으로 앞당기는 편이 낫습니다.

선행압밀하중 σp를 넘느냐로 답이 몇 배씩 달라집니다. Cs가 Cc의 1/5 ~ 1/10이라, σf가 σp 안쪽이면 재압축만 일어나 침하가 작습니다. 그런데 σp를 조금이라도 넘으면 그 위쪽은 처녀압축 곡선을 타므로 침하가 급격히 커집니다. 「과압밀이니 괜찮겠지」로 넘겼다가 크게 가라앉는 사고가 여기서 나옵니다 — σp를 반드시 확인하세요.
배수거리는 층 두께가 아닙니다. 위아래로 다 빠지면(양면배수) 물이 가야 하는 거리가 층 두께의 절반이고, 시간은 배수거리의 제곱에 비례하므로 일면배수의 4분의 1로 줄어듭니다. 이 자리를 틀리면 몇 년짜리 예측이 몇십 년이 되거나 그 반대가 됩니다. 아래에 모래층이 있는지 불투수층인지가 그만큼 중요합니다.
두께가 두 배면 시간은 네 배입니다. Tv = cv·t/H_dr²이므로 시간이 배수거리의 제곱에 비례합니다. 층이 두꺼워지면 침하량은 비례해서 늘지만 시간은 제곱으로 늘어납니다. 모래말뚝(샌드드레인)이나 연직배수재를 박는 것은 바로 이 배수거리를 줄여 시간을 확 당기려는 것입니다.
U와 Tv의 관계는 근사식입니다. U < 60%에서는 Tv = (π/4)U², U ≥ 60%에서는 Tv = 1.781 − 0.933·log₁₀(100−U%)를 씁니다. 원래의 급수해를 두 구간의 간단한 꼴로 근사한 것이라 U=60%에서 0.2827과 0.2863으로 살짝 어긋나지만, 실무에서 그대로 씁니다.
여기서 나오는 것은 1차압밀 침하뿐입니다. 재하 직후 형상 변화로 생기는 즉시침하와, 1차압밀이 끝난 뒤에도 이어지는 2차압축(크리프성 침하)은 별개입니다. 유기질토나 소성이 큰 점토에서는 2차압축이 전체의 상당 부분을 차지하므로 따로 계산해야 합니다.
개략 검토용입니다. 실제로는 층이 여러 개이고 깊이마다 σ₀와 Δσ가 다르므로 층을 나눠 계산해 더해야 합니다. Cc·Cs·cv·σp는 모두 압밀시험 (오이도미터)에서 얻는 값이며, 특히 cv는 같은 시료에서도 자릿수가 흔들릴 만큼 흩어집니다. 실제 설계는 지반기술자의 검토를 거쳐야 합니다.

계산 방법

  1. 1점토층 두께와 초기 간극비, 압축지수 Cc·팽창지수 Cs를 넣습니다.
  2. 2층 가운데 깊이의 현재 유효응력 σ₀와 하중 증가분 Δσ를 넣습니다.
  3. 3선행압밀하중 σp를 알면 넣습니다. 0으로 두면 정규압밀로 봅니다.
  4. 4재압축 구간과 처녀압축 구간이 각각 얼마나 기여하는지 확인합니다.
  5. 5아래에서 배수 조건과 압밀계수 cv를 넣어 50%·90% 압밀까지 걸리는 시간을 봅니다.

자주 묻는 질문

정규압밀이면 Sc = Cc/(1+e₀)·H·log₁₀(σf/σ₀)입니다. 과압밀이면 선행압밀하중 σp를 넘느냐로 갈려서, 넘지 않으면 Cs를 쓰고 넘으면 σp까지는 Cs로 그 위는 Cc로 계산해 더합니다.

Cs가 Cc의 1/5 ~ 1/10이라 침하량이 몇 배씩 달라지기 때문입니다. σf가 σp 안쪽이면 재압축만 일어나 작게 가라앉지만, 조금이라도 넘으면 그 위쪽은 처녀압축 곡선을 타 침하가 급격히 커집니다. 「과압밀이니 괜찮겠지」로 넘겼다가 크게 가라앉는 사고가 여기서 나옵니다.

Tv = cv·t/H_dr²에서 되짚습니다. U < 60%면 Tv = (π/4)U², U ≥ 60%면 Tv = 1.781 − 0.933·log₁₀(100−U%)이며, 50% 압밀은 Tv = 0.197, 90% 압밀은 Tv = 0.848입니다.

다릅니다. 가장 흔한 실수입니다. 위아래로 다 빠지는 양면배수면 물이 가야 하는 거리가 층 두께의 절반이고, 시간은 배수거리의 제곱에 비례하므로 일면배수의 4분의 1로 줄어듭니다. 아래에 모래층이 있는지 불투수층인지가 그만큼 중요합니다.

두께가 두 배면 시간은 네 배입니다. Tv = cv·t/H_dr²이라 시간이 배수거리의 제곱에 비례하기 때문입니다. 침하량은 두께에 비례해 늘지만 시간은 제곱으로 늘어나며, 연직배수재를 박는 것은 이 배수거리를 줄여 시간을 당기려는 것입니다.

이론상 무한한 시간이 걸리기 때문입니다. U가 1에 가까워질수록 Tv가 무한대로 발산합니다. 뒤로 갈수록 급격히 느려져서 90%에서 95%로 가는 시간이 0%에서 50%까지와 비슷할 정도이며, 그래서 실무에서는 90%나 95%를 관리 목표로 잡습니다.

되지 않습니다. 여기서 나오는 것은 1차압밀 침하뿐입니다. 재하 직후 형상 변화로 생기는 즉시침하와, 1차압밀이 끝난 뒤에도 이어지는 2차압축(크리프성 침하)은 별개로 계산해야 하며, 유기질토나 소성이 큰 점토에서는 2차압축이 상당한 몫을 차지합니다.

전송되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 이루어지고 넣은 값은 이 기기에만 남습니다.

알아두면 좋은 점

  • 층이 하나라고 봅니다. 실제로는 깊이마다 σ₀와 Δσ가 다르므로 층을 나눠 계산해 더해야 합니다.
  • 1차압밀 침하만 냅니다. 즉시침하와 2차압축은 별도 계산이 필요합니다.
  • Cc·Cs·cv·σp는 모두 압밀시험(오이도미터)에서 얻는 값입니다. 특히 cv는 같은 시료에서도 자릿수가 흔들릴 만큼 흩어집니다.
  • U와 Tv의 관계는 급수해를 두 구간으로 근사한 식이라 U=60%에서 살짝 어긋납니다.
  • 개략 검토용입니다. 실제 설계는 지반기술자의 검토를 거쳐야 합니다.

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마지막 검증: 2026년 9월 2일 · 결과는 참고용 추정치입니다.