간극수압 (Pore Water Pressure)
쉽게 풀면
흙 속의 빈틈에는 물이 차 있고, 이 물도 압력을 가집니다. 지하수위 아래에서 흐름 없이 고여 있을 때의 압력을 정수압적 간극수압이라 하고, 하중이 갑자기 실리거나 흙이 전단될 때 추가로 생기는 몫을 과잉간극수압이라고 부릅니다. 과잉간극수압은 물이 빠져나가면서 시간이 지나면 서서히 사라지는데, 그 과정이 바로 압밀입니다.
왜 중요한가
간극수압은 흙이 언제 무너지는지를 결정하는 직접적인 변수입니다. 사면, 제방, 굴착, 기초 어디서든 안정성 평가는 결국 간극수압이 얼마나 오르는지를 예측하는 문제로 이어지며, 현장에서는 피에조미터로 실측하고 수치해석에서는 핵심 출력값으로 제시됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
지진처럼 흔들림이 반복되면 물이 빠져나갈 틈 없이 압력만 계속 쌓이고, 결국 유효응력이 0에 가까워져 흙이 액체처럼 거동한다는 뜻입니다. 액상화 실험에서 널리 쓰이는 판정 서술입니다.
조금 더 깊게 보면
정수압 성분은 지하수위로부터의 깊이에 물의 단위중량을 곱해 간단히 구하지만, 과잉간극수압은 하중 이력과 흙의 조밀도에 따라 달라집니다. 느슨한 모래는 전단될 때 부피가 줄어들려 하면서 양의 과잉간극수압이 발생해 약해지고, 조밀한 모래는 부피가 팽창하려는 성질 때문에 음의 간극수압이 생겨 오히려 일시적으로 강해집니다. 이 차이가 같은 모래라도 조밀도에 따라 액상화 위험이 크게 갈리는 이유입니다.
주의할 점
간극수압은 지하수위와 다릅니다. 지하수위는 위치를 가리키는 값이고 간극수압은 특정 지점에서 측정되는 압력이며, 피압대수층이나 굴착 중 배수 상황에서는 둘이 크게 어긋날 수 있습니다. 또한 과잉간극수압은 시간에 따라 변하므로 어느 시점의 값인지를 함께 밝혀야 합니다.