소개글
"인하대 토질역학"에 대한 내용입니다.
목차
1. 흙의 비중 시험
1.1. 흙의 비중의 정의 및 중요성
1.2. 흙의 비중 측정 실험
1.2.1. 실험 이론
1.2.2. 실험 장비
1.2.3. 실험 방법
1.2.4. 실험 결과 및 분석
1.3. 비중 실험 결과의 활용
1.4. 실험 고찰
2. 흙의 다짐 시험
2.1. 다짐의 정의 및 목적
2.2. 다짐 곡선 및 관련 개념
2.3. 다짐 시험 방법
2.3.1. 실험 장비
2.3.2. 실험 절차
2.4. 다짐 시험 결과 분석
2.4.1. 최적함수비와 최대건조단위중량
2.4.2. 다짐 에너지 계산
2.5. 다짐 시험 결과의 활용
3. 흙의 입도 분석
3.1. 입도 분석의 필요성 및 분류 방법
3.2. 체 분석 시험
3.2.1. 원리 및 방법
3.2.2. 입도분포곡선 작성
3.2.3. 균등계수 및 곡률계수 산정
3.3. 침강법-비중계 시험
3.4. 분류 체계 (USCS, AASHTO)
4. 참고 문헌
본문내용
1. 흙의 비중 시험
1.1. 흙의 비중의 정의 및 중요성
흙의 비중(Specific gravity, Gs)은 흙 고체 입자의 단위중량에 대한 물의 단위중량의 비로 정의된다. 즉, Gs = Ws / (Vs * γw)로 나타낼 수 있으며, Ws는 흙 입자의 무게, Vs는 흙 입자의 부피, γw는 물의 단위중량을 의미한다.
흙 입자의 비중은 크기와 구성광물이 다양한 흙 입자들의 평균 비중을 말하며, 지반의 구조골격을 이룬다. 이러한 비중은 흙의 기본적인 성질인 간극비와 포화도를 결정하는데 필요할 뿐만 아니라, 흙의 구성광물이나 견고한 정도를 판정하는데 이용된다. 또한 간극비, 포화도, 단위중량을 구하여 침하량이나 토압 등을 결정하기 위한 토질정수로서 사용된다. 따라서 비중은 실험실에서 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 통해 토질특성을 파악할 수 있다.
일반적으로 대부분의 흙 비중 값은 2.6~2.9 범위에 속한다. 대부분이 석영으로 구성된 밝은 색깔을 띠고 있는 모래의 비중은 약 2.65로 추정되며, 점토질 흙과 실트질 흙의 비중은 2.6~2.9 범위에 속한다. 이처럼 흙의 비중은 흙의 성분과 구성 광물에 따라 다양하게 나타난다.
1.2. 흙의 비중 측정 실험
1.2.1. 실험 이론
흙의 비중(Specific Gravity, Gs)은 흙 입자의 단위중량과 물의 단위중량의 비율로 정의된다. 흙 입자의 비중은 흙의 기본적인 성질인 간극비와 포화도를 결정하는데 필요할 뿐만 아니라, 흙의 구성광물이나 견고한 정도를 판정하는데 이용된다. 또한 간극비, 포화도, 단위중량을 구하여 침하량이나 토압 등을 결정하기 위한 토질정수로서 사용된다. 비중은 실험실에서 정확하게 측정할 수 있다.
대부분의 비중 값은 2.6~2.9 범위에 속한다. 대부분이 석영으로 구성된 밝은 색깔을 띠고 있는 모래의 비중은 약 2.65로 추정되며, 점토질 흙과 실트질 흙의 비중은 2.6~2.9 범위에 속한다.
흙 고체의 중량은 G_s * γ_w이며, 흙 고체의 물의 중량은 wG_s * γ_w로 나타낼 수 있다. 흙의 단위중량은 (1+w)G_s * γ_w / (1+e)로 표현된다. 여기서 G_s는 흙 고체의 비중, w는 함수비, γ_w는 물의 단위중량, e는 간극비를 의미한다.
비중 실험에서는 온도에 따른 물의 단위중량 변화를 고려하여 보정계수 K를 사용한다. 비중병에 물을 가득 채운 후 무게를 측정하고, 이를 토대로 보정계수 K를 계산한다. 최종적으로 흙 입자의 비중은 W_s * K / (W_a - W_b + W_s)로 구할 수 있다.
1.2.2. 실험 장비
실험 장비는 비중병(pyconometer), 저울, 온도계, #10 체, 스포이드, 가열장치, 시료취급용 팬, 증류수, 깔대기 등으로 구성된다.
비중병은 KS L 2303에 규정하는 호칭 용량 50ml 이상의 게이뤼삭형 비중병 또는 KS L 2317에 규정하는 호칭 용량 100ml 이상의 용량 플라스크 혹은 이와 동등한 기능을 가진 것을 사용한다.
저울은 용량 200g, 감도 0.01g의 저울을 사용하며, 온도계는 최소 눈금 0.5°C 또는 0.1°C인 것을 사용한다.
#10 체, 스포이드, 가열장치(전열기 또는 알코올 램프), 시료취급용 팬, 증류수, 깔대기 등의 장비도 필요하다.
이와 같은 장비들을 활용하여 흙의 비중 측정 실험을 진행한다.
1.2.3. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다.
시료를 4분법으로 골고루 나누어 적당량을 채취한다. 준비된 시료를 계량한 후 각 체의 무게를 기록한다. 시료의 일부를 따로 채취하여 함수비를 측정한다. 10번체와 200번체를 이용하여 시료를 조립분과 세립분으로 분류한다. 10번체를 통과하고 200번체에 잔류한 시료를 체에 두고 물로 씻어낸 후 건조시킨다. 진동기에 체를 눈금 크기가 큰 순서로 포갠 후 건조시킨 시료를 맨 위 체에 부어 10분 이상 체가름을 실시한다. 각 체에 남은 시료의 무게를 측정한다.
1.2.4. 실험 결과 및 분석
실험을 3회 진행하였으며 온도를 낮춰가며 물을 넣어주어서 Wpws의 무게가 증가하였다. W_s의 값은 W_s =W0-Wf 를 이용하여 구하였다. 비중병 보정 값을 Excel을 이용하여 그래프를 그렸다. 이로 구한 추세선의 방정식을 이용하여 실험결과 온도를 대입하여 보정된 물+ 비중병(Wpw)의 무게를 구하였다. 이론의 [표 2]를 이용하여 수정계수 K-온도 그래프를 그렸고 이로 구한 추세선의 방정식을 이용하여 수정계수를 구해서 비중을 구할수 있었다.
실험 결과, 흙의 평균 비중은 2.7576666으로 소수점 넷째자리에서 반올림해 2.758로 구하였다. 흙의 비중이 대부분의 비중 값인 2.6~2.9안에 있다는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과의 평균값이 몬모릴로나이트, 녹니석, 백운모에 속한 값이다. 실험으로 구한 비중 값으로 정확한 흙의 종류를 구별하기는 어려움이 있다고 판단된다.
실험을 하면서 비중병 속에 거품과 시료와 물이 섞인 흙탕물 때문에 눈금이 잘 보이지 않았다. 눈금까지 물을 정확히 채워주는 것이 가장 어려워 오차의 주된 원인이라고 생각한다. 온도를 측정할 때 디지털 온도계를 사용하지 않고 수은 온도계를 사용하여 조원의 눈으로 읽었기 때문에 정확한 온도 측정에 오차가 생겼을 것이다. 또 다른 오차 원인으로는 무게...
참고 자료
이 송.김태훈.이재현 저, 토질시험법, 구미서관(2013)
황광모.민석진 저, 토질역학, 양서각(2015)
인하대학교 지반공학연구실 <흙의 비중시험 강의노트>
지반공학회, 토질시험법, 원창출판사(2002)
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