흙의 입도분포 시험 결과보고서

본 내용은 " 2023 1학기 아주대학교 토질역학실험 흙의 입도분포 시험 결과보고서 (a+ 자료) " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.26

문서 내 토픽

• 1. 흙의 분류 및 입도분포

  흙은 입자의 형상, 구성성분, 소성성, 크기 등에 따라 다양하게 분류된다. 입자 크기에 따라 자갈, 모래, 실트, 점토로 구분되며, 0.074mm를 기준으로 조립토와 세립토로 나뉜다. 입도분포곡선은 흙의 공학적 특성을 결정하는 중요한 인자로, 입자 크기와 통과백분율의 관계를 나타낸다. 입도분포의 양호성은 균등계수(Cu)와 곡률계수(Cc)로 판정되며, Cu<6이면 불량, Cu>6이면 양호하다.

• 2. 체분석 시험 방법 및 결과

  체분석은 0.075mm 이상의 조립토 입자를 분석하는 방법으로, 다양한 크기의 체를 사용하여 흙 시료를 분류한다. 본 실험에서 200g의 노건조 시료를 No.4~No.200 체로 분석한 결과, D10=0.207mm, D30=0.356mm, D60=0.726mm를 얻었다. 계산된 균등계수 Cu=3.504, 곡률계수 Cc=0.841로 입도분포가 불량함을 확인했으며, 통일분류법에 따라 'SP(Poorly graded sand)'로 분류되었다.

• 3. 비중계 분석 시험 원리

  비중계 분석은 0.075mm 이하의 세립토를 분석하는 방법으로, Stokes 법칙을 적용한다. 현탁액에서 시간 경과에 따라 흙 입자가 크기 순서대로 침강하면서 현탁액의 비중이 변한다. 비중계의 눈금 변화를 측정하여 입자의 침강속도, 입경, 가적통과율을 계산함으로써 세립토의 입도분포를 파악할 수 있다.

• 4. 흙의 공학적 분류법

  흙의 공학적 분류는 AASHTO 분류법과 통일분류법(USCS)이 주로 사용된다. 통일분류법은 알파벳 2글자로 표현되며, 첫 글자는 주된 입자 크기(S:모래, C:점토 등), 둘째 글자는 공학적 성질(P:불량한 입도분포, W:양호한 입도분포 등)을 나타낸다. 본 실험 시료는 No.200체 통과율 0.1%로 모래가 99.9%이며, 입도분포 불량으로 'SP'로 분류된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 흙의 분류 및 입도분포

  흙의 분류 및 입도분포는 토질공학의 기초적이면서도 매우 중요한 개념입니다. 흙을 자갈, 모래, 실트, 점토 등으로 분류하고 각 입자의 크기 분포를 파악하는 것은 흙의 공학적 성질을 예측하는 데 필수적입니다. 입도분포곡선을 통해 흙의 균등계수와 곡률계수를 산정할 수 있으며, 이는 흙의 다짐성, 투수성, 전단강도 등 다양한 특성에 영향을 미칩니다. 특히 세립분의 함량은 흙의 거동에 큰 영향을 주므로 정확한 입도분석이 중요합니다. 현장 조건에 맞는 적절한 분류 체계를 선택하여 적용하는 것이 설계 및 시공의 신뢰성을 높입니다.

• 2. 체분석 시험 방법 및 결과

  체분석 시험은 모래 이상의 입자 크기를 가진 흙의 입도분포를 결정하는 가장 기본적이고 직접적인 방법입니다. 표준 체를 이용하여 흙 시료를 단계적으로 분리하고 각 체에 남은 질량을 측정하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험의 장점은 절차가 간단하고 비용이 저렴하며 결과의 재현성이 우수하다는 점입니다. 다만 실트 이하의 세립분은 측정할 수 없다는 한계가 있어 비중계 분석과 병행되어야 합니다. 시험 결과는 누적 통과 백분율 곡선으로 표현되며, 이를 통해 흙의 균등성과 입도 특성을 정량적으로 평가할 수 있습니다.

• 3. 비중계 분석 시험 원리

  비중계 분석 시험은 스톡스 법칙(Stokes' Law)을 기반으로 하여 실트와 점토 같은 세립분의 입도분포를 측정하는 방법입니다. 흙 입자가 물 속에서 침강할 때 입자의 크기에 따라 침강 속도가 달라지는 원리를 이용합니다. 비중계를 이용하여 일정 시간 간격으로 현탁액의 비중을 측정하면 각 시간에 침강한 입자의 크기를 역산할 수 있습니다. 이 시험은 체분석으로 측정할 수 없는 미세한 입자의 분포를 파악하는 데 매우 유용합니다. 다만 온도, 염분 농도, 분산제 등 여러 요인이 결과에 영향을 미치므로 정확한 시험 조건 관리가 필수적입니다.

• 4. 흙의 공학적 분류법

  흙의 공학적 분류법은 흙의 입도분포와 소성지수를 기반으로 흙을 체계적으로 분류하는 방법으로, 가장 널리 사용되는 것은 통일분류법(USCS)과 AASHTO 분류법입니다. 이러한 분류법은 흙의 공학적 성질을 예측하고 설계 기준을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 통일분류법은 세립분의 함량과 소성지수에 따라 흙을 더욱 세분화하여 분류하므로 현장 조건을 더 정확히 반영합니다. 공학적 분류를 통해 흙의 다짐성, 투수성, 압축성, 전단강도 등의 특성을 대략적으로 예측할 수 있으며, 이는 기초 설계, 사면 안정성 평가, 포장 설계 등 다양한 토목공사에 활용됩니다.