[토질 및 기초] 제 1장.흙의 기본적 성질과 분류(흙의 입자구성)#1

 1. 흙의 입자구성

▲흙은 지구의 표면을 덮고 있는, 바위가 부스러져 생긴 가루인 무기물과 동식물에서 생긴 유기물이 섞여 이루어진 물질을 말합니다.

  (1)흙의 각 성분의 상관관계

 

  (2)공극비(Void ratiro, e)

   1)개요: 흙 입자만의 체적에 대한 공극의 체적비를 나타낸다.

   2)단위: 무차원

   3)공극비의 범위는 0에서 무한대사이이다.

  (3)공극률(Porosity, n)

   1)개요: 흙 전체의 체적에 대한 공극의 체적을 백분율로 나타낸다.

   2)단위: %

   3)공극률의 범위는 0에서 100% 사이이다.

 

  (4)공극비와 공극률의 상호 관계식

 

  (5)포화도(Degree of saturation, S)

   1)개요: 공극 속에 물이 차 있는 정도를 나타낸다.

   2)단위: %

   3)포화도의 범위는 0에서 100% 사이이다.

   4)만약, 지하수위 아래에서와 같이 간극에 물이 가득찬 경우 , Va=0, V_v=V_w 이므로 S=100% 이다.

   5)만약, 간극에 물이 완전히 건조한 경우, V_w=0, V_v=V_a이므로 S=0% 이다.

 

  (6)함수비(Water content, w)

   1)개요: 흙 입자만의 중량에 대한 물의 중량을 백분율로 나타낸다.

   2)단위: %

   3)함수비의 범위는 0에서 무한대 사이이다.

   4)항온건조기

    ·흙의 자유수만을 증발하기 위하여 100+-5도씨로 일정하게 유지한다.

    ·점성토는 24시간, 사질토는 12시간 이상 유지해야 한다.

    ·석고나 유기물을 함유하고 있는 경우는 결정수를 잃거나 유기질이 연소되므로 80도씨 이하에서 장시간 건조하여야 한다.

  (7)함수율(Ratio of moisture, w')

   1)개요: 흙 전체의 중량에 대한 물의 중량을 백분율로 나타낸다.

   2)단위: %

   3)함수율의 범위는 0에서 100%사이이다.

   4)함수비와 함수율의 관계

 

  (8)(토립자)비중(Specific gravity, Gs)

   1)개요: 흙 입자 실질부분의 중량과 같은 체적의 15도씨 증류수 중량의 비를 비중이라 한다.

   2)단위: 무차원

    ※토질역학에서는 밀도와 단위중량을 구분하지 않는다.

 

  (9)체적과 중량의 상관관계

 

 2. 흙의 단위중량

  (1)밀도(Density, 단위중량, Unit weight, 감마)

   1)습윤밀도(Total unit weight, Moist unit weight, gamma_t, 흙 전체의 부피당 습윤토의 중량)

    ①개요: 흙덩어리의 중량을 이에 해당하는 체적으로 나눈 값이다.

 

   2)건조밀도(Dry weight, gamma_d, 흙 전체의 부피당 건조토의 중량)

    ①개요: 물을 제외한 흙 입자만의 중량을 체적으로 나눈 값이다.

 

    ②습윤단위중량과 건조단위중량의 관계

    ③건조단위중량에 의한 간극비

    ※①에서 유도가능, 암기 x

    ④습윤중량과 건조중량의 관계

   3)포화단위중량(Saturated unit weight, gamam_sat, 흙 전체의 부피당 포화토의 중량)

    ①개요: 공극에 물이 가득 찼을 때의 습윤단위중량을 포화단위중량이라 한다.(gamma_t에서 S=100% 대입)

 

   4)수중단위중량(Submerged unit weight, gamma_sub, 흙 전체의 부피당 흙 만의 중량)

    ①부력: 물 속에 잠겨 있는 체적만큼의 물의 중량과 같다.

 

    ②개요: 흙이 지하수위 아래에 있는 경우는 부력만큼 중량이 가벼워진다.

 

  (2)상대밀도(Relative density, Dr)

   1)개요: 자연상태의 조립토의 조밀한 정도를 나타내는 것으로 사질토의 다짐 정도를 표시한다. 즉, 느슨한 상태에 있는가 촘촘한 상태에 있는가를 나타낸다.

  (emax: 가장 느슨한 상태의 공극비, 감마max: 가장 조밀한 상태의 건조단위중량, e: 자연상태의 공극비)

   2)단위: %

   3)상대밀도의 범위는 0~100%

   4)상대밀도에 따른 흙의 상태

상대밀도(%)	흙의 상태	공학적 상태
0~33.3	느슨한 상태	불안정
33.3~66.7	보통	보통
66.7~100	조밀한 상태	안정

    :상대밀도 값은 가장 느슨한 상태에서는 e=e_max가 되어 상대밀도는 0%이며, 가장 촘촘한 상태에서는 e=e_min이 되어 상대밀도가 100%가 된다.

   5)현장에서 모래지반의 상대밀도측정은 표준 관입 시험이 주로 이용된다.