이번에는 흙의 연경도에 대한 개념과 흙을 분류법에 대해서 알아본다.
흙의 연경도
: 흙은 흙의 함수비의 정도에 따라 흙의 상태가 바뀌는데, 이를 연경도라고 한다.
: 흙의 연경도의 정의는 “점성토 지반에서 함수감소량에 따라 흙의 연하고 단단한 정도” 를 의미
흙의 연경도 그래프에 따라 흙은 함수비가 가장 낮은 상태인 고체상태부터
반고체상태, 소성상태, 액체상태로 나아가게 된다.
그리고 이 각자 상태의 경계에 있는 WL, WP, WS를 각각 액성한계, 소성한계, 수축한계라고 부른다.
연경도 지수라는 것이 있다.
소성지수
${I}_P\ =\ {W}_L\ -\ {W}_P$
액성지수
${I}_L\ =\ \frac{W-{W}_P}{{W}_L-{W}_P}$
이 액성지수가 1보다 크면, 현장의 흙은 액체상태이고, ( 1 < LI )
0과 1사이면, 현장의 흙은 소성상태이고, ( 0 < LI < 1 )
0보다 작으면 현장의 흙은 고체상태라고 한다. ( LI < 0 )
그 밖에도 수축지수, 연경지수, 유동지수, 터프니스지수 등이 있다.
소성도표
이거에 따라 다음과 같은 소성도표를 만들어 두었다.
A-Line이랑, U-Line에 대해서 간단히 점검하고 넘어가면 좋다.
흙의 분류
: 흙의 분류는 대부분 통일분류법을 사용한다. (도로포장시에는 AASHTO법 사용)
: 통일분류법은 흙을 여러 상태에 따라 영문자 2개로 분류하는 획기적인 방법
일단 영문자 2개로 분류한다고 했는데, 영문자 앞글자랑, 영문자 뒷글자는 이렇게 구성되어 있다.
< 앞글자 >
| G | 자갈(Gravel) |
| S | 모래(Sand) |
| M | 실트(Silt) |
| C | 점토(Clay) |
| O | 유기질토(Organic Clay) |
| Pt | 이탄(Peat) |
이탄은 식물이나 목재 등등이 퇴적해서 변화를 받아 분해, 변질된 것으로 석탄화 초기 상태라고 한다.
< 뒷글자 >
| W | 양입도(well) | 입도분포 양호 |
| P | 반입도(poor) | 입도분포 불량 |
| M | 실트질(silty) | 실트질 |
| C | 점토질(clayey) | 점토질 |
| L | 저압축성(low ~) | 압축성이 낮은 |
| H | 고압축성(high ~) | 압축성이 높은 |
이렇게 보니,
윗글자는 토질의 재료가 무엇인지에 따라 분류하는 듯 하고,
뒷글자는 토질의 상태가 무엇인지에 따라 분류하는 듯 하다.
ex) SM: 실트질 모래 지반, OC: 유기점토질 지반
통일분류법에 따른 분류방법
일단, 분류법을 알기 전 알아야 될 내용이 있다.
(1) 유효입경 Dn
: 가적통과율 n%에 해당하는 입경
(2) 균등계수(Uniformity Coefficient: Cu)
: 입도분포의 양부를 수량적으로 나타내기 위한 것
${C}_u\ =\ \frac{{D}_{60}}{{D}_{10}}$
(3) 곡률계수(Coefficient of Curvature, Cg)
${C}_g\ =\ \frac{{D}_{30}^2}{{D}_{10}\cdot {D}_{60}}\ $
$참조:\ 입도분포가\ 좋은\ 조건:\ 1\ <\ {C}_g\ <\ 3\ $
3가지 용어를 정확히 아는 것보다는, 그냥 통일분류법의 분류기준에 쓰이는 지수구나 정도만 파악하면 된다.
이제 다음 분류 알고리즘을 참조해서 분류하면 된다.
(토목기사 책을 바탕으로 다시 작성해봄)
<통일분류법에 따른 흙의 분류방법>
아 그리고 200체, 4체에서 “체”가 무엇이냐 하면, 말 그대로 체이다.
그…초등학교인가 과학실험할때, 모래 체에 뿌려서 탈탈탈 털면 알갱이가 굵은거는 남고 알갱이 작은거는 통과하고 그런 것.
200체 4체의 이숫자는 체의 간격에 대해서 이야기하는 것이다.
예를 들면, 200체면 0.075mm, 4체는 4.75mm, 10체는 2mm의 간격을 가진다.
밑에서 다시 이야기하겠지만, 통일분류법은 200체랑 4체, AASHTO는 200체랑 10체를 이용해 구분한다.
이 것은 여러 예제문제를 비교하면서 알고리즘을 익숙하게 만들어야 할 것 같다.
통일분류법과 AASHTO분류법 비교
: 위에서 이야기한 것처럼 흙의 분류법에는 크게 통일분류법과 AASHTO 분류법을 이용한다.
: 두 분류법 모두 입도분포와 소성을 고려해 흙을 분류
: 200체를 기준으로 조립토와 세립토를 구분하지만 통과율에 있어서 서로 다르다.
(통일분류법은 200체 통과율 50%를 기준으로 구분하지만,
AASHTO분류법은 200체 통과율 35%를 기준으로 구분)
: 모래와 자갈의 입경구분이 서로 다르다.
( 통일분류법은 4체로 구분하지만, AASHTO분류법은 10체로 구분한다.)
: 그리고 보통 통일분류법이 보편적으로 쓰이며, 도로포장 시에 AASHTO분류법을 쓴다는 차이점이 있다.
다음번에는 흙의 삼상재료 중 하나인 물의 거동에 대해 먼저 다루어 볼 것이다. 그 이후에 흙 입자의 거동에 대해 다루어 볼 생각.