흙의 분류, 입도 분포 시험(입경가적곡선)

흙 입도분포곡선

흙의 입경의 크기에 따라 흙을 분류할 수 있습니다. 전제조건으로 입경은 흙 입자의 직경을 말하고 입자의 형상은 '구(球)'라고 가정하고 있습니다. 이 흙 입자의 크기에 따라 조립도, 세립토로 크게 구분할 수 있습니다. 조립토는 다시 자갈, 모래로 구분하고 입상토라 하고, 세립토는 실트, 점토로 구분하고 이 둘을 점성토라고 합니다. 흙 입도 분포 해석하는 방법으로 체분석 또는 비중계분석을 실시한 결과로 입도분포곡선 또는 입경가적곡선을 사용하는데, 이에 대해 알아보겠습니다.

 

 

흙 입경에 의한 분류

흙은 토립자의 크기에 따라 조립토, 세립토로 크게 구분한다. 일반적으로, 조립토는 자갈(gravel) 2 ~ 60mm, 모래(sand) 0.06 ~ 2mm 입경으로 구분한다. 세립토는 실트(silt) 0.002 ~ 0.06 mm, 점토(clay) 0.002 이하를 말한다.

 

1. 흙 입도 분포 시험방법

1) 체분석 시험

표준체(standard sieve)를 사용하여 실시한다. 표준체는 체 번호, 체 눈금이 규정되어 있다. 체를 흔들어 각 체에 남은 흙의 중량을 측정하는 방식으로 진행한다. 즉, 흙의 잔류량을 측정한다.

체 번 호	No.4	No.10	No.16	No.40	No.60	No.100	No.200	No.400
눈금 (mm)	4.75	2.00	1.19	0.425	0.250	0.150	0.075	0.0038

 

2) 비중계 시험

액체 속에서 흙 입자의 침강속도를 측정하여 등치입경을 구하는 방식이다. 이는 침강속도는 구의 비중이 클수록 빠르고 구의 직경의 제곱에 비례한다는 stokes의 법칙을 따른 것이다.

 

2. 입경가적곡선 (입도분포곡선)

입경가적곡선은 반대수 방안지에 가로축은 log d(d는 입경, mm), 세로축은 통과율(%)로 설정하고 체분석 또는 비중계 시험 결과에서 얻은 입경-통과율 관계를 그래프로 나타낸 것이다.

1) 입경가적곡선 이용

① 자갈, 모래, 실트, 점토 각각의 함유율을 파악할 수 있다

② 입자의 크기를 전체적으로 파악이 가능하다

③ 입도분포의 좋고 나쁨의 구분이 가능하다. 즉, 양입도(굵고 가는 입자가 골고루 섞임), 빈입도(입경이 균등함), 결손분포(특정 직경의 흙 입경이 없음)로 구분이 가능하다.

👇흙의 단위중량(사질토, 점성토, 자갈, 암반)👇

※ 결손분포

특정구간의 토립자 입경이 결손된 상태를 의미한다. 예로, 입경 0.2mm 보다 가는 입자 함유율이 40% 이고, 입경 2mm 보다 가는 입자 함유율도 40%라 하면, 해당 시료는 0.2~2mm의 입자는 포함되어 있지 않다는 뜻으로 결손분포라 할 수 있다.

 

2) 입경가적곡선 지수

① 유효입경(effective diameter, De)

입도분포곡선에서 통과율 10%에 대응하는 입경을 말한다. De = D10 으로 표현한다.

 

② 균등계수(coefficient of uniformity, Cu)

입도분포를 나타내는 계수로, Cu = D60 / D10 으로 나타낸다.

균등계수가 클수록 균등하게 분포되어 있다는 뜻으로, 입도분포가 좋고 양입도(well-graded)로 표현한다. 반대로, 균등계수가 적으면 입도분포가 나쁘고 빈입도(poorly graded)로 표현한다.

 

③ 곡률계수(coefficient of curvature, gradation, Cg)

균등계수와 같이, 입도분포를 나타내는 계수로 Cg 표현하며 식은 아래 그림을 참고하면 된다. 일반적인 조립토의 경우, 곡률계수는 Cg 가 1~3 이면 양입도라 판단한다.

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흙의 입경 분류 입경가적곡선

 

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