흙의 체가름 시험 (KS F 2502)

목차

서론
　이론적배경
　실험목표
　이론적배경
　관련공식
본론
　시험기구
　시험방법
　실험 시 주의사항
결론
　실험값
　실험값 계산과정
　적용사례
　고찰
　참고문헌

본문내용

S sieve
Opening
(mm)
Mass retained
on each sieve (g)
Cumulative mass retained above each sieve (g) (1)
Percent finer
4
4.75
2.81
2.81
99.44
10
2.00
52.32
55.13
88.93
20
0.850
113.87
169.0
66.05
40
0.425
138.8
307.8
38.17
60
0.250
84.3
392.1
21.23
80
0.180
32.4
424.5
14.72
100
0.150
18.2
442.7
11.07
200
0.075
33.4
476.1
4.36
pan
-
21.7
497.8 =∑M
0
= Percent finer
7. 토의
이번 실험은 직접 우리가 채취한 흙을 가지고 흙의 입도를 분석하는 실험이었다. 우리가 흙의 입도 분석을 하고 알아야 하는 이유는 우리가 각종 토목 시공 시 흙이 그 재료로서 사용되는데 적절한지 판단하는데 그 근거가 되기 때문이다.
먼저 우리가 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여서 입도분포곡선을 작성하였는데 엑셀프로그램을 이용하여서 작성하였다. 우리는 여기서 입도분포곡선의 형태를 가지고서도 간단히 이 시료의 분포상태가 어떤지 판단할 수가 있다. 입도분포곡선의 기울기가 매우 가파르다면 그 시료는 입자가 집중되어 있으며 분포가 불량하고 시료가 균등하다고 할 수 있다. 여기서 주의해야 할 것은 균등하다는 얘기가 고루 퍼져있다는 것이 아니라 특정사이즈의 입자가 많아 균등하다고 하는 것이므로 입자가 고르게 분포되어 있지 않은 상태임을 알아야 한다. 따라서 우리가 구한 시료의 입도분포곡선은 분포상태가 양호하고, 집중되어있지 않으며 균등하지 않음을 알 수 있다.
다음은 수식을 이용하여서 이 시료의 입도상태를 분석해보도록 하겠다. 우선 우리가 흙의 입도상태식으로는 균등계수와 곡률계수가 있다.
(균등계수) (곡률계수)
균등계수는 클수록 고루 분포되어있는 것인데 자갈의 경우는 4보다 크고, 모래의 경우는 6보다 큰 경우 고루 분포되어있다고 한다. 곡률계수는 균등계수의 단점을 보완해서 만들어졌는데 1~3사이어야 분포상태가 앙호한 상태이다. 또한 하나만 만족하는 것이 아니라 균등계수와 곡률계수 두 개 모두를 만족해야 분포상태가 양호한 시료이다.
위의 입도분포곡선을 이용하면 D60 = 0.75mm 이고 D10 = 0.14mm , D30 = 0.37mm 임을 추정할 수 있다. 이제 이 데이터를 위의 식에 넣고 각각 구해보도록 하겠다.
이제 이 데이터를 가지고 시료를 분석하도록 하겠다. 우리가 채취한 시료는 모래처럼 가는 입자였기 때문에 균등계수가 6이상이어야 고르게 분포됐다고 판단할 수 있다. 하지만 균등계수는 5.35로 분포가 불량함을 알 수 있었다. 또한 곡률계수 역시 1~3사이어야지 고르게 분포된 것인데 곡률계수 역시 0.86으로 조건을 만족하지 못하므로 분포가 불량하다고 할 수 있다. 우리가 먼저 입도분포곡선만을 가지고 분석을 하였을 경우에는 이 시료의 분포상태가 양호하였다고 판단을 하였으나 정확한 데이터 값을 가지고 균등계수와 곡률계수를 구하자 이 시료의 균질 상태가 양호하지 않음을 알 수 있었다. 따라서 입도분포곡선만으로 이 시료의 상태를 파악하기에는 약간의 무리가 있음을 알 수 있었다.
이번에는 통일 분류법으로 이 시료를 분석하여 보도록 하겠다. 먼저 통일 분류법은 4번 채와 200번 채가 시료를 분석하는데 쓰인다. 조립토와 세립토를 분리하는 기준은 200번 채에 50%이상 남을 경우 조립토 50% 통과 시에는 세립토로 분류를 한다. 우리의 시료는 200번 채에 50%이상 남으므로 조립토로 분류된다. 그리고 4번 채 위에 50%이상 남을 경우 자갈이며 50%이상 통과 시에는 모래다. 우리 시료는 50%이상 통과하였으므로 모래이다. 모래 안에서도 4가지로 또 다시 나뉘게 되는데 더 자세한 분류를 위해서는 소성한계의 측정이 필요로 한다. 다만 위의 표3을 참조하면 우리의 시료는 SM이거나 SC임을 알 수 있다.
다음으로는 이번 실험의 오차과정에 대해서 분석해보도록 하겠다. 먼저 우리가 채취한 시료에는 흙만 있는 것이 아니었다. 각종 불순물들이 많이 있었는데, 낙엽이나 식물의 뿌리, 다른 미세한 이물질들이 많이 존재하였다. 원래 실험을 하기 전에 흙을 물로 씻어서 불순물을 제거하는 과정을 거쳐야 하지만 우리는 그 과정을 생략하였기 때문에 완벽한 시료를 얻을 수 가 없었다. 또한 물로 씻는 과정은 자갈에 붙은 미세한 입자들을 분리시켜주기 때문에 오차가 발생하게 되었다. 그리고 채에 시료를 넣고 실험을 한 후 채끼리 분리 하는 과정에서 채와 채 사이가 강하게 결합되어 분리하는 과정에서 몇몇의 자갈과 미세한 입자들이 공중으로 튀어 날아갔다. 그 결과 다 처음에는 500g이였던 시료의 양이 약간 감소하였다.
또한 시료들이 체에 걸려서 내려가지 못하는 경우도 많이 있었다. 그 입자들의 경우 아래층에 내려가기에는 작지는 않았지만 위층에 머무르기에는 큰 중간사이즈 정도의 크기였다. 체의 사이즈가 조금 더 세세하게 나뉘어져 있었다면 더 정확한 분석이 될 것 같다. 게다가 입자의 방향을 조금만 바꿔주면 체를 통과하는 것도 있었다. 이것은 입자가 둥근 원이 아닌 무작위한 형태를 나타내고 있어서 발생한 것을 생각된다.
환경공학과를 다니다가 처음으로 토목공학과를 와서 듣는 수업이라 많이 걱정되고 긴장되는 실험이었으나 나름 무사히 성공적으로 마친 것 같아 매우 만족스럽다. 다만 다른 여러 가지 오차의 경우 실험상 부득이 하게 발생하는 오차였으나, 우리가 체를 분리하는 과정에서 시료를 손실한 실수는 반성하도록 해야겠다.
8. 참고문헌
1) 이 송, 토질시험법 및 해설, 청운문화사, 2001
2) 이용일, 퇴적암석학, 우성, 1994, p131-136
3) Civil Engineering : 흙의 분류 , http://civileng7.tistory.com/2023
4) 권오엽, 토질역학강의록, 2011, 토질1장
5) Braja. M.Das, Fundamentals of Geotechnical Engineering 3rd, Thomson, 2008

키워드

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