토질역학

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토질역학(土質力學)은 지반 또는 을 공사재료로 이용하는 측면에서 역학, 수리학, 화학 등의 원리를 응용하여 흙의 역학적 거동을 해석하는 학문이다.[1]

삼상관계[편집]

흙덩이 구조에서 첨자 s는 흙 입자, w는 물, a는 공기를 의미한다. 위와 같은 그림을 삼상도라고 한다.

토질역학에서는 흙이 물, 공기, 흙 입자 세 가지로 이루어져있다고 본다. 이들의 비율에 따라 흙의 역학적 특성이 달라진다. 물과 공기가 차지하는 부분은 '공극' 또는 '간극'이라고도 한다.[2]

공극비[편집]

토질역학에서 간극비 e는 흙 입자의 부피에 대한 간극 즉, 물과 공기의 부피의 비로 정의된다.[3]

공극률[편집]

공극률 n은 흙 전체의 부피 V와 공극만의 부피 Vv로부터, 다음과 같이 정의된다.[4]

포화도[편집]

포화도 S는 물이 차지하는 부피 Vw와 공극의 부피 Vv로부터 다음과 같이 정의된다.[4]

함수비[편집]

함수비 ω는 흙 입자 중량 Ws와 물의 중량 Ww를 이용해 다음과 같이 정의한다.[4]

진비중[편집]

흙의 진비중 Gs는 흙의 입자 단위중량 γs(또는 입자 밀도 ρs)와 4°C 물의 단위중량 γw(또는 물 밀도 ρw)를 이용해 다음과 같이 정의한다. 그냥 비중이라고 하기도 한다.[5]

비중, 함수비, 포화도, 공극비 관계식[편집]

단위중량[편집]

흙 시료에 물이 포함되었는가, 수중에 흙 시료가 있는가 등 상황에 따라 단위중량은 여러 가지로 정의된다.

전체단위중량(total unit weight), 또는 습윤단위중량(moist unit density)

공기중에 있는 습윤상태의 흙 시료 단위중량을 전체단위중량 또는 습윤단위중량이라고 한다.[6]

건조단위중량(dry unit weight)

건조되어 물이 없는 경우의 흙 시료 단위중량을 건조단위중량이라고 한다.[6]

포화단위중량(saturated unit weight)

공극이 모두 물로 채워져 있을 때 단위중량을 포화단위중량이라고 한다.[7]

수중단위중량(submerged unit weight)

지하수위 아래에 있는 흙의 단위중량을 수중단위중량이라고 한다. 지하수위 아래에 있는 흙은 부력을 받기 때문에, 포화단위중량보다 가벼워져야 하므로 포화단위중량에서 물의 단위중량을 빼준다.[7]

상대 밀도[편집]

사질토와 관련된 특성으로 상대 밀도()가 있다.[8][9]

 : 최대 공극비,  : 최소 공극비, e : 공극비
 : 최대 건조 단위중량,  : 최소 건조 단위중량,  : 건조 단위중량

각주[편집]

  1. 장병욱 외. 2010, 1쪽.
  2. 장병욱 외. 2010, 25쪽.
  3. 장병욱 외. 2010, 26쪽.
  4. 장병욱 외. 2010, 27쪽.
  5. 장병욱 외. 2010, 28쪽.
  6. 장병욱 외. 2010, 30쪽.
  7. 장병욱 외. 2010, 31쪽.
  8. 임진근 외, <토목기사 과년도 - 토질 및 기초> 2-8쪽, 성안당, 2015
  9. 장병욱 외. 2010, 32-33쪽.

참고 문헌[편집]

  • 장병욱; 전우정; 송창섭; 유찬; 임성훈; 김용성 (2010). 《토질역학》. 구미서관. ISBN 978-89-8225-697-4. 

외부 링크[편집]

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