토질역학 실험1(다짐실험)

본문내용

음 식으로 정의된다. 상대 밀도를 계산 하기 위해 공극비를 측정하는 것은 건조 단위 무게를 계산하는 것보다 어렵기 때문에 보통 건조 단위 무게를 이용하여 상대 밀도를 계산한다.
여기서, : 상대 밀도(%)
: 흙이 가장 느슨한 상태에 있을 경우의 공극비
: 흙이 가장 조밀한 상태에 있을 경우의 공극비
: 흙이 가장 느슨한 상태에 있을 대의 건조 단위 무게
: 구하고자 하는 다짐 상태의 공극비
: 구하고자 하는 다짐 상태의 건조 단위 무게
상대 밀도는 일반적으로 점성이 작은 사질토에 이용되며, 다짐도와의 관계는 다음과 같다.
= 0 ~ 0.33 느슨한 상태
= 0.33 ~ 0.70 보통 상태
= 0.7 ~ 1.00 조밀한 상태
③ 다짐 에너지()
여기서, : 래머의 무게(kg)
: 낙하 높이(cm)
: 1층에 대한 낙하 횟수
: 다짐 층수
: 몰드 부피
다짐 에너지가 너무 크면 다짐 상태가 오히려 나빠지는데 이를 과도 전압이라 한다. 다짐 에너지에 따른 다짐 곡선은 <그림 16-2>에 나타나 있다.
④ 포화 상태의 건조 단위 무게
여기서, : 100% 포화되었을 때의 건조 단위 무게
: 흙의 지중
: 물의 단위 무게
: 포화도(%)
⑤토질에 의한 다짐 곡선의 해석
통일 분류에 따른 최대 건조 단위 무게와 최적 함수비 와의 관계 곡선이 <그림 16-3>에 나타나 있다.
(가) 최대 건조 단위 무게가 높은 흙일수록 최적 함수비가 낮다.
(나) 입도가 좋은 사질토일수록 최대 건조 단위 무게가 높으며, 다짐 곡선이 뾰족하다. 또 세립토 일수록 최대 건조 단위 무게가 낮으며 다짐 곡선이 평편하다.
(다) 모래일지라도 입도가 나쁜 것은 최대 건조 단위 무게는 낮고, 다짐 곡선이 평편하여 최대값이 확실하지 않은 것이 많다.
(라) 화산회질 점성토는 극단으로 최대건조 단위 무게가 낮고 최적 함수비가 높다.
(마) 화산회질 점성토와 같은 고람수비 점성토의 다짐은 같은 다짐 방법이라도 시험 전 시료의 건저 정도에 따라 별개의 다짐 곡선이 되어버린다. 또, 자연 함수비에서 함수비를 저하시키면서 다짐을 행하여 얻은 다짐 곡선과 전혀 다른 곡선이 되므로 주의가 필요하다.
7. 실험결과 데이터
다 짐 실 험
다짐방법 : A 방법 시료의 준비 : 건조법 & 반복법
몰 드 : 안지름 : 10.0cm, 높이 : 12.26cm, 체적 : 962.90 ,
무게( 몰드 + 밑판 ) : 4320g
래 머 : 무게 : 2.5kg, 낙하고 : 30cm, 다짐횟수 : 25회( 3층 ), 비중 : 2.68
측 정 번 호
①
②
③
④
(시료+몰드)무게 (g)
6118
6235
6296
6284
시료무게
(g)
1798
1915
1976
1964
습윤단위중량
1.867
1.989
2.052
2.039
함수비 측정
: 용기와 습윤토의 중량(g) : 용기와 노건조토의 중량(g)
: 용기의 중량(g) : 노건조토의 중량(g)
: 물의 중량(g)
: 시료의함수비=
①
②
③
④
:93.26
:88.45
:67.76
:65.05
:72.15
:69.95
:70.23
:67.35
:89.45
:61.46
:65.95
:55.19
:69.65
:57.76
:66.72
:53.44
:3.81
:26.99
:1.81
:9.86
:2.5
:12.19
:3.51
:13.91
= 14.12 %
= 18.36 %
= 20.51
=25.23
건조단위중량
1.636
1.680
1.703
1.628
비고 :
측 정 번 호
①
②
③
④
건조단위중량
1.636
1.680
1.703
1.628
함수비 (%)
14.12
18.36
20.51
23.796
포화상태의
건조단위중량
1.944
1.796
1.729
1.636
비고 :
●
●
●
●
(%)
최대건조단위중량 : 약 1.708
최적함수비 (OMC) : 약 20 %
8. 실험결과토의 및 고찰
이번 실험은 흙의 다짐 실험이었다.
다짐은 자연지반에 구조물을 건설할 때 원지반이 느슨하면 과도한 침하가 발생할 수 있기 때문에 구조물의 하중을 지탱할 수 없는 경우도 있다. 또 자연지반에서 채취한 느슨한 흙을 이용하여 도로나 댐, 제방의 구조물을 지을 수도 없다. 따라서 느슨한 지반 위에 공사를 하거나 구조물을 지을 때는 흙을 잘 다져서 그 성질을 개량해야 한다.
실제로는 실내에서 직접 다짐실험을 한 후, 현장에서 다짐시험을 통해 서로를 비교하여 얻은 최대건조단위중량의 비율을 정한다.
이처럼, 다짐을 통해 단위중량과 전단강도가 증가되며 투수성과 압축성이 감소되어 흙의 공학적인 성질을 크게 개량할 수 있는 중요한 실험이다.
다짐곡선을 살펴보면
첫 번째 점에서 두 번째 점으로 넘어가는 때는 반고체영역이다.
수분이 부족하여 흙 입자간의 접착이 없어 큰 공극이 존재하고 다짐을 해도 효과는 나타나지 않으며 공기간격이 그대로 남게 되어 건조밀도가 낮은 흙이 된다.
두 번째 점에서 최대 건조단위중량까지의 부분은 탄성영영이다. 흙에 포함된 물의 일부는 흙입자 사이에 윤활역할을 하고 상호간의 접착이 이루어지기 시작하여 최대함수비 부근에서 OMC가 나타난다.
두 번째 점에서 세 번째 점으로 넘어가는 중간에 최대 건조단위중량이 존재함을 볼 수 있다. 그 이유를 알아보면 세 번 째 점은 최적함수비를 넘기면서 물은 윤활역할 뿐만 아니라 다져진 순간에 잔류공기를 압축시키고 이로 인해 흙은 압축되었다가 충격이 제거되면 팽창한다는 것을 알 수 있었다.
마지막에 네 번째 점은 함수비가 더욱 증가하면서 증가된 물은 흙 입자를 포화시킨다.
오차를 알아보면
① 몰드의 부피를 측정함에 있어서의 오차
② 흙의 중량을 측정함에 있어 몰드 주변에 묻어 있던 흙을 다 털어내지 못 했다.
③ 흙을 골고루 다지지 못하였다.
④ 물을 뿌려 흙을 섞는 중에 함수비가 고르지 못하였다.
이론으로만 알았던 다짐을 흙을 직접 다져보는 실습이었다.
다짐곡선을 통해 얻을 수 있는 여러 값들을 구해보고, 다짐으로 일어나는 효과를 찾아보고 중요성을 다시 한 번 알게 되었다. 실험과 실제 현장에서는 어떻게 비교되어 사용되는 지에 대해 알아보는 소중한 시간이었다.
※참고문헌 : 토질시험 , 저자 방윤경, 이성민, 이윤규, 이상덕, 최대호, 김무일

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토질,   다짐,   토목,   실험,   시험