토질역학 및 실험 - 입도분석시험(체분석)

입도분석시험 ; 체분석 (sieve analysis)
1. 실험 이론
① 흙의 기계적 분석
흙의 기계적 분석은 흙에 존재하는 입자의 크기 범위를 결정하는 것으로 전체 건조중량의 백분율로 나타낸다. 흙의 입도분포를 구하기 위해 일반적으로 사용되는 방법은 두가지가 있는데 직경이 0.075mm보다 큰 입자의 경우에는 체분석(sieve analysis)을, 직경이 0.075mm보다 작은 입자인 경우에는 비중계분석(hydrometer analysis)을 실시한다. 체분석은 다음과 같이 간단하게 설명할 수 있다.
ⓐ 체분석은 점차적으로 더 작은 체눈을 갖는 한 세트의 체를 사용하여 흙시료를 흔드는 것이다. 체분석을 실시하기 위해서는 먼저 흙은 노건조 시킨 후에 모든 덩어리를 작은 입자로 파쇄해야 한다. 흙은 높은 곳에서 낮은 곳으로 체눈크기가 더 작은 체세트로 흔들려 진다. 체세트 하부에 팬이 놓인다. 이런 형태의 시험에 이용되는 가장 작은 크기의 체는 체이다. 체진동이 끝난 후에 각 체에 남은 흙의 중량을 측정해야 한다.
i) 각 체의 남은 흙의 질량()과 팬에 남은 질량()을 결정한다.
ii) 흙의 전체 질량을 결정한다.
iii) 각 체의 남은 흙의 누적질량을 결정한다. 번째 채의 경우 누적질량은 이다.
iv) 번째 체를 통과한 흙의 질량은 이다.
v) 번째 체를 통과한 흙의 백분율(가적통과율)은 다음과 같다.
ⓑ 입도분포곡선
입도분포곡선은 주어진 흙시료에 대한 4개의 매개변수를 결정하는 데 사용된다.
i) 유효입경(effective size, ) : 투수계수왿� 흙을 통과하는 배수능력을 산정하는데 쓰인다.
ii) 균등계수(uniformity coefficient, )
iii) 곡률계수(coefficient of gradient, )
입도분포곡선은 흙 속에 존재하는 입자크기 분포뿐만 아니라 여러 가지 크기 입자의 분포 형태도 보여준다. 그러한 분포의 형태는 아래 그림과 같다.
입도분포가 좋은 흙은 자갈의 경우에는 균등계수가 약 4보다 크고 모래