토질 역학 흙의 생성
주요 내용 1 흙의 생성 2 흙의 구조 3 활 성 도
흙의 생성 1 흙의 생성 크게 화성암, 퇴적암, 변성암 등 3개의 암석으로 구성 ○ 지각(earth crust)이라고 부르는 지구의 표면은 크게 화성암, 퇴적암, 변성암 등 3개의 암석으로 구성 ○ 화성암(igneous rock) : 지구 중심에 있던 암장이 지표에서 냉각 응고된 암석 ○ 퇴적암(sedimentary rock) : 노출된 암석이 바람, 물, 빙하 등의 물리적 작용에 의해 퇴적된 암석 ○ 변성암(metamorphic rock) : 지중에 묻혀 있는 화성암, 또는 지열 지압으로 변질된 암석
흙의 생성 ○ 잔류토(residual soil, 정적토라고도 함) ○ 퇴적토 (transported soil) - 풍화 작용을 받아 세립화 한 풍화 생성물이 그 위치에 멈춰서 이동하지 않고 모암을 덮고 있는 상태의 흙 ○ 퇴적토 (transported soil) - 풍화 생성물이 물, 바람,빙하 등의 작용으로 운반되어 해저, 하저, 호소 등에 퇴적되어 생긴 흙 ○ 해성 점토 (marine clay) - 바다에 존재하는 염분 때문에 입자들이 엉성하게 엉켜서 면모 구조를 하고 있는 점토 - 압축성이 크고 대단히 연약, 가벼운 하중 지지 ○ 해성토 (marine soil) - 바다에서 퇴적으로 형성된 흙
흙의 구조 (soil structure) 2 흙의 구조 ○ 여러 가지 크기나 모양의 흙 입자가 모여 골격을 형성하고 있고 그 골격의 틈새는 물과 공기로 채워진 상태, 즉 입자의 배열 방법이나 분포상태를 흙의 구조라 함 ※ 단립 구조; 입경이 0.02㎜ 이상인 비교적 큰 입자 봉소 구조; 입경이 0.02㎜보다 작고 0.002㎜보다 큰 실트 점토
비점성토의 구조 ○ 단립 구조 (單粒構造 single-grained structure) - 모래나 자갈과 같은 조립재료가 퇴적(침강)될 때 볼 수 있는 구조 - 입자 사이에 인력(引力)이나 점착력이 없이 서로 맞물려 안정성을 가짐 - 토립자의 배열 방법에 따라서 밀도가 변함 ○ 봉소 구조 (蜂巢構造 honey-comb structure) - 실트나 점토와 같은 세립토가 물속을 침강하여 퇴적될 때 만들어지는 구조 벌집구조라고도 함 - 쇄고리 모양의 아치를 형성 - 내부에 큰 공극을 지니고 있기 때문에 압축량이 큼 - 진동이나 급격히 가해지는 하중을 받으면 흙의 구조는 파괴되고 강도는 저하하여 불안정으로 됨
점성토의 구조 ○ 면모구조(綿毛構造 flocculent structure) - 물속에 분산된 입자들이 현탁액에서 무작위 운동을 할 동안 서로 가까워 지면 점토입자들은 모서리와 면이 접촉하여 면모체(floc)를 형성 - 이 구조는 양의 전기를 띤 모서리가 음의 전기를 띤 면으로 끌리는 정전기력에 의해 결속되어 있으며 이러한 현상을 면모화라 함 - 면모체가 커지면 중력에 의해 가라 앉으며 면모구조를 형성 - 공극비가 크고, 압축성이 매우 크므로 기초지반으로 부적당 ○ 분산(이산) 구조(dispersed structure) - 점토입자들이 가라 앉아 형성된 침전물이 거의 평행하게 놓이게 되는 구조 - 자연점토를 함수비가 변하지 않은 상태로 되비빔할 때 생기는 구조 ※ 최적함수비 보다 건조 측에서 다짐을 하면 면모구조가 되고 습윤 측에서 다짐을 하면 분산구조가 됨
점토 광물의 기본 구조 ○ 점토광물은 2µm(0.002mm) 이하의 점토로 격자(sheet)형의 결정 입자이며 기본 단위는 정사면체 구조와 정팔면체 구조가 있음 ○ kaolinite ; 공학적으로 대단히 안정 하고 수축 팽창이 거의 없으며 활성( A <0.75 )이 적음 ○ illite; 교환 불가능한 이온으로 수축 팽창은 거의 없지만 안정성은 중간 정도 활성( A=0.75~1.25)은 보통 ○ montmorillonite ; 교환 가능한 이온, 시트 사이에 물이 들어가 팽창 수축이 큼 안정성은 제일 약함, 활성이 큼( A >1.25 )
주요 점토 광물의 구조
활 성 도 ○ 활성도 ○ Skempton은 점성 입자 성분의 함유량과 소성지수 사이에 직선 관계가 성립함을 밝혀내고 이를 활성도(Activity, A)라 정의 ○ 흙의 팽창성을 판단하는 기준으로 활주로, 도로 등의 건설 재료 판단에 활용 ○ 활성도가 클수록 공학적으로 불안정하며, 팽창 수축의 가능성이 커짐