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[인하대] 토질역학 체분석시험 결과보고서 A+

토질역학 및 실험실험 보고서과 목 명:토질역학 및 실험학 과:사회인프라공학과담당교수:제 출 일:성 명:1. 실험 이론 및 방법(1) 실험 이론체 분석 시험은 ks규정에서 실시되며, KS A 5101에 따라 시험용체, KS F 2301에 따라 흙의 입도 시험 및 무리 시험용 시료 조제 방법, KS F 2302에 따라 흙의 입도 시험 방법을 진행한다.흙 입자는 입경의 크기에 따라 분류되는데, 우리나라의 경우 KSF2301(한국산업규격)을 따라 토립자를 분류하게 된다. 그 외에 ASTM(D422D653), AASHTO(T88), USCS(통일분류법) 등이 있다.우리나라의 일반적 분류에 해당하는 KSF2301은 다음과 같다.흙의 입도분포를 구하는 방법은 2가지가 있다.첫 번째 방법은 주로 조립토에 이용하는 체분석(KS F2301)이고,두 번째 방법은 주로 세립토(0.002mm이상)에 이용하는 침강법-비중계시험(KS F2302)이 있다. 혼합토의 경우, 체분석과 침강법-비중계 시험을 병행하게 된다.체분석 시험은 흙을 구성하는 흙의 입도를 체를 이용해 입경에 따라 분류하는 것으로, 체의 눈금크기를 큰 순서부터 위에서부터 포갠 체세트를 이용하여 체에 남은 시료의 잔류량을 이용해 입도분포를 구하는 시험이다. 체 분석에 사용되는 체의 크기는 다음과 같다.체 번호No. 4No. 10No. 20No. 40No. 60No. 100No. 140No. 200눈금 크기(mm)4.7502.0000.8500.4250.2500.1500.1060.075체분석을 위한 시료는 최대 입경에 따라 시료 최소 질량이 정해져 있다.시료 최대입경(mm)7537.5194.752시료 최소질량(kg)3061.50.20.2입도분포는 흙을 구성한 입자들의 크기별 분포된 상태를 뜻하며, 입자 크기가 골고루 포함되어 있을 때 입도 분포가 좋다고 말한다. 반면 입자의 크기가 한 범위에 집중되거나 특정범위가 빠졌을 때 입도 분포가 나쁘다고 말한다.입도분포곡선은 이러한 입도분포를 보기 쉽게 나타낸 곡선으로, 입경 크기에 따라 어떤 비율로 분포하는 지를 나타낸다. 입도분포곡선의 x축은 체 눈금크기를 log scale로 나타내고, y축은 통과율로서 일반 scale로 표시된다. 입도분포곡선으로 균등계수C _{u}, 곡률계수C _{c}, 유효입경D _{10}을 구할수 있고 이를 이용해 입도 분포가 좋다, 나쁘다, 균등하다 등을 판별하게 된다.1. 유효입경(D _{10}): 입도분포곡선에서 누적 중량의 10%가 통과하는 입자의 입경을 뜻하며, 유효입경이 작을 경우, 입경이 미세하다는 의미로 비표면적은 증가하게 된다.2. 균등계수(C _{u}): 사질토 등의 입경가적곡선에서 통과중량 10%입경(D _{10})에 대한 통과중량 60%입경(D _{60})의 비를 나타낸다.C _{u}의 값이 1에 가까울수록 입경의 구성이 균등한 것이고,클수록 입도분포곡선의 기울기가 완만해지며, 입경의 크기 분포가 넓게 나타난다.반대로 작을수록 입도분포곡선의 기울기는 급해지며, 입자 크기 분포가 좁게 나타난다.C _{u}= { D _{ 60} } over {D _{ 10} } (C _{u} =1`:`균등,``C _{u`} 10`:`양입도 )3. 곡률계수(C _{c}): 입경가적곡선의 통과 질량 백분율이 10%,30%,60%의 입경이 각각D _{10} ,D _{30} ,D _{60}이라고 할 때,C _{c} = {D _{30}^{2}} over {D _{10} BULLET D _{60}}(C _{c} =1 SIM 3`:`양입도)으로 나타나는 계수를 뜻한다.통일분류법(USCS)은 가장 많이 사용되는 흙의 공학적 분류법의 하나로, 입자의 크기와 입도분포, 액성한계, 소성지수, 유기질 등의 기준으로 분류하는 체계이다.구분앞 문자뒷 문자조립토G: 자갈S: 모래W: 입도가 좋다P: 입도가 나쁘다M: 실트질토 포함, 소성성이 없다C: 점토질토 포함, 소성성이 있다세립토C: 무기질의 점토질토M: 무기질의 실트질토O: 유기질의 점토질토 또는 유기질의 실트질토H: 압축성이 높다, 소성성이 높다L: 압축성이 낮다, 소성성이 낮다Pt: 이탄토AASHTO 분류법은 통과율, 액성한계, 소성지수, 군지수 등을 통해 구분한다.GI=(F-35)[0.2+0.005(LL-40)]+0.01[(F-15)(P`I-10)](`GI:군지수`,`F:`200번체`통과율`,`LL:액성한계`,`P`I`:소성지수)군지수가 음수로 나올 경우, 0으로 취급하며, 소성 판단 불가하여도 군지수를 0으로 취급한다. 또한, A-2-6, A-2-7 는 군지수 식에서 액성한계 부분이 아닌 소성지수 부분을 통해 계산하며, 군지수는 소수점 첫째자리에서 반올림한다.(2) 실험 방법① 준비된 흙 시료를 균질하게 펼친 후 4분법을 통해 필요한 만큼 적당량을 채취한다.② 사분법을 통해 채취한 시료를 계량한다.③ 각 체의 무게를 기록한다.④ 시료의 일부분을 따로 채취하여 함수비를 측정한다.⑤ 준비된 시료를 10번체와 200번체를 이용하여 조립분과 세립분으로 분류한다.⑥ 10번체를 통과하고 200번체에 잔류한 시료를 체에 두고 물로 씻어낸 후 건조시킨다.⑦ 비중계 시험 이후 준비된 체를 눈금 크기가 큰 순서로 위에서부터 체를 포갠다.⑧ 포갠 체 세트를 진동기에 넣고, 건조시킨 시료를 맨 위 체에 부은 후 뚜껑을 닫고 움직이지 않게 고정시킨다.⑨ 10분 이상 진동기를 이용하여 체가름을 실시한다.⑩ 체들을 분류하고, 각 체에 남은 시료의 무게를 측정한다.2. 결과 분석체번호체눈크기(mm)체무게(g)체 + 시료(g)잔류량(g)누적 잔류량(g)누적 잔류율누적 통과율-9.5000.000.000.00%100.00%44.75528.79707.66178.87178.8737.99%62.01%102486.81578.1491.33270.2057.39%42.61%200.85440.27513.6473.37343.5772.98%27.02%400.425375.66420.8845.22388.7982.58%17.42%600.25365.68390.4424.76413.5587.84%12.16%1400.106341.16370.9529.79443.3494.17%5.83%2000.075352.74362.149.40452.7496.17%3.83%PAN0.01216.99235.0418.05470.79100.00%0.00%합470.79(1) 입도분포 곡선 그래프세로: 가적통과율(%)-normal scale , 가로: 입경(mm)-log scale`D _{30} =1`mm(2) 소프트웨어 활용 및 계산과정D _{10} 과`D _{60} 의`값은`정확하게`알`수`없어서`Auto`Cad를`이용하여`계산했다.곡선의 x축에서 3과 8의 전체길이를 1로 잡은후 통과율 60%에 해당하는 점을 찾았다. 그 후 찾은 점과 x축 3의 값과의 길이를 재고, 길이 비를 통하여 찾은 점의 x좌표를 구하였다.x축 3과 8의 곡선 길이: 15604x축 3과 통과율 60%점 곡선 길이:63973과 8의 곡선 길이를 1로 두면3과 통과율 60% 점 곡선길이는 0.41이다.따라서`log( {8} over {3} ):log( {x} over {3} )=1:0.41`,`log( {x} over {3} )=0.41 TIMES `log( {8} over {3} )#x=4.485`이`되고,`따라서`D _{60} =4.485mm가`된다.마찬가지로,D _{10}을 계산해보면log( {1} over {0.1} ):log( {x} over {0.1} )=1:0.28,``log`( {x} over {0.1} )=0.28 TIMES log( {1} over {0.1} )#x=0.1905가`되고,`따라서`D _{10} =0.1905mm가`된다.(3) 균등계수C _{u}= { D _{ 60} } over {D _{ 10} } =>C _{u} = {4.485} over {0.1905} =23.5433(4) 곡률계수C _{c} = {D _{30}^{2}} over {D _{10} BULLET D _{60}} =>C _{c} = {1} over {0.1905 TIMES 4.485} =1.1704C _{u} >6`,`1

공학/기술| 2023.06.13| 7페이지| 3,000원| 조회(389)

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