목차
- 건설재료로서 흙
- 흙의 특성
- 흙의 전단강도
- 마무리
건설재료로서 흙
흙은 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 아주 훌륭한 건설재료 이다.
건설공사에 흙의 사용은 거의 인류의 역사와 함께한다고 볼 수 있으며, 신석기시대부터 분묘, 토성, 주택, 저수시설 등의 건설공사에 사용되어 왔다. 흙을 건설재료로서 사용하는 경우는 댐, 도로, 제방, 부지 조성 공사 등 다양하다.
흙의 특성
흙은 다른 건설 자재 즉, 강철이나 콘크리트와는 근본적으로 구별되는 특성이 있으며, 강철이나 콘크리트는 연속체인 반면 흙은 불연속체라는 것이다. 즉, 흙입자 자체는 고체이지만 서로 강하게 부착되어 있지 않기 때문에 작은 외력에도 입자 상호간에 변위가 발생하여 쉽게 분리 될 수 있다.
불연속체인 흙 입자들 사이에는 공기와 물이 존재할 수 있기 때문에 흙은 본질 적으로 3상이며, 흙에 하중이 가해졌을 때 힘의 전달이나 변위가 단순하지 않다.
이러한 흙의 특성은 다음과 같다.
- 흙의 응력-변형거동은 탄성을 보이지 않는다.
- 흙의 성질은 본질적으로 비균일 비등방성이다.
- 흙의 거동은 응력에 의존할 뿐만아니라 시간과 환경에도 의존한다.
- 지반의 구성과 공학적 성질은 시추를 통해서 자세이 판명된다.
흙의 전단강도
보든 재료는 힘을 받으면 변형을 일으킨다. 응력과 변형의 관계가 선형인 재료를 탄성체라 하지만, 흙의 응력-변형 거동은 탄성이 아니다. 흙은 비탄성체임과 동시에 시간에 따라 응력-변형 거동이 달라지기 때무네, 흙의 거동은 응력-변형-시간의 관계로 표현되어야 한다.
어떤 재료의 강도는 그 재료가 인장력 또는 압축력을 받아 변형이 발생하면서 파괴될 때의 저항력을 말한다. 탄성체인 경우에는 응력이 어느 한계에 도달하면 파괴가 발생하므로 그 강도가 분명하지만, 탄소성 또는 소성유동을 보이는 흙은 파괴가 명확하게 발생하지 않으며, 과도하게 변형이 발생하여 그 값이 어느 한계를 넘는 때를 파괴라고 볼 수 있으므로 흙의 강도를 정확하게 정의하기란 대단히 어렵다.
일반적으로 흙의 파괴는 다음과 같은 두 가지 방법으로 발생할 수 있다.
- 파괴면 또는 활동면을 따라 흙덩이가 활동하는 경우
- 활동면으로 둘러 싸인 흙덩어리의 일부 또는 전체가 파괴 상태에 있는 경우
어떤 경우이든 흙덩이의 변형은 활동면에서의 전단응력으로 인하여 발생하므로, 흙의 강도는 활동면에서의 전단에 의하여 발생하는 최대저항력이라고 할 수 있다. 이것을 흙의 전단강도(shear strength)라고 하며, 다음 식과 같이 나타낸다.
$$ \tau = c + \sigma \tan \phi $$
여기서, $\tau $는 흙의 전단강도, $ c $ 는 흙의 점착력, $ \sigma $는 수직응력, $ \phi $는 흙의 내부마찰각 이다.
마무리
흙은 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 값싸고 훌륭한 건설재료이며, 다양한 건설분야에서 사용되고 있다.
연속체로서 인장강도 또는 압축강도로 그 강도를 나타내는 강철이나 콘크리트와는 달리, 흙은 근본적으로 불연속체 이며, 그 거동특성이 응력-변형-시간의 관계로 나타나므로 그 강도를 명확하게 정의하기 어려운 점이 있다.
흙의 강도는 전단강도로 표현하며, 흙의 전단강도는 점착력과 내부마찰각의 항으로 나타내며, 이러한 흙의 전단강도를 개선하기 위해서는 점착력 또는 내부마찰각을 증가시켜야 한다.
'보강토' 카테고리의 다른 글
| 흙-보강재 상호작용 (0) | 2023.07.07 |
|---|---|
| 보강토옹벽에서 다짐의 중요성 (0) | 2023.07.01 |
| 보강토 공법의 응용 (0) | 2023.06.29 |
| 보강토 (0) | 2023.06.27 |
| 보강토 공법 (0) | 2023.06.26 |