흙 알갱이 크기, 어떻게 나눠서 볼까? - GeoWith 001-91

흙의 입도분석(체가름·비중계분석)

1. 입도분석이란?

[전문가 설명] 입도분석은 KS F 2302(흙의 입도 시험방법)에 따라 흙을 구성하는 입자의 크기별 분포비율을 구하는 시험으로, 0.075mm(#200체)보다 큰 조립토는 표준체를 이용한 체가름시험으로, 그보다 작은 세립토는 비중계분석으로 각각 분석한다.

[초보자 설명] 흙에 섞인 알갱이들이 큰 것부터 작은 것까지 얼마나 비율로 섞여 있는지 알아보는 시험입니다. 굵은 알갱이는 체로 거르고, 아주 고운 알갱이는 물속에 가라앉는 속도로 크기를 짐작합니다.

2. 체가름시험 원리 — 체 눈금 통과율

[전문가 설명] 눈금 크기가 다른 표준체를 큰 것부터 작은 순서로 겹쳐 쌓은 뒤 진동체분석기로 흔들어 각 체에 남은 흙의 무게를 측정하고, 전체 시료 무게에 대한 통과 백분율을 누적으로 계산해 입도분포를 구한다.

[초보자 설명] 눈금이 다른 체를 여러 개 겹쳐서 흙을 흔들면 큰 알갱이는 위쪽 체에, 작은 알갱이는 아래쪽 체로 걸러집니다. 각 체에 남은 무게를 재면 크기별 비율을 알 수 있습니다.

3. 비중계분석 원리 — 스토크스 법칙에 의한 침강속도

[전문가 설명] 체로 거를 수 없는 미세한 세립토는 물에 분산시켜 정치시킨 뒤, 입자가 클수록 빨리 가라앉는다는 스토크스 법칙을 이용해 시간에 따른 비중계 읽음값 변화로부터 입자 크기와 그 비율을 역산한다.

[초보자 설명] 아주 고운 흙을 물속에 풀어놓으면 큰 알갱이가 먼저 가라앉고 작은 알갱이는 오래 떠 있습니다. 이 시간 차이를 재서 얼마나 작은 알갱이가 얼마나 섞여 있는지 계산합니다.

4. 입도분포곡선과 균등계수·곡률계수

[전문가 설명] 체가름·비중계분석 결과를 입자지름(로그축)과 통과중량백분율로 그린 입도분포곡선에서, 통과율 60%와 10%에 해당하는 입경의 비인 균등계수(Cu=D60/D10)와 입도의 대칭성을 나타내는 곡률계수(Cc)를 산정해 흙의 입도분포 특성을 정량적으로 표현한다.

[초보자 설명] 입자 크기별 비율을 그래프로 그린 뒤, 그 모양에서 두 가지 숫자(균등계수, 곡률계수)를 뽑아냅니다. 이 숫자로 흙에 크기가 고르게 섞여 있는지, 한쪽으로 치우쳐 있는지를 판단합니다.

5. 입도분포와 흙 분류

[전문가 설명] 입도분석 결과와 균등계수·곡률계수는 통일분류법(USCS)에서 조립토를 양입도(Well-graded)와 빈입도(Poorly-graded)로 세분하는 핵심 판정 기준이 되며, 여기에 세립분 비율과 애터버그한계 결과를 더해 최종 흙 분류가 결정된다.

[초보자 설명] 이 시험 결과는 흙을 GW, SP 같은 기호로 분류할 때 중요한 근거가 됩니다. 크기가 고르게 섞였는지 아닌지가 분류 기호를 결정하는 데 큰 영향을 줍니다.

6. 실무 활용 — 필터재·배수재 설계와 액상화 평가

[전문가 설명] 입도분포곡선은 댐이나 옹벽 배면의 필터재·배수재가 세립토 유실 없이 물만 통과시키도록 설계하는 필터기준 산정, 그리고 세립분 함유율을 이용한 액상화 가능성 평가 등 실무 전반에서 폭넓게 활용된다.

[초보자 설명] 이 결과는 배수시설을 설계할 때 흙이 빠져나가지 않으면서 물만 잘 통과시키도록 재료를 고르는 데, 그리고 지진 시 액상화 위험을 판단하는 데도 활용됩니다.

지금까지 흙의 입도분석을 살펴봤습니다. 001-05편 물리적 특성 시험, 001-90편 비중시험과 함께 보시면, 흙의 기본 물성을 종합적으로 파악하는 흐름을 이해하실 수 있을 겁니다.

본 콘텐츠는 AI의 도움을 받아 직접 기획하고 작성되었습니다.