필자는 토목공학도입니다.
토목공학과를 졸업했고, 토목기사를 취득하였으며, 해당 분야로 취직하여 현재 재직 중입니다.
학교에 다닐 때도, 기사 자격증을 취득할 때도, 취직 준비를 할 때도
'토목'이라는 분야에 대하여 나름으로 열심히 배우고 이해하기 위해 노력해 왔지만, 시간이 지나면서 내가 알고 배웠던 지식이 많이 옅어지는 것 같아서 아쉬움이 남습니다. 그 흔적을 조금이라도 남겨놓기 위해 기록을 하고자 합니다.
누가 됐던 이 글을 읽음으로써 전문 지식을 잠시나마 배웠다면 그걸로 만족하며 필자는 다시 한번 공부를 조금씩이라도 해보겠습니다.
토질역학의 정의
- 토질역학이란 흙 자체에 작용하는 힘의 변화를 취급하는 분야로 역학, 수리학적 법칙에 따라 흙의 물리적, 공학적 성질을 규명하고 하중을 받는 흙의 거동을 다루는 응용역학의 한 분야를 말한다.
- 토질공학이란 토질역학의 이론을 토대로 실제 문제에 적용을 시키는 학문이다.
- 기초 공학이란 토질역학이 구조물 자체는 대상으로 하지 않지만 이론을 기초로 구조물 자체까지 포함하는 응용 분야이다.
- 암반역학이란 암석과 암반의 역학적 거동에 관한 이론 및 응용과학이다.
흙의 거동
1. 흙의 공학적 정의
: 입자들 사이의 빈 곳을 채우는 공기, 물, 광물 입자, 부식된 유기체 등의 굳지 않은 집합체
2. 흙의 입자적 특성 (고체, 유체와 비교)
- 입자 체계: 고체에 비해 강하지 않은 결합으로 입자 간의 움직임이 자유롭다.
- 유체에 비해 상대적 움직임이 자유롭지 않다.
3. 공극수의 역할
- 흙이란 입자, 공극, 물로 형성된 여러 단계로 구성된 시스템이다. 따라서 공극수는 입자의 표면 특성에 영향을 미치며 입자 접촉면의 전단저항 특성에 영향을 미친다.
- 흙을 통해 흐르는 물에 의해 흙 입자 사이의 압축성 및 전단저항에 영향을 미친다.
- 흙에 작용하는 하중은 입자와 공극수에 분담되며 공극수의 변화는 물의 흐름을 야기하고 시간에 따라 흙의 특성도 변화한다.
흙의 특성
1. 흙의 생성
- 흙이란 암석 풍화의 산물이다. 각 광물 입자는 다양한 크기를 가지며 흙의 물리적 성질은 이러한 입자의 크기와 형태, 화학적 구성 성분에 영향받는다.
- 풍화: 암석이 물, 공기, 생물의 작용으로 변화하는 현상이다. 물리적 풍화로는 온도변화, 모암의 성질 유지 등이 있으며, 화학적 풍화는 용해, 환원, 가수분해, 모암과 다른 성질을 가진다.
- 암석(암반): 지표면 하 60킬로미터 범위를 암석권이라고 한다.
- 운반작용: 정적토와 퇴적토로 구분된다. 정적토는 풍화, 생성된 흙이 원위치에 있는 것으로 잔적토, 식적토가 있다. 퇴적토는 운반되어 쌓인 것으로 층적토, 붕적토, 풍적토, 빙하토, 호상토, 해성토가 있다. 층적토는 흐르는 물에 의해 운반 퇴적되고, 붕적토는 중력에 의해 운반 퇴적, 풍적토는 바람에 의해 운반 퇴적, 빙하토, 호상토, 해상토는 빙하에 의해 호수, 바닷속에 퇴적된다.
2. 흙의 특성
복잡한 흙의 거동 규명을 위한 흙의 특성 및 가정
- 흙은 본질적으로 불연속체이다
- 흙의 응력-변형 거동은 탄성을 보이지 않는다.
- 흙은 본질적으로 비균질 비등방성이다.
- 흙의 거동은 응력뿐 아니라 시간과 환경에도 의존한다.
- 지반의 구성과 공학적 성질은 시추를 통해 판명한다.
3. 흙의 성질
- 물리적 성질: 흙의 구성 상태, 구성요소 간의 상관관계를 총칭한다.
- 공학적 성질: 자연 상태에서 흙이 갖는 강도, 투수성, 압축성 등 설계, 시공 시 사용되는 성질을 말한다.
: 흙이란 모든 구조물에 사용되므로, 이에 대한 공학적 성질의 파악은 대단히 중요하다. 그러나 흙은 다른 재료와는 달리 복잡한 혼합물로 구성되어 있으므로 공학적 성질의 규명이 대단히 어려우며 입자의 배열이나 함수비, 밀도 등에 의해 큰 영향을 받는다.