토질역학시험 | 투수 계수 시험(정수위 시험)

 

 

 

투수계수

단위동수구배에서 단위 시간당 흙의 단위 단면적을 흐르는 수량으로서 단위는 [㎝/s]로 표현하며, 흙 속을 흐르는 물의 통과 용이성을 보여주는 수치이다. 투수계수의 크기는 흙 입자의 크기에 따라 그 범위가 대단히 넓으며, 한국 산업규격에서는 투수계수가 비교적 큰 사질토는 정수위 시험이 적합하고, 투수계수가 비교적 작은 점성토는 변수위 시험이 적합하다고 규정되어 있다. 이번 투수계수 시험은 사질토로 실험하기 때문에 정수위 시험을 실시한다. 정수위 시험이란 일정한 수위차에서 지름과 길이가 일정한 시료 속을 일정한 시간 내에 침투하는 물의 양을 측정하여 투수계수를 결정하는 방법이다. 따라서 정수위 시험으로 투수계수를 구하여 흙의 투수성을 판단하는 것이 시험 목적이다.

 

 

Darcy 법칙

Darcy는 두 지점사이 전수두 차이가 크면 클수록 물이 빨리 흐른다는 것에서 유속과 동수경사에는 비례관계가 있을 것이라고 생각하여 둘의 관계를 실험하여 실험식을 발표하였다.

q= KiA

여기서, q는 침투유량, I는 동수경사, A는 흙속으로 물이 흐르는 단면적이다.

 

이 식에서 k를 비례상수로서 투수계수라 하며 속도와 같은 단위를 가진다.

 

위의 식에서

유량을 면적으로 나눠 유출속도 v를 구하면 v와 동수경사I가 비례함을 알 수 있다.

 

ʋ=Ki(q=ʋA ⇔ q/A=ʋ)

 

여기서 면적 A는 흙 입자 사이사이의 실제 면적을 이야기하는 것이 아니라, 물이 흐르는 튜브(tube)의 전 면적을 나타내므로 v는 실제 유속이 아니라, 그보다 작은 값으로 유출속도라고 불린다.

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시험 방법

1. 정수위 시험 방법 : 위→아래

1) 원형 시료통의 안지름을 잰다.

 

2) 원형 시료통 밑바닥에 황동제 망을 결합하여 삼발이 위에 올린 후 사질토와 소량의 물을 넣으면서 다짐봉으로 시료를 다진다.

 

3) 시료를 다진 후 시료 높이를 잰 후 시료 윗면에 황동제 망을 결합하고, 수위를 맞춰줄 바 스켓 안에 넣고 유량을 측정할 수조 안에 넣는다.

 

4) 호스를 연결하여 원형 시료통 안의 시료를 밑에서 부터 포화시킨다.

 

5) 포화를 시킨 후 기포가 없어질 때까지 물을 순환 시킨 후 물의 온도를 잰다.

 

6) 윗부분 수위는 시료통 윗쪽 옆의 구멍으로 물이 빠져나가게 하고, 밑부분 수위는 바스켓 맨 윗부분까지 맞춰 수위를 맞춰주고 수위차를 잰 후 호스로 물을 흘려준다.

 

 

7) 바스켓에서 물이 넘칠 때부터 시간을 5분 동안 잰다.

 

8) 5분이 되면 수조 안의 유량(q)을 수조의 부피로 계산하여 투수계수를 구한다.

 

9) 이와 같은 과정을 반복한다.

 

 

[토질역학실험]흙의 투수 계수 시험(Coef.of Permeability) 1부

 

 

[토질역학시험]투수 계수 시험(정수위 시험) 레포트