중간지반(IGM)

왜 배우는가: 중간지반은 흙과 암석 사이에 있어 토질역학과 암반공학 어느 한쪽의 방법만으로는 설계 정수를 정하기 어렵다. 국내에는 풍화가 깊은 화강암·편마암, 셰일·이암 같은 재료가 넓게 분포해 굴착·사면·말뚝 지지층 판단에서 반복적으로 문제가 된다. 그래서 시험에서는 정의와 판정 기준, 흙·암과의 차이를 묻는 형태로 자주 출제된다.

출제 이력: 제126회 1교시 12번, 제112회 1교시 10번, 제101회 1교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의 중간지반(IGM)은 흙과 암석의 중간 성질을 가져, 강도와 변형 거동을 흙 또는 암반 한쪽의 방법만으로 설명하기 어려운 지반 재료이다.

이 정의는 두 가지를 담는다. 첫째는 재료가 흙과 암석 사이에 있다는 위치 개념이다. 둘째는 그 위치 때문에 기존 설계법을 그대로 적용할 수 없다는 판단 문제이다. 답안에서는 정의 문장 뒤에 이 두 요소를 한 문장씩 덧붙이면 된다.

핵심 키워드

• 중간지반(Intermediate Geomaterial, IGM)
• 흙-암석 중간 거동
• 약한 결합(약한 시멘테이션)
• 풍화도
• 일축압축강도
• 풍화잔류토와 풍화암
• 슬레이킹(Slaking)
• 불연속면

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 손으로 쉽게 부서지는 흙도 아니고 망치로 쳐도 잘 깨지지 않는 암석도 아닌 중간 상태의 땅이다. 흙처럼 부서지기 쉬우면서도 암석처럼 입자 사이의 결합이 일부 남아 있다. 그래서 물에 닿거나 건조와 습윤이 반복되면 성질이 빠르게 변한다.

정식으로는 흙과 암석 사이의 강도, 변형성, 투수성을 가진 지질재료를 중간지반(Intermediate Geomaterial, IGM)이라 한다. 강도 기준으로는 실험실 일축압축 시험 결과로 경계를 나누는 방법이 널리 쓰인다. 여기서 일축압축강도 범위를 중간지반으로 보는 경우가 많으며, 기준에 따라 경계가 조금씩 다르다. 판정은 강도 하나만이 아니라 풍화도와 결합 상태를 함께 보고 내린다.

IGM 판정은 일축압축강도, 풍화도, 결합 상태를 함께 본다.

핵심 용어 풀이

• 풍화잔류토: 모암이 제자리에서 풍화되어 남은 흙이다. 원래 암석의 조직 흔적이 남아 있어 입도만으로는 암과 구분이 어렵다.
• 풍화암: 풍화가 진행되어 강도가 떨어졌지만 암석 조직과 결합이 남아 있는 재료이다. 흙으로 취급하기에는 강도가 높다.
• 약한 결합: 입자 사이의 시멘트질이나 광물 결합이 약하게 남아 있는 상태이다. 결합이 깨지면 흙에 가까운 거동을 보인다.
• 슬레이킹: 건조와 습윤이 반복될 때 점토광물의 팽창과 수축으로 재료가 잘게 부서지는 현상이다. 중간지반의 강도 저하 원인으로 자주 꼽힌다.
• 불연속면: 층리, 절리, 엽리처럼 재료를 나누는 면이다. 암반에서는 강도를 지배하지만, 중간지반에서는 약한 면을 따라 파괴가 쉽게 일어난다.

흙과 암석의 연속성을 그림으로 보면 다음과 같다.