동결·동상·동결심도

동상과 동결심도 정의

땅이 얼면 지표가 부풀어 오르는 동상이 생긴다.

동상은 흙 속 간극수가 얼며 얼음렌즈가 자라서 생기는 현상이다.

동결심도는 지표에서 흙 온도가 0℃가 되는 깊이다. 둘은 혼동하기 쉽다.

동상의 세 가지 조건

동상이 일어나려면 세 가지 조건이 함께 있어야 한다.

첫째는 동결에 취약한 흙이다. 실트질 흙에서 가장 현저하다.

둘째는 지하수에서 물을 계속 공급받을 수 있는 조건이다.

셋째는 동결 온도다. 하나라도 빠지면 동상은 생기지 않는다.

동상의 진행 원리

동상은 동결선이 내려오면서 하부 지하수가 얼음렌즈로 올라와 생기는 현상이다.

얼음이 생기면 간극수가 줄고 모세관압이 커져 지하수가 계속 올라온다.

물이 얼면 체적이 약 9% 늘어나지만 실제 동상량은 이보다 훨씬 크다.

그 대부분은 외부에서 공급된 물이 얼음렌즈로 모이면서 생긴다.

얼음렌즈의 팽창 압력이 동상의 크기를 정한다.

흙 종류별 동결성

같은 흙이라도 모세관 상승과 투수성에 따라 동결성이 달라진다.

실트질 흙은 모세관 상승과 투수성이 함께 적당해 동상이 가장 현저하다.

모래·자갈은 모세관 상승이 작고, 점토는 투수성이 낮아 동상이 작다.

동결심도 산정식

동결심도는 동결지수를 이용한 경험식으로 추정한다.

z는 동결심도(cm), C는 정수, F는 동결지수(℃·일)다.

정수 C는 일조·토질·배수 조건에 따라 관련 기준이 정한 값을 취한다.

예를 들어 F가 400℃·일이고 C가 4이면 동결심도는 80cm다.

정답은 90cm다. √900은 30이고, 3을 곱하면 90이다.

시험에서 자주 틀리는 점

동결심도와 동상을 혼동하는 것이 가장 흔한 실수다.

둘은 원인과 결과 관계이므로 답안에서 구분해서 써야 한다.

동상은 모세관 상승이 큰 실트질 흙에서 가장 뚜렷하다. 모래·자갈과 점토에서는 잘 일어나지 않는다.

정수 C는 1987년 기준이며 1997년 개정 때 삭제되었다. 지역 동결심도 자료와 설계 조건을 함께 검토한다.