흙의 취성지수

취성지수의 정의

흙의 취성지수는 흙의 최대 강도가 잔류 강도까지 떨어지는 정도를 백분율로 나타낸 값이다.

식은 최대 강도에서 잔류 강도를 뺀 값을 최대 강도로 나눈 뒤 100을 곱한 것이다.

값이 클수록 강도 저하가 급격한 취성 거동이고, 작을수록 강도가 천천히 유지된다.

두 강도 읽기

응력-변형률 곡선에서 두 값을 읽는다. 첫째는 곡선의 정점인 최대 강도다.

둘째는 큰 변형 후 일정하게 남는 잔류 강도다.

피크를 지나면 강도가 잔류 수준으로 떨어진다. 이 구간의 낙차가 취성의 크기다.

떨어지는 폭이 큰 점토는 취성이 강하고, 완만한 흙은 취성이 작다.

계산 예제

과압밀 점토의 비배수 삼축압축 시험 결과라고 가정한다. 가상의 예다.

최대 비배수 전단강도는 120 kPa, 잔류 비배수 전단강도는 48 kPa이다.

분자는 최대 강도에서 잔류 강도를 뺀 72이고, 분모는 최대 강도 120이다.

계산하면 취성지수는 60%다. 강도가 피크의 절반 이하로 떨어진 값이다.

헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 취성지수와 예민비를 같은 개념으로 쓰는 것이다.

예민비는 비교란 강도를 교란 강도로 나눈 값이고, 취성지수는 감소율이다.

취성지수 식의 분모는 항상 피크 강도다. 배수와 비배수 조건을 섞지 않도록 한다.

직접 풀기

취성지수와 잔류강도비는 서로 여(餘) 관계다.

잔류강도비는 1에서 취성지수를 뺀 값이다. 취성지수가 커지면 잔류강도비는 작아진다.

취성지수가 60%라면 잔류강도비는 얼마인지 직접 구해 보자.

정리

취성지수는 피크 강도에서 잔류 강도로 떨어지는 감소율이다.

식은 (피크 - 잔류) / 피크 x 100%이고, 피크 강도가 분모다.

원인은 점착력 상실과 마찰각 감소, 그리고 점토 입자의 구조 재배열이다.

예민비와 함께 점성토의 강도 저하 특성을 설명하는 기본 지표다.