82. 입경가적곡선과 균등계수 및 곡률계수

 입경가적곡선(grain-size accumulation curve)은 흙의 입도를 나타내는 하나의 방법으로 횡축 반대수 용지의 대수눈금에 입경(단위 mm)을 , 종축의 산술눈금에 그 입경보다 작은 입자가 전입자질량에 대하여 차지한 질량 백분율, 즉 체를 사용할 경우를 고려하면 통과질량 백분율을 그림 82-1과 같이 그린 곡선을 말한다.

흙의 입도란 "흙입자의 크기가 분포하는 상태를 중량(실재로는 질량) 백분율에 의해 나타낸 것" 이라 정의하고 있지만 이것을 표시하는 방법으로는 가장 간단한 삼각 좌표표시나 토질공학 이외의 분야에서는 잘 사용되는 입경빈도곡선등이 있다. 그러나 현재의 토질공학 관계에서는 입경가적곡선이 가장 일반적으로 사용되며, 이것에 의해 입도를 한폭에 나타내어 이 흙이 "조립토" 인가 "세립토"인가, "입도분포가 양호"한가 "불량"한가의 입도 특성을 판단하는 재료로 하고 있다.

흙의 입도특성 중 이것이 가늘고 굵은 것은 가장 간단하게는 평균입경으로서 60% 입경 D60(입경가적곡선에서 통과질량 백분율 60%에 대한 입경)으로 판별하고 있으며, 또 이 흙의 투수성에 특히 영향을 주는 것은 가는 입자의 크기정도이므로 그 추정에는 10% 입경 D10으로 하는데 이것은 유효경이라고도 한다. 그러나 상기와 같이 입경의 크기만으로 판단하는 것은 그 흙의 입도특성을 충분히 아는 것은 아니다. 즉, "입경분포가 양호하다"란 말은 입경가적곡선이 완만한 것으로 입경이 다른 흙입자가 널리 분포한 경우(그림 82-1의 a), "입경분포가 불량하다"라고 한 것은 역으로 입경가적곡선이 완만하지 않고, 어느 크기 입경의 것이 특히 다량으로 되어 있기도 하고, 또는 소량통과한 것이기도 하다(그림 82-1의 b 및 c 곡선 참조)

상기와 같은 입경분포 상태의 정성적인 표현 대신에 정량적인 정의를 한 것이 균등계수(Coefficient of uniformity) Cu 와 곡률계수(Coefficient of curvature) Cc 인데 이것은 다음고 같이 나타낼 수 있다.

여기서, D10, D30 및 D60은 각각 통과질량백분율 10%, 30% 및 60%에 대한 입경이다.

이중 Cu 는 입경가적곡선의 경사를 나타낸 것이기 때문에 이 흙이 함유한 입경 범위가 작으면 작고, 여러 가지 크기의 입경이 함유된 것이면 크며, 토질공학의 분야에서는 오래전부터 사용된 계수이지만 1953년에 제안된 통일흙분류법엣서는 '입경분포가 양호하다'. 조건으로서 역질토에 대하여 Cu > 4, 사질토에서 Cu > 6 으로 정하였다. 또 Cc는 입경가적곡선의 경사를 나타낸 것으로써 동분류법에서 처음으로 사용했던 계수로써 "입경분포가 양호하다." 조건으로 3 > Cc > 1을 부여하였다.

즉, "입경분포가 양호하다." 이면 Cu 와 Cc 에 관한 상기 조건을 동시에 만족해야만 하고 이 양방 또는 한쪽이 만족하지 아니한 때는 "입경분포가 불량하다" 로 한다. 지금 4종의 Cu에 대하여 상술한 조건에 의한 "입경분포가 양호하다" 경우의 D30의 범위를 나타내면 그림 82-2(a)를 얻는다. 여기에 나타난 범위의 형태는 횡축상을 어디로 평행이동시켜 고려하여도 좋기 때문에 입경가적곡선이 주어진 경우의 입경분포가 양호한가 불량한가의 판별에 이용할 수 있다.