간극비

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1. 개요
2. 공극비와 공극률
- 2.1. 공식
3. 토양 과학 및 지반 공학에서의 응용
참조

1. 개요

간극비는 고체 입자의 부피에 대한 간극 부피의 비를 나타내는 지반 공학 용어이다. 공극률과 상호 변환이 가능하며, 토양의 조밀한 정도를 나타낸다. 간극비는 토양의 체적 변화 경향, 유체 수리 전도율, 입자 이동성에 영향을 미치며, 토양 과학 및 지반 공학에서 중요한 요소로 활용된다.

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간극비
개요
기호	e
정의	흙 입자 부피에 대한 간극 부피의 비
수식	e = Vv / Vs
Vv	간극의 부피
Vs	흙 입자의 부피
범위	0 < e < ∞
관련 항목	공극률 흙 흙의 무게-부피 관계
설명
간극비	흙의 공극률과 관련된 무차원량임.

2. 공극비와 공극률

공극비(e)와 공극률(n)은 흙의 공극 특성을 나타내는 지표이다.^[1]

2. 1. 공식

공극률 n과 공극비 e는 다음 식을 통해 서로 변환할 수 있다.

:

\begin{matrix}e = \frac{V_v}{V_s} &=& \frac{V_v}{V - V_v} \\&=& \frac{V_v/V}{V/V - V_v/V} \\&=& \frac{n}{1-n}\end{matrix}

3. 토양 과학 및 지반 공학에서의 응용

공극비와 공극률은 토양의 물리적 특성을 이해하고 예측하는 데 중요한 역할을 한다. 공극비(e)와 공극률(n)은 다음 식을 통해 서로 변환할 수 있다.

: $e = \frac{n}{1-n}$

간극비는 체적 변화 경향, 유체 수리 전도율(토양을 통한 물의 이동 능력), 입자 이동 등을 제어한다.

3. 1. 체적 변화 경향 제어

간극비가 높은 경우(느슨한 토양)에는 하중을 받으면 토양 골격 내의 공극이 감소(수축)하여 인접 입자 간의 접촉이 증가하고 토양의 유효 응력이 변경된다. 반대로 간극비가 상대적으로 작은 경우(밀집된 토양)는 언로딩 시 토양 체적이 증가하기 쉽다(팽창). 불포화 토양에 존재하는 스멕타이트(몬모릴로나이트, 벤토나이트) 즉, 부분적으로 건조된 점토 입자는 물과 접촉하면 광물 수화에 의해 팽창할 수 있다(토양의 포화/불포화 조건이 변동할 때).^[1]

3. 2. 유체 수리 전도율 제어

공극비와 공극률은 토양의 투수성을 결정하는 중요한 요인이다. 공극률이 높은 느슨한 토양은 높은 수리 전도율을 보이는 반면, 공극률이 낮은 밀집된 토양은 투수성이 낮다.^[1]

3. 3. 입자 이동

공극의 크기는 토양 내 입자 이동성에 영향을 미친다. 느슨한 토양에서는 작은 입자들이 비교적 자유롭게 이동할 수 있지만, 조밀한 토양에서는 미세한 입자가 더 작은 공극을 자유롭게 통과할 수 없어 이동이 제한되어 공극 막힘 현상이 발생할 수 있다.

참조

_[1] 서적 Soil Mechanics Wiley 1991
_[2] 서적 Soils and Waves: Particulate Materials Behavior, Characterization and Process Monitoring Wiley 2001
_[3] 논문 What is the porosity of a mudrock? In: Aplin, A.C., Fleet, A.J. & Macquaker, J.H.S. (Ed.). Muds and mudstones: Physical and fluid flow properties https://www.lyellcol[...] 1999
_[4] 웹사이트 Annex 10: Porosity and Water Content of Mont Terri Claystones. In: Mont Terri Project – Geochemistry of Water in the Opalinus Clay Formation at the Mont Terri Rock Laboratory. https://www.research[...] 2003
_[5] 서적 Craig's Soil Mechanics. Spon, London 2004

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