[L1] 1 개요 (Overview) : 흙과 기계의 상호작용 [L2] 1) 건설기계와 토질의 관계 [L4] - 건설기계는 지반 위를 주행(Traction)하고, 지반을 굴착(Excavation)하거나 다짐(Compaction) 작업을 수행함. [L4] - 토질의 물리적 특성에 따라 장비의 트랙 슈(Track Shoe) 선정, 버킷의 종류, 타이어의 수명, 작업 사이클 타임이 완전히 달라짐. [L5] * 예: 암반 지대에서는 강화형 버킷과 리퍼(Ripper)가 필요하며, 연약 지반에서는 접지압을 낮춘 습지용(Swamp) 트랙이 필수적임. [L2] 2) 토질 분류의 기준 [L4] - 국제적으로 통용되는 **통일분류법(USCS, Unified Soil Classification System)**을 따르며, 입자의 크기와 소성(Plasticity)에 따라 분류함. [L1] 2 토질의 종류별 특성과 장비 운용 (Soil Types & Equipment Application) [L2] 1) 암석 및 암반 (Rock) [L4] - 특성 : 입자가 서로 강하게 결합되어 있어 폭파나 파쇄 없이는 굴착이 불가능한 상태. 경암, 연암, 풍화암으로 구분. [L4] - 장비 운용 : [L5] * 굴착기 : 일반 버킷 대신 유압 브레이커(Breaker) 장착. 버킷 사용 시 내마모성 라이너가 보강된 'Rock Bucket' 사용. [L5] * 도저 : 리퍼(Ripper)를 장착하여 암석을 긁어내는 리핑 작업 수행. [L2] 2) 사질토 (Sandy Soil / Gravel) - 조립토 [L4] - 특성 : 자갈(Gravel)이나 모래(Sand)로 구성. 물이 잘 빠지며(투수성 좋음), 전단 강도가 높음. [L4] - 장비 운용 : [L5] * 주행성 : 마찰력이 좋아 트랙 및 타이어 장비 모두 주행성이 우수함. 단, 모래의 연마성(Abrasiveness)으로 인해 하부체 부품 마모가 빠름. [L5] * 다짐 : 진동 롤러(Vibratory Roller)나 타이어 롤러가 효과적임. [L2] 3) 점성토 (Clay / Silt) - 세립토 [L4] - 특성 : 점토(Clay)나 실트(Silt)로 구성. 입자가 미세하고 물을 머금으면 접착성(Sticky)이 생김. [L4] - 장비 운용 : [L5] * 주행성 : 함수비가 높으면 리몰딩(Remolding) 현상으로 인해 장비가 빠지기 쉬움(Trafficability 저하). 접지압이 낮은 습지용 도저나 광폭 트랙 굴착기 필요. [L5] * 버킷 : 흙이 버킷에 달라붙어 잘 떨어지지 않으므로, 배토판(Ejector)이 있거나 표면이 매끄러운 버킷 사용 권장. [L1] 3 주요 토질 역학 지표와 시공성 (Key Parameters) [L2] 1) 트래피커빌리티 (Trafficability, 주행성) - 콘 지수 (Cone Index, q_c) [L4] - 장비가 지반에 빠지지 않고 주행할 수 있는 능력을 수치화한 것. [L4] - 콘 지수(q_c)에 따른 운용 가능 장비 : [L5] * q_c > 12 kg/cm^2 : 일반 덤프트럭 주행 가능. [L5] * q_c > 7 kg/cm^2 : 일반 불도저, 스크레이퍼 작업 가능. [L5] * q_c > 4 kg/cm^2 : 습지용 불도저(Swamp Dozer) 작업 가능. [L5] * q_c < 2 kg/cm^2 : 초습지용 장비 외 진입 불가 (매트 설치 필요). [L2] 2) 토량 환산 계수 (Bulking Factor, f) - 체적 변화 [L4] - 흙은 상태에 따라 부피가 변함. 자연 상태(B), 흐트러진 상태(L), 다져진 상태(C)의 부피 변화율을 고려해야 덤프트럭 적재량을 정확히 산출 가능. [L4] - 작업량 산출 공식 (Q) : [L5] * q: 버킷 용량, K: 버킷 계수, f: 토량 환산 계수(L/B), E: 작업 효율. [L5] * 굴착기는 흙을 파서 담으므로 **흐트러진 상태(L, Loose)**의 체적을 기준으로 함. 보통 암석의 경우 L값은 1.5~1.6배로 부피가 늘어남. [L1] 4 시공 단계별 장비 매칭 가이드 (Construction Method) [L2] 1) 굴착 및 적재 (Excavating & Loading) [L4] - 단단한 지반 : 휠 로더보다는 크롤러(무한궤도) 타입 굴착기가 유리 (견인력 및 지지력 우수). [L4] - 부드러운 지반 : 휠 로더 사용 가능, 사이클 타임이 빠름. [L2] 2) 운반 (Hauling) [L4] - 장거리/평지 : 리지드 덤프트럭 (Rigid Dump Truck) - 속도가 빠름. [L4] - 험지/우천 시 : 굴절식 덤프트럭 (ADT, Articulated Dump Truck) - 모든 바퀴가 지면에 밀착되어 험로 탈출 능력 우수. [L2] 3) 다짐 (Compacting) [L4] - 점성토 : 탬핑 롤러(Tamping Roller) - 돌기가 흙을 반죽하듯 다짐. [L4] - 사질토 : 진동 롤러(Vibratory Roller) - 진동을 주어 공극을 채움. [L2] 참고) 출처 (References) [L4] · ASTM D2487 (Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes - USCS). [L4] · KS F 2302 (Test method for particle size distribution of soils). [L4] · Komatsu Specifications and Application Handbook (Edition 33) - Earthmoving & Production section. [L4] · Caterpillar Performance Handbook (Edition 49) - Material Properties.