전기비저항과 표면파속도의 복합기법을 이용한 지반의 변형특성 평가 Evaluation of Deformation Characteristics for Geotechnical Materials Using Hybrid Integration of Resistivity and Surface-Wave Velocity원문보기
최근 과학기술의 발달로 측정 장비와 해석기술이 눈부신 발전을 하고 있으며, 이에 힘입어 물리탐사 분야도 지하영상화 기술에 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 건설 시장에서도 정확한 설계 정수의 추정을 통한 시공비 절감을 위해 정밀 지반조사가 요구 되고 있다. 그러나 지반조사를 위해 물리탐사가 제공하는 정보는 여전히 간접적이며, 정성적이고, 신뢰성이 낮다. 이러한 이유는 단일 기법의 물리탐사로는 단편적인 적용에 그치고 있으며, 여러 종류의 탐사를 적용한다 할지라도 단순 중첩(overlap) 수준에 머물기 때문이다. 이와 같은 문제의 근본적인 해결을 위해서는 대상 물성이 다른 물리탐사의 융․복합이 필요하다. 더 나아가 복합 물리탐사를 통해 엔지니어가 요구하는 최종 물성값 즉 지반변형 특성을 직접 제시 할 수 있는 방안이 필요하다. 이와 같이 복합 물리 탐사기법이 현재의 물리탐사의 한계를 넘어서는 확실한 대안이라 할 수 있다.
본 연구에서는 ...
최근 과학기술의 발달로 측정 장비와 해석기술이 눈부신 발전을 하고 있으며, 이에 힘입어 물리탐사 분야도 지하영상화 기술에 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 건설 시장에서도 정확한 설계 정수의 추정을 통한 시공비 절감을 위해 정밀 지반조사가 요구 되고 있다. 그러나 지반조사를 위해 물리탐사가 제공하는 정보는 여전히 간접적이며, 정성적이고, 신뢰성이 낮다. 이러한 이유는 단일 기법의 물리탐사로는 단편적인 적용에 그치고 있으며, 여러 종류의 탐사를 적용한다 할지라도 단순 중첩(overlap) 수준에 머물기 때문이다. 이와 같은 문제의 근본적인 해결을 위해서는 대상 물성이 다른 물리탐사의 융․복합이 필요하다. 더 나아가 복합 물리탐사를 통해 엔지니어가 요구하는 최종 물성값 즉 지반변형 특성을 직접 제시 할 수 있는 방안이 필요하다. 이와 같이 복합 물리 탐사기법이 현재의 물리탐사의 한계를 넘어서는 확실한 대안이라 할 수 있다.
본 연구에서는 전기비저항의 정보와 표면파 정보를 동시에 활용함으로써, 단일 탐사로는 해석이 어려운 지반에 적합한 비파괴 물리탐사기법을 제안하였다. 전기비저항과 P-파 속도의 상관성을 지반특성 인자인 함수비를 이용하여 파악하였으며, 이렇게 나타난 상관성을 연결고리로 하여 복합기법을 개발하였다. 상관성을 이용한 복합 역산기법으로 기존 복합역산 연구와 차별화 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 복합기법은 HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface-Wave Velocity) 기법이라고 하였으며, 표면파 탐사로는 CapSASW(Common Array Profiling SASW)기법과 전기비저항 탐사로는 SC(Surface wave Comparable Pole-Dipole) 배열을 HiRAS 기법의 두 개 축으로 삼았다.
본 연구에서 개발된 HiRAS 기법의 적용성과 신뢰성 확인을 위해 현장적용을 수행하였다. 적용된 현장은 염수로 포화된 지반, 연약지반, 퇴적층 자연지반, 인공다짐에 의한 수평등방 이질지반, 도심지에서의 매립층과 기반암 지반 이다. 현장 적용을 통해 각 지반별로 상관성을 파악하였으며, 각 지반의 전기비저항과 P-파 속도의 상관식을 제안하였다.
개발된 HiRAS 기법의 역산 해석은 전체적으로 6단계에 걸쳐서 진행된다. 각 단계의 반복 계산을 통해 포아송비 가정값과 포아송비 계산값이 지반특성에 따라 결정되는 수렴기준 값 이하가 될 때까지 반복 계산된다. HiRAS 기법을 현장자료 역산에 시험 적용한 결과 대부분 3번 반복 역산 후 수렴되었다. 이를 통해 역산 기법이 빠르고 안정적임을 확인 할 수 있었다.
HiRAS 기법을 적용한 결과 표면파 기법 탐사에 비해 향상된 전단파 속도 단면을 얻을 수 있었으며, 단일기법 탐사에서는 구현이 불가능한 포아송비 2차원 단면을 영상화 할 수 있었다. 토사 지반에서 변형특성 평가와 인공다짐 지반에 대한 다짐 성과분석, 암반내의 연약대 추정이 포아송비 2차원 영상을 통해 가능 하였다.
최근 과학기술의 발달로 측정 장비와 해석기술이 눈부신 발전을 하고 있으며, 이에 힘입어 물리탐사 분야도 지하영상화 기술에 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 건설 시장에서도 정확한 설계 정수의 추정을 통한 시공비 절감을 위해 정밀 지반조사가 요구 되고 있다. 그러나 지반조사를 위해 물리탐사가 제공하는 정보는 여전히 간접적이며, 정성적이고, 신뢰성이 낮다. 이러한 이유는 단일 기법의 물리탐사로는 단편적인 적용에 그치고 있으며, 여러 종류의 탐사를 적용한다 할지라도 단순 중첩(overlap) 수준에 머물기 때문이다. 이와 같은 문제의 근본적인 해결을 위해서는 대상 물성이 다른 물리탐사의 융․복합이 필요하다. 더 나아가 복합 물리탐사를 통해 엔지니어가 요구하는 최종 물성값 즉 지반변형 특성을 직접 제시 할 수 있는 방안이 필요하다. 이와 같이 복합 물리 탐사기법이 현재의 물리탐사의 한계를 넘어서는 확실한 대안이라 할 수 있다.
본 연구에서는 전기비저항의 정보와 표면파 정보를 동시에 활용함으로써, 단일 탐사로는 해석이 어려운 지반에 적합한 비파괴 물리탐사기법을 제안하였다. 전기비저항과 P-파 속도의 상관성을 지반특성 인자인 함수비를 이용하여 파악하였으며, 이렇게 나타난 상관성을 연결고리로 하여 복합기법을 개발하였다. 상관성을 이용한 복합 역산기법으로 기존 복합역산 연구와 차별화 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 복합기법은 HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface-Wave Velocity) 기법이라고 하였으며, 표면파 탐사로는 CapSASW(Common Array Profiling SASW)기법과 전기비저항 탐사로는 SC(Surface wave Comparable Pole-Dipole) 배열을 HiRAS 기법의 두 개 축으로 삼았다.
본 연구에서 개발된 HiRAS 기법의 적용성과 신뢰성 확인을 위해 현장적용을 수행하였다. 적용된 현장은 염수로 포화된 지반, 연약지반, 퇴적층 자연지반, 인공다짐에 의한 수평등방 이질지반, 도심지에서의 매립층과 기반암 지반 이다. 현장 적용을 통해 각 지반별로 상관성을 파악하였으며, 각 지반의 전기비저항과 P-파 속도의 상관식을 제안하였다.
개발된 HiRAS 기법의 역산 해석은 전체적으로 6단계에 걸쳐서 진행된다. 각 단계의 반복 계산을 통해 포아송비 가정값과 포아송비 계산값이 지반특성에 따라 결정되는 수렴기준 값 이하가 될 때까지 반복 계산된다. HiRAS 기법을 현장자료 역산에 시험 적용한 결과 대부분 3번 반복 역산 후 수렴되었다. 이를 통해 역산 기법이 빠르고 안정적임을 확인 할 수 있었다.
HiRAS 기법을 적용한 결과 표면파 기법 탐사에 비해 향상된 전단파 속도 단면을 얻을 수 있었으며, 단일기법 탐사에서는 구현이 불가능한 포아송비 2차원 단면을 영상화 할 수 있었다. 토사 지반에서 변형특성 평가와 인공다짐 지반에 대한 다짐 성과분석, 암반내의 연약대 추정이 포아송비 2차원 영상을 통해 가능 하였다.
Recently, with the advancement in scientific technology, measuring equipment and analysis techniques have had remarkable growth, accordingly, the part of physical prospecting shows dramatical development as a major breakthrough in underground visualization technology.
In construction market, it is ...
Recently, with the advancement in scientific technology, measuring equipment and analysis techniques have had remarkable growth, accordingly, the part of physical prospecting shows dramatical development as a major breakthrough in underground visualization technology.
In construction market, it is required for precision ground investigation to save construction costs through the accurate estimation of physical properties.
However, information which is provided by physical prospecting for site investigation is still indirect, qualitative and low reliability. It is because a single technique is fragmentary, and it stays in the overlay level even applying with different kinds of exploration. For the fundamental solution of these problems, it is necessary to combine and merge methods of physical prospecting which has different properties. Furthermore, a general plan from hybrid physical prospecting is needed for final properties, that is a soil deformation characteristic. Thus, the hybrid physical prospecting would be obviously an alternative plan over current methods.
In this study, non-crustic exploration which is proper for a complicated analysis that is not enough with using a single technique was proposed as practically using both the intelligence of resistivity and surface wave velocity, simultaneously. In addition to this, correlations between Resistivity and P-wave velocity were figured out by using the water content ratio, and hybrid physical integrations were developed on the basis of this correlation developed above. Therefore, the Hybrid Iteration Integration based on the correlation was differentiated from the previous related studies.
The hybrid integration in this study is called HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface-Wave Velocity), on the basis of both CapSASW(Common Array Profiling SASW) and SC(Surface wave Comparable Pole-Dipole) as the main axis.
The field tests were conducted to check up the application of HiRAS Integration and reliability. Applied fields are consist of saturated salt water, soft ground, sedimentary natural ground, horizontal cubic inhomogeneity soil by artificial consolidation, landfill in urban area and bedrock layer.
The correlations were figured out from the applied field tests at each soil layer, and the interrelationship between resistivity and P-wave velocity was proposed.
As a results of that HiRAS iteration integration applied to the analysis of the field tests, there was convergence after 3 times repetitive tasks. From these analyses, it turns out that convergence of the iteration integration is fast and stable.
It was obtained that the shear-wave velocity profiles based on HiRAS in comparison with the surface wave exploration was improved, and the poisson`s ratio of 2-Dimensional profile which is impossible at single integration explorations was visualized.
Through using the poisson`s ratio of 2-Dimensional profile, it was possible for the estimation of deformation characteristics in soil, analysis of consolidation in artificial consolidated soil and weak rock range in rock to find the desired outcome easily.
Recently, with the advancement in scientific technology, measuring equipment and analysis techniques have had remarkable growth, accordingly, the part of physical prospecting shows dramatical development as a major breakthrough in underground visualization technology.
In construction market, it is required for precision ground investigation to save construction costs through the accurate estimation of physical properties.
However, information which is provided by physical prospecting for site investigation is still indirect, qualitative and low reliability. It is because a single technique is fragmentary, and it stays in the overlay level even applying with different kinds of exploration. For the fundamental solution of these problems, it is necessary to combine and merge methods of physical prospecting which has different properties. Furthermore, a general plan from hybrid physical prospecting is needed for final properties, that is a soil deformation characteristic. Thus, the hybrid physical prospecting would be obviously an alternative plan over current methods.
In this study, non-crustic exploration which is proper for a complicated analysis that is not enough with using a single technique was proposed as practically using both the intelligence of resistivity and surface wave velocity, simultaneously. In addition to this, correlations between Resistivity and P-wave velocity were figured out by using the water content ratio, and hybrid physical integrations were developed on the basis of this correlation developed above. Therefore, the Hybrid Iteration Integration based on the correlation was differentiated from the previous related studies.
The hybrid integration in this study is called HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface-Wave Velocity), on the basis of both CapSASW(Common Array Profiling SASW) and SC(Surface wave Comparable Pole-Dipole) as the main axis.
The field tests were conducted to check up the application of HiRAS Integration and reliability. Applied fields are consist of saturated salt water, soft ground, sedimentary natural ground, horizontal cubic inhomogeneity soil by artificial consolidation, landfill in urban area and bedrock layer.
The correlations were figured out from the applied field tests at each soil layer, and the interrelationship between resistivity and P-wave velocity was proposed.
As a results of that HiRAS iteration integration applied to the analysis of the field tests, there was convergence after 3 times repetitive tasks. From these analyses, it turns out that convergence of the iteration integration is fast and stable.
It was obtained that the shear-wave velocity profiles based on HiRAS in comparison with the surface wave exploration was improved, and the poisson`s ratio of 2-Dimensional profile which is impossible at single integration explorations was visualized.
Through using the poisson`s ratio of 2-Dimensional profile, it was possible for the estimation of deformation characteristics in soil, analysis of consolidation in artificial consolidated soil and weak rock range in rock to find the desired outcome easily.
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