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문제 정의
- 본 연구의 주된 목적은포항지역의 재성형된 이암풍화토를 세가지 변형률을 이용하여 CRS압밀시험을 실시하고 그 결과를 Wissa(1971)의 비선형 이론을 적용해 압밀 및 투수특성을 알아보았으며, 이 결과를 Oedometer 시험결과와 비 교하였다. 또한 Rowecell을 통한 직 접투수시험을 실시하고 그 결과를 CRS시험에서 얻어진 간접투수시험결과와 비교분석하므로서 CRS시험 의 효율성 및 적용성유무를 판단하는데 그 목적 이 있다.
- 비 교하였다. 또한 Rowecell을 통한 직 접투수시험을 실시하고 그 결과를 CRS시험에서 얻어진 간접투수시험결과와 비교분석하므로서 CRS시험 의 효율성 및 적용성유무를 판단하는데 그 목적 이 있다.
제안 방법
- (1986)을 참조하기 바라며, 본 연구에서 사용된 장치는 직 경 15cm의 Rowecell를 이용한 Mechanical Loading 방식으로 Back Pressure# 가할 수 있는 방식이다. Cell 내부는 그림 1에서처 럼 상부에는 Poros Disc를 설치하여 시료의 포화 및 배수가 이 루어 질 수 있도록 하였으며, 하부 중앙에는 간극수압계를 설치하여 과잉간극수압을 측정할 수 있도록 하였다.
- 시료의 성형은 포항 두호동지역의 이암 풍화토를 No. 40번 체를 이용하여 거른다음 증류수를 액성한계 2배의 함수비 로 48시간 가량 교반시 킴 과 동시에 진공장치 를 이용시료속의 공기를 완전히 제거하였다. 이후 슬러리 상태의 시료를 Rowecell에 공기가들어가지 않도록 붓고 Hydraulic loading 방식을 이용해 20, 40, 60kPa의 단계로 예비압밀 시 킨 후 시료의 높이와 무게를 측정하였다시 험 에 사용된 이암풍화토의 물성치는 표 1과 같다.
- 40번 체를 이용하여 거른다음 증류수를 액성한계 2배의 함수비 로 48시간 가량 교반시 킴 과 동시에 진공장치 를 이용시료속의 공기를 완전히 제거하였다. 이후 슬러리 상태의 시료를 Rowecell에 공기가들어가지 않도록 붓고 Hydraulic loading 방식을 이용해 20, 40, 60kPa의 단계로 예비압밀 시 킨 후 시료의 높이와 무게를 측정하였다시 험 에 사용된 이암풍화토의 물성치는 표 1과 같다.
- 본 연구에서는 세가지 변형률을 이용한 CRS압밀시험과 Oedometer를 이용한 표준압밀시험 그리고 Rowecell을 이용한 직접 투수시험을 실시하였다.CRS 압밀시험은 Rowecell(15cm) 을 이용한 Mechanical loading 방식을 사용하였다.
- CRS 압밀시험은 Rowecell(15cm) 을 이용한 Mechanical loading 방식을 사용하였다. 먼저 4.1 절의 시료성형방법으로 예비압밀된 시료의 완전포화를 위해 cell 상부와 하부에 Back Pressure를 가하였다. Back Pressure 단계는 50kPa씩 증가시 켜 350kPa까지 가한 후 각 단계별로 B Value를 측정 포화도가 98%이상이 되도록 하였다.
- Back Pressure 단계는 50kPa씩 증가시 켜 350kPa까지 가한 후 각 단계별로 B Value를 측정 포화도가 98%이상이 되도록 하였다. 이후 변형률을 0.1%/min, 0.05%/min, 0.025%/min의 속도로 가해 수직응력과 저부 중앙의 간극수압 및 수직 변위를 동시에 측정 하였으며, 압밀이 이루어지는 동안Back Pressure는 일정하게 유지시켰다. Oedometer를 이용한 표준압밀 시험 은 시료를 Rowecell 을 이용해 예비 압밀 시 킨 다음 추출하고, ASTM Standard D2435 에서 제안한지름6cm, 높이 2cm크기의 시료를 이용해 실시하였다.
- 025%/min의 속도로 가해 수직응력과 저부 중앙의 간극수압 및 수직 변위를 동시에 측정 하였으며, 압밀이 이루어지는 동안Back Pressure는 일정하게 유지시켰다. Oedometer를 이용한 표준압밀 시험 은 시료를 Rowecell 을 이용해 예비 압밀 시 킨 다음 추출하고, ASTM Standard D2435 에서 제안한지름6cm, 높이 2cm크기의 시료를 이용해 실시하였다. 하중단계는 O.
- lkg/crM부터 6.4kg/cn?까지 실시하였으며 하중증가비는 1, 압밀기간은 24시간으로 하였다. Rowecell을 이용한 직접투수시 험은 압밀시 험과 동일한 방법으로 슬러리상태의 시료를 예비압밀 시킨 다음 하중을 제거시키고 시료의 초기 높이와 무게를 측정한 후 CRS압밀시험 방법과 동일하게 포화시켰다.
- 4kg/cn?까지 실시하였으며 하중증가비는 1, 압밀기간은 24시간으로 하였다. Rowecell을 이용한 직접투수시 험은 압밀시 험과 동일한 방법으로 슬러리상태의 시료를 예비압밀 시킨 다음 하중을 제거시키고 시료의 초기 높이와 무게를 측정한 후 CRS압밀시험 방법과 동일하게 포화시켰다. 하중단계는 표준압밀시험과 동일한 방식으로 가하였으며, 각 단계하중별 압밀이 완료된 후 Rowecell 상부와 하부에 약 5kPa 차이의 Back Pressure를 가한 후 약 6시간 동안 유출된 유량을 측정했다.
- Rowecell을 이용한 직접투수시 험은 압밀시 험과 동일한 방법으로 슬러리상태의 시료를 예비압밀 시킨 다음 하중을 제거시키고 시료의 초기 높이와 무게를 측정한 후 CRS압밀시험 방법과 동일하게 포화시켰다. 하중단계는 표준압밀시험과 동일한 방식으로 가하였으며, 각 단계하중별 압밀이 완료된 후 Rowecell 상부와 하부에 약 5kPa 차이의 Back Pressure를 가한 후 약 6시간 동안 유출된 유량을 측정했다.
- 포항 두호동 지역 에 산재 하고 있는 이 암 풍화토를 재 성형한후 일정변형률 압밀시험(CRS) 을 변형률을 달리하여 실시 하고 이 결과를 Oedometer시험 및 직 접투수시험 결과와 비교 분석한 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 시험 기는 미국 GEOCOMP사에서 제작된 장치로서 삼축압축시험, 일정변형률 압밀시험, 삼축투수시 험을 실시 할 수 있는 다기능 시험 기 이다. 세부장치로는 시료를 포화시 키는데 필요한 Back Pressure Transducer, 시료의 변형측정을 위한 LVDT, 과잉 간극수압을 측정할 수 있는 간극수압계, 응력을 측정 할 수 있는 Load Cell 그리고 일정 변형속도를 유지할 수 있는 Drive Motor 및 이 모두를 총괄할 수 있는 제어 장치 로 구성 되어 있으며 자세한 세부도면은 그림 1과 같다.
이론/모형
- 직접 투수시험을 실시하였다.CRS 압밀시험은 Rowecell(15cm) 을 이용한 Mechanical loading 방식을 사용하였다. 먼저 4.
- 시험결과을 요약하면 표 2와 같다. 먼저 그림 2의 e-logp' 곡선에서 얻어진 선행압밀하중(pc‘)은 Casagrande법을용해 구하였으며, 시험결과Oedometer 시험에서의 평균 선행압밀하중은0.592kg/cm2로 나타났다. 이 값은 CRS 0.
- H.(1986)을 참조하기 바라며, 본 연구에서 사용된 장치는 직 경 15cm의 Rowecell를 이용한 Mechanical Loading 방식으로 Back Pressure# 가할 수 있는 방식이다. Cell 내부는 그림 1에서처 럼 상부에는 Poros Disc를 설치하여 시료의 포화 및 배수가 이 루어 질 수 있도록 하였으며, 하부 중앙에는 간극수압계를 설치하여 과잉간극수압을 측정할 수 있도록 하였다.
성능/효과
- (1995)의 연구결과에서도 발표된바 있다. 위의 결과에 비추어 변형률에 따라 선행압밀하중 및 수직변형률은 조금씩 변화함을 알 수 있다. 그러나0.
- 위의 결과에 비추어 변형률에 따라 선행압밀하중 및 수직변형률은 조금씩 변화함을 알 수 있다. 그러나0.05%/min의 변형률을 이용해 얻어진 선행 압밀하중과 수직 변형률은 Oedometer시험 결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 크게 증가하는 양상을 보였다. 또한, 변형률이 증가할수록 간극수압의 크기도 증가하는 것으로 나타났다. 표 2의 결과에서 처럼 Δub/ub 의 값은 변형률 0.
- 또한, 변형률이 증가할수록 간극수압의 크기도 증가하는 것으로 나타났다. 표 2의 결과에서 처럼 Δub/ub 의 값은 변형률 0.025, 0.05%/min인 경우 7 ~ 12.35% 범 위로 나타났고 이에 비해 0.1%/min인 경우엔 29.3~34.28%로 높게 나타났다. 그러나 세가지 변형속도 모두 과잉간극수압이 가해진 총 수직 응력 의 30%을 초과 하지 않도록 규정 한 ASTM D4186의 조건을 만족하며, 시간계수( T )가 0.
- 도시하면 그림 5와 같다. 그림에서처 럼 변형률이 빠를수록 Ub/p 의 최대값이 크게 나타났으며, 초기에는 증가량이 작은 반면 선행압밀하중에 도달하면서 Ub/p 값이 서서히 증가해 최대값에 도달한후 변형률에 관계없이 일정한 값을 유지 하는 것으로 나타났다.
- 5보다 작eTrainsient 조건인경우에는 식(6), (7)을 이용하여 구한다. 비선형 이론을 적용해 구한 값과 Oedometer 시험 결과를 Casagrand 방법으로 구한 와 비교해보면 변형 률에 관계없이 과압밀 부분인 0.6kg/cm2 이하 범 위에 서 의 압밀 계 수는 CRS 에서 구한 값이 Oedometer의 결과보다 조금 크게 나타났으나, 정규압밀영역에서의 값은 상당히 잘 일치하고 있는 경향을 보였다. 이 러한결과는Blumenau -Navegante 점토를 이용한 Almeida, M.
- 세가지 변형률 중 0.05%/min에서 얻어진 투수계수가 다른 두가지 변형률에서 얻어진 투수계수보다조금 더 큰범위의 값을 나타내었으며, 이 결과를 Oedometer 시험에서 얻어진 간접투수계수와 비교해보면 선행압밀하중 이후 범위에서는 세가지 변형률에서 얻어진 투수계수와 비교적 잘 일치 하고 있음을 알 수 있으나 과압밀부분에서는 상당한 차이를 나타내었다. CRS시험에서 얻어진 투수계수의 유효성을 검증하기 위해 실시한 직접투수시험 결과는 그림 9와 같다.
- 그림에서 점선으로 나타난부분은 표3의 Oedometer에서 얻어진 투수상수를 이용해 구한투수계수들을 나타낸 값이며, 굵은실선부분은 직접투수시험에서 얻어진 투수상수로부터 얻어진 결과를 나타낸 것이다. Oedometer시험 및 CRS시험중 변형률 0.1%/min에서 얻어진 결과는 직접투수시험의 결과와 상당한 차이를 나타내고 있으나 0.05%/min의 변형 률에서 얻어진 투수계수는 정규압밀영역 즉 선행압밀하중의 간극비(1.25) 이후부분에서 직접투수시험 결과와 상당히 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 1) 본 연구에서 시행한 세가지 변형률에서의 과잉간극수압은 총 수직응력의 30%를 초과할 수 없다고 규정한 ASTM의 조건을 만족함으로 Wissa et al(1971)의 비선형이론을 적용한 해석 이 가능하였다.
- 2) 비선형 이론을 이용하여 구한 유효수직응력과 수직변형률과의 관계에서는 변형률 이 느릴수록 동일 하중에서의 변형은크게 발생하는 것으로 나타났으며, 이러한 현상은 변형 률이 빠를 수록 과잉간극수압의 소산이 원활히 이루어지지 않는데 그 원인이 있는 것으로 보인다.
- 3) 과잉간극수압의 발생은 과압밀상태의 응력범위에서는 거의 발생하지 않았으나 선행압밀 하중에 근접하면서 부터 서서히 증가한후 선행압밀하중 이후 급격히 발생하는 양상을 보였다.
- 4) 유효수직응력과 압밀계수와의 관계를 Oedometer 시험결과와 비교해보면 변형률에 관계없이 선행압밀하중전에 는 어 느정도의 차이를 보였으나, 선 행 압밀하중 이후에서는 잘 일 치하는 것으로 나타났다. 따라서 CRS시험에서 얻어진 값eSteady-State 조건인 경우 변형률에 큰 영향을 받지 않는 것으로 보이 며 , Oedometer의 결과와도 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 잘 일 치하는 것으로 나타났다. 따라서 CRS시험에서 얻어진 값eSteady-State 조건인 경우 변형률에 큰 영향을 받지 않는 것으로 보이 며 , Oedometer의 결과와도 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 5) CRS시험에서 얻어진 투수계수의 유효성을 검증하기위해 실시한 직접투수시험 결과 유 효수직응력과 투수계수와의 관계에서 세가지 변형률중0.05%/min의 변형률에서 얻어진 결과가 직접투수시험 결과와 가장 근접하게 나타났으며, 나머지 두 가지 변형률에서도큰 차이는 나타내지 않았다. 따라서 CRS시 험에서 얻어진 투수계수의 유효성 및 효율성을 검 증할 수 있었다.
- 05%/min의 변형률에서 얻어진 결과가 직접투수시험 결과와 가장 근접하게 나타났으며, 나머지 두 가지 변형률에서도큰 차이는 나타내지 않았다. 따라서 CRS시 험에서 얻어진 투수계수의 유효성 및 효율성을 검 증할 수 있었다.
- 6) 간극비와투수계수와의 관계에서 얻어진 결과 역시 변형률 0.05%/min에서 얻어진 결과치 가 직접투수시험결과와 가장 근접했으며, 오히려 Oedometer에서 얻어진 결과보다 좋은 결과를 얻을 수 있었다.
- 위 결과를 종합해 보면 재성형된 이암 풍화토에 대한 CRS압밀시험은 기존의 표준압밀시 험과는 방법면에서 상당히 상이함에도 불구하고 각종 결과에서 실험의 타당성 및 유용성을 확인할 수 있어 효과적인 압밀시험방법으로 생각된다.
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