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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 석회암 지대의 잔류토를 구성하는 석회암 풍화토에 관한 물리적, 전단 특성을 알아보고, 석회암풍화토의 공학적 특성에 관한 기초 자료를 제공하고자 한다. 이 연구를 위하여 석회암 풍화토의 대표성을 나타낼 수 있는 지역, 즉 시멘트 원료로서 석회암을 채굴하고 있는 전라남도 장성과 화순의 두 지역에서 교란 시료를 채취하였다.
제안 방법
- σ = P/A 와 τ = S/A 의 관계에 의해 수직 하중을 다른 크기로 3, 4회 변화시키면서 시험하여 각 수직 응력에 대한 최대 전단 응력의 값을 구하고, Coulomb의 파괴 식으로부터 점착력 c와 전단 저항 각 ø를 결정하였다.
- 본 연구에서 직접 전단 시험을 통한 전단 정수의 결정은 전단강도-전단변위 곡선에서 Peak 강도를 택하여 파괴포락선으로부터 전단 정수를 결정하였다. 현장의 조건과 동일한 상태에서의 시험을 위해 건조단위 중량이 1.
- 5t/㎥에서 전단정수를 결정하고 이들의 변화를 비교·분석하였다. 시험을 위한 초기 조건을 동일하게 하기 위하여 각각의 시료를 No.4번체(4.75mm)로 걸러 동일하게 조제하고 수직하중을 3.24(t/㎡), 6.48(t/㎡), 9.72 (t/㎡), 2.96(t/㎡)의 4단계로 나누어 시험을 실시하였다.
- 이 연구를 위하여 석회암 풍화토의 대표성을 나타낼 수 있는 지역, 즉 시멘트 원료로서 석회암을 채굴하고 있는 전라남도 장성과 화순의 두 지역에서 교란 시료를 채취하였다. 채취된 시료를 이용하여 비중, 입도, 액성한계, 흙의 분류와 같은 물리적 특성 및 전단 특성에 관하여 살펴보았고 화강암 풍화토와의 공학적 특성을 비교하였다.
- 현장의 조건과 동일한 상태에서의 시험을 위해 건조단위 중량이 1.5t/㎥에서 전단정수를 결정하고 이들의 변화를 비교·분석하였다. 시험을 위한 초기 조건을 동일하게 하기 위하여 각각의 시료를 No.
대상 데이터
- 구성광물은 방해석이 우세하고 소량의 석영, 사장석, 투각섬석, 견운모 등으로 구성되어있다 (홍승호 등, 1986). 본 석회암 층에서는 (주) 고려시멘트에서 시멘트 원료로서 석회암을 노천채굴하고 있다. 이 지역의 석회암 풍화토는 연한 적색 내지 갈색을 띠며, 육안으로는 실트 내지는 점토질 모래이다.
- 이 지역의 석회암 풍화토는 연한 적색 내지 갈색을 띠며, 육안으로는 실트 내지는 점토질 모래이다. 시료 채취는 장성읍 영천리의 장성 우회도로 현장의 절취부에서 현장 여건상 교란 시료가 채취되었다(JS-A, JS-B). 일반적으로 석회암 풍화토는 모암의 조직이나 층리의 흔적이 없으며, 모암과 풍화토와는 명확한 경계를 보이며 불규칙하다(Sowers, 1996).
- 자료를 제공하고자 한다. 이 연구를 위하여 석회암 풍화토의 대표성을 나타낼 수 있는 지역, 즉 시멘트 원료로서 석회암을 채굴하고 있는 전라남도 장성과 화순의 두 지역에서 교란 시료를 채취하였다. 채취된 시료를 이용하여 비중, 입도, 액성한계, 흙의 분류와 같은 물리적 특성 및 전단 특성에 관하여 살펴보았고 화강암 풍화토와의 공학적 특성을 비교하였다.
- 화순군 북면 수리에 분포하는 석회암은 (주)고려시멘트에서 시멘트의 원료로 노천 채굴하였으나, 현재는 중단된 상태이다. 이 지역의 석회암은 회색을 띠고 있으며, Fig. 4의 석회암 상부에 분포하는 갈색의 석회암 풍화토에서 한 개의 교란시료(HS)를 채취하였다.
이론/모형
- 비중 시험은 KS F2308의 규격에 준하여 실시하였다. 액성 한계는 흙의 유동상태를 나타내는 최소의 함수비를 말하며 세립토의 판별분류 및 공학적 성질을 판단하는 데에 이용한다.
- 소성 한계는 흙의 소성 상태와 반고체 상태의 경계를 나타내는 함수비를 말하며, 소성도를 이용한 세립토의 분류와 흙의 공학적 성질 판정에 이용된다. 소성 한계 시험은 KS F2304의 규격에 준하여 실시하였다. 직접전단시험(KS F2343)은 상하로 분리된 전단 상자 속에 시료를 넣고 수직하중을 가한 상태로 수평력을 가하여 전단 상자 상하단부의 분리면을 따라 강제로 파괴를 일으켜서 지반의 강도 정수를 결정할 수 있는 간편한 시험이다.
- 액성 한계는 흙의 유동상태를 나타내는 최소의 함수비를 말하며 세립토의 판별분류 및 공학적 성질을 판단하는 데에 이용한다. 액성 한계 시험은 KS F2303의 규격에 준하여 실시하였다. 소성 한계는 흙의 소성 상태와 반고체 상태의 경계를 나타내는 함수비를 말하며, 소성도를 이용한 세립토의 분류와 흙의 공학적 성질 판정에 이용된다.
성능/효과
- 4°의 범위로(Fig. 9, 10, 11, (b)), 화순지역 시료가 장성지역 시료보다 다소 높게 나타났다. 연구지역 석회암 풍화토에 대한 불포화 시 전단 강도 정수와 광주 풍암지역, 전북 익산지역, 경기 시흥 지역의 화강암 풍화토(양재혁, 1997)의 전단 특성(c = 0.
- 다짐 시험(A다짐)에 의한 다짐 시험 곡선은 Fig. 6과 같으며, 시험 결과 각 시료의 최적 함수비 (O.M.C)는 22.6~24.3%이며, 최대건조중량(vd(max))은 1.58~l.66(t/㎥)으로 두 지역의 시료(JS-A, B 및 HS) 모두 비슷한 양상을 보이고 있다. (Table 1).
- 4°의 범위를 보인다. 석회암 풍화토의 전단 강도 정수 중, 점착력은 화강암 풍화토와 비교하면 큰 편이며, 내부 마찰각은 대체적으로유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 전단 변형에 따른 체적 변형은 수축되었다가 팽창하는 성질이 화강암 풍화토와 비슷한 양상을 보이며, 수평변위 2.
- 11은 불포화 시료에 대한 전단시험 결과이며, 각 그림 (a)에서는 수직 하중을 4단계로 나누어 시험한 전단 강도-전단변형-체적변화를 나타내었고, (b)에는 전단정수를 산출하기 위한 전단 응력과 수직응력의 관계를 나타내었다. 시험 결과에 따르면 전체적으로 응력-변형 관계는 잔류강도/peak강도의 비가 작은 경화-연화 현상을 보이며(Fig. 9, 10, 11, (a)), 이는 광주 풍암지역과 강원도 횡성지역 화강암풍화토( 강진태, 1998 )의 특징과 유사한 경향을 보였다.
- 5mm 정도에서 수축에서 팽창으로 급격하게 변하는 양상을 보인다. 이상의 결과로부터 연구지역 석회암 풍화토는 화강암 풍화토 (양재혁, 1997; 문용, 1998; 박병기, 1998)와 비교하였을 때, 일반적으로 물리적 특성은 상이하나, 전단 특성 중 내부 마찰각은 유사한 특징을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구는 교란시료에 대한 시험 결과이며, 향후 불교란 시료에 대한 전단 특성의 연구뿐만 아니라 국내에 소규모이지만 도처에 산재한 석회암 모암과 석회암 풍화토의 광물 및 화학성분 변화에 관한 연구의 필요성이 있다.
- 입도 분포 특성은 두 지역 석회암 풍화토의 경우 #200번체 통과 중량 백분율이 56~67% 정도로 (Table 1, Fig. 8)로 나타났으며, 통일분류법에 의해 두 지역 시료 모두 CL(실트질점토)로 분류되었다. 화강암 풍화토에서는 #200번체 통과량이 20% 이하의 값(문용, 1998; 박병기, 1998)을 가지며 대부분 SW나 SP(입도분포가 양호한 모래나 불량한 모래)로 분류되어, 석회암 풍화토와는 다른 토성의 경향을 보인다.
- 전단 변형에 따른 체적 변형은 대체적으로 압축((-)Dilatancy)되었다가 팽창((+)Dilatancy)되는데, 그 경향이 광주 풍암 지역의 화강암 풍화토 (강진태, 1999)에서 수평변위 2mm 내에서 압축에서 팽창으로 반전되는 것과는 약간 다르게, 수평 변위량이 2.5mm 정도에서 급격하게 변화함을 볼 수 있고 수직 변위량 또한 압축((-)Dilatancy)부에서는 최대 -0.04mm, 팽창((+)Dilatancy)부에서는 최대 +lmm 정도로 상당히 크다는 것을 알 수 있다(Fig. 9, 10, 11, (a)).
후속연구
- 이상의 결과로부터 연구지역 석회암 풍화토는 화강암 풍화토 (양재혁, 1997; 문용, 1998; 박병기, 1998)와 비교하였을 때, 일반적으로 물리적 특성은 상이하나, 전단 특성 중 내부 마찰각은 유사한 특징을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구는 교란시료에 대한 시험 결과이며, 향후 불교란 시료에 대한 전단 특성의 연구뿐만 아니라 국내에 소규모이지만 도처에 산재한 석회암 모암과 석회암 풍화토의 광물 및 화학성분 변화에 관한 연구의 필요성이 있다.
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