본 연구는 사전압밀재하공법에 의해 연약지반을 개량시 재하-제하-재재하와 같은 다양한 응력변화에 의한 2차압밀량을 추정하고자, 일정변형률 압밀시험기(CRS)를 응용한 일정재하시험장치(CLR)와 표준압밀시험기를 이용한 단계 재하시험(IL)에 의해 군산점토의 압밀특성을 비교 고찰하였다. 또한 CRS시험 후 임의 팽창시점에서 재재하시 유효과압밀비에 따른 2차압밀특성과 간극비-유효응력-시간관계 등을 파악하였다. 군산점토는 유효 과압밀비가 클수록 팽창량은 크고 2차압밀 침하량은 작게 발생하고 있으며, 일시에 하중 제거 후, 재하하는 경우에서 2차압밀계수 $C'_{\alpha}$ 는 완속제거시 보다 작게 평가되고, 유효 과압밀비가 1.4이상인 경우는 유사한 값을 제시하고 있다. 재재하시 발생되는 전체침하량을 기준으로 한 2차압밀계수 $C"_{\alpha}$는 경과시간에 따라 비선형적으로 증가하나 최종값은 급속제거시와 비교하여 유사한 값을 제시하고 있다. 간극비 변형속도는 재하시간이 증가할수록 유효 과압밀비에 관계없이 2개의 시험 모두 일정한 선형관계이고, 유효 과압밀비가 증가할수록 작게 나타나고 있다.고 있다.
본 연구는 사전압밀재하공법에 의해 연약지반을 개량시 재하-제하-재재하와 같은 다양한 응력변화에 의한 2차압밀량을 추정하고자, 일정변형률 압밀시험기(CRS)를 응용한 일정재하시험장치(CLR)와 표준압밀시험기를 이용한 단계 재하시험(IL)에 의해 군산점토의 압밀특성을 비교 고찰하였다. 또한 CRS시험 후 임의 팽창시점에서 재재하시 유효과압밀비에 따른 2차압밀특성과 간극비-유효응력-시간관계 등을 파악하였다. 군산점토는 유효 과압밀비가 클수록 팽창량은 크고 2차압밀 침하량은 작게 발생하고 있으며, 일시에 하중 제거 후, 재하하는 경우에서 2차압밀계수 $C'_{\alpha}$ 는 완속제거시 보다 작게 평가되고, 유효 과압밀비가 1.4이상인 경우는 유사한 값을 제시하고 있다. 재재하시 발생되는 전체침하량을 기준으로 한 2차압밀계수 $C"_{\alpha}$는 경과시간에 따라 비선형적으로 증가하나 최종값은 급속제거시와 비교하여 유사한 값을 제시하고 있다. 간극비 변형속도는 재하시간이 증가할수록 유효 과압밀비에 관계없이 2개의 시험 모두 일정한 선형관계이고, 유효 과압밀비가 증가할수록 작게 나타나고 있다.고 있다.
The present study is suggested to estimate the degree of secondary consolidation caused by various changes of stress such as loading, unloading and reloading in improving poor subsoil through pre-compression loading construction method and, for this purpose, examined the characteristics of the conso...
The present study is suggested to estimate the degree of secondary consolidation caused by various changes of stress such as loading, unloading and reloading in improving poor subsoil through pre-compression loading construction method and, for this purpose, examined the characteristics of the consolidation of Kunsan clay through incremental loading test (IL) using standard consolidation tester and constant loading rate test (CLR), which were adapted from the constant rate of strain test (CRS). In addition, after CRS test, this study determined the characteristics of secondary consolidation and relationships among void ratio, effective stress and time according to the ratio of effective over-consolidation on reloading at the point of time of random expansion. Kunsan clay had larger expansion and smaller secondary consolidation settlement when the ratio of effective over-consolidation was high. In addition, when loading was applied after the load was removed at once, the secondary consolidation coefficient $C'_{\alpha}$ was smaller than that when the load was removed gradually, and when the ratio of effective over-consolidation was over 1.4 a similar value was produced. Based on the entire settlement resulting from reloading, the secondary consolidation coefficient $C"_{\alpha}$ increased non-linearly with the lapse of time but the final value was similar to that in the case of rapid removal. The strain velocity of void ratio was in a regular linear relationship with the increase of loading time regardless of the ratio of effective over-consolidation in both tests and it grew smaller with the increase of the ratio of effective over-consolidation.tion.
The present study is suggested to estimate the degree of secondary consolidation caused by various changes of stress such as loading, unloading and reloading in improving poor subsoil through pre-compression loading construction method and, for this purpose, examined the characteristics of the consolidation of Kunsan clay through incremental loading test (IL) using standard consolidation tester and constant loading rate test (CLR), which were adapted from the constant rate of strain test (CRS). In addition, after CRS test, this study determined the characteristics of secondary consolidation and relationships among void ratio, effective stress and time according to the ratio of effective over-consolidation on reloading at the point of time of random expansion. Kunsan clay had larger expansion and smaller secondary consolidation settlement when the ratio of effective over-consolidation was high. In addition, when loading was applied after the load was removed at once, the secondary consolidation coefficient $C'_{\alpha}$ was smaller than that when the load was removed gradually, and when the ratio of effective over-consolidation was over 1.4 a similar value was produced. Based on the entire settlement resulting from reloading, the secondary consolidation coefficient $C"_{\alpha}$ increased non-linearly with the lapse of time but the final value was similar to that in the case of rapid removal. The strain velocity of void ratio was in a regular linear relationship with the increase of loading time regardless of the ratio of effective over-consolidation in both tests and it grew smaller with the increase of the ratio of effective over-consolidation.tion.
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문제 정의
연약지반 사전 설계시 압밀 시험에 의해 다양한 응력변화율을 고려하여 2차압밀계수를 구해야 하나 최소 15일 이상의 기간이 소요되어 거의 생략되므로 표준압밀시험 데이터에 의존하고 있는 실정이다. 이러한 2차압밀시험을 장기간 실시하여 설계에 적용하기 위해서는 성토 재하중의 크기 및 기간의 결정법에 대한 실험적 연구(Mesri 등, 1977, 1984)가 수행되어야 한다 따라서, 본 연구에서는 이러한 2차압밀침하를 보다 신속하고 정확하게 측정하고자 표준압밀시험의 대용으로 국내에서도 최근 이용되고 있는 CRS시험 후 소정의 일정 하중이 재재하 될 수 있도록 고안된 일정하중 재하장치에 의해 CLR시험이 가능하도록 하여 단시간에 유효과압밀비에 따른 점토의 2차압밀계수와 압밀특성을 실험적으로 고찰하여, 잔류침하량을 설계시에 정확하게 예측할 수 있도록 시험과 예측기법을 제시하였디-.
제안 방법
여기서 tpr은 여성호] 중제거 후 리바운드에 의한 최대팽창시간, 匀은 재재하시 2 차 압축이 시작되는 시간, t는 재재하에 의해 경과된 시간이다. 여성하중 제하 후 tpr에 도달하는 1차 팽창과 2차 압밀이 발생하는 t|까지 지반은 팽창하게 되며, t! 이후에 2차압밀은 여성하중이 제거된 후의 ti을 시점으로 측정되어지며, 여성하중 제거후, 2차입미계수 C、는 ti이후에 침하가 일정한 기울기로 시작되는 점을 기준으로 구하였으며, 또한 C%는 침호].가 시작되는 시점을 기준으로 하여 최종 측정된 값에 대한 기울기이다.
장착하여 하중제어가 가능흐}도록 한 것이 특징 이다. 변위, 간극수압, 흐]중 등은 Dynamic Strain meter 를 통하여 측정 하였고 내장된 SDA-7910의 소프트웨어를 사용하여 데이터를 처리하였다. 셀의 구조는 그림 3과같이 압밀링을 장착하고 시료 하부에서 배압을 가하여 포화시킨 후 시료 상부에서 하중을 가하며 간극수압을 하부에서 측정하도록 되어 있다.
일정하중재하단계에서는 CRS시험 후 연속적으로 하중을 가할 수 있도록 BF Cylinder에 에어 프레셔를 통한 진공압을 제어장치로부터 일정하게 지속하중이 전달될 수 있도록 하여 재하시 하중변화를 장착된 로드 셀에서 하중 측정이 가능하도록 하였다. 또한 BF Cylinder 외부에 CRS 시험동안에 하중 전달의 영향을 받지 않도록 BF Cylinder 에 보호 케이스를 설치하여 실험을 실시하였다.
200체를 통과시켜 예압밀 시험장치를 통하여 단계적으로 하중을 가하여 제작하였다. 하중은 시료의 분리를 방지하기 위하여 24.5kPa의 하중과 49.0kPa의 하중을 총 67일동안 단계적으로 가하면서 침하량을 측정하여 S-log t 의반대수 용지 에 표시하여 직선기울기을 찾아낸 후 3Te 법으로 압밀종료시점을 찾아내어 초기조건이 동일한 공시체를 제작하였다. 또한, 제작된 공시체는 실험이 진행되는 동안 동일한 조건을 유지하기 하기 위하여 공기가 유입되지 않도록 파라핀으로 밀봉하여 포장한 후 항온시료 상자에 보관하여 초기상태를 유지하였다.
8〜 157kPa까지 압밀이 완료될 때까지 시간경과에 따른 시료의 연직 변위량을 측정하였다. 그 결과를 curve fitting기법에 의하여 역해석을 실시함으로써 지반의 압밀 계수를 산정하고 157kPa의 하중에서 log법으로 1차압밀이 종료시점(157kPa 재하 하고 약 2시간 후)인 지점에서 9, 8, 19.6, 39.2, 78.5kPa의 하중을 제거하여 약 13000분간 관찰함으로써 각각의 유효 OCR에 대한 압밀특성을 분석하였다. 또한 일정변형률 압밀 시험 및 일정하중재하시험의 조건과 시험 방법을 표 2와 그림 4와 같이 제시하였다.
또한 일정변형률 압밀 시험 및 일정하중재하시험의 조건과 시험 방법을 표 2와 그림 4와 같이 제시하였다. 시험은 크게 시료 준비단계, 시료성형단계, 셀 조립단계, 배압에 의한 시료 포화, 재하, 제거, 재재하단계로 하였고 재하속도는 사전예비시험에 의해 0.04%/min의 변형률을 선정하였으며, 이는 ASTM의 액성한계 0~40%의 변형률의 기준에 부합된다. 일정하중을 연속적으로 재하시는 일정변형률 재하시험에서 압밀하중이 157kPa이 되면 0.
04%/min의 변형률을 선정하였으며, 이는 ASTM의 액성한계 0~40%의 변형률의 기준에 부합된다. 일정하중을 연속적으로 재하시는 일정변형률 재하시험에서 압밀하중이 157kPa이 되면 0.01% /min으로 제거 후 소정의 OCR의 하중에 도달하면 BF Cylinder에 의해 하중을 일정하게 재하시키면서 장기간압밀특성을 관찰하였다.
그러므로 본 연구도 이러한 연구결과와 비교 하고자 선행재하공법이나 여성토재하공법 적용 시를 가정하여, 간극비에 의한 변형속도와 압밀 경과시간 및 간극비 관계를 검토하였다. 그림 17는 변형속도와 경과시간관계로 시간이 증가할수록 변형속도는 두 시험모두 일정한 선형관계 있으며, 그 기울기는 -1 보다 작다.
본 연구는 설계시 2차압밀 침하량을 신속하게 추정하기 위한 방법으로 일정변형률압밀시험(CRS)기에 일정하중재하시험(CLR)이 가능하도록 하여, 다양한 응력변화에 따른 재하(loading)-제흐Kunloading)-재재하(reloading) 시험을 수행하였다. 이러한 일련의 시험은 현장에서 2차압밀침하을 촉진시 키 기 위해 선행재하공법 이나 Surch- arge공법을 적용하는 경우 신속하게 설계 2차 압밀 계수를 추정할 수 있도록 하였으며, 본 시험에 의해 얻어진 군산 점토의 2차압밀특성을 요약하면 다음과 같다.
(6) CRS 및 CLR시험에 의해 2차압밀계수를 산정한 결과 단시일에 2차압밀계수를 구할 수 있어 시험기간이 15일 이상 걸리는 기존의 단계재하시험의 방법보다 10일 이상 시간단축을 할 수 있으며, 일반 선행재하공법 적용시 재하- 저I하 - 재재하시의 압밀계수를단시일에 쉽게 구할 수 있어 적용성이 매우 크므로 2차압밀계수 산정을 위한 급속 압밀시험방법으로 제안하였다.
0으로 24시간 재하시간으로 단계적으로 소정의 하중을 증분시 킨다. 따라서 본 시험도 비교분석을 위하여 표준압밀시험기에 의해 각 하중 단계에서 그림 4와 같이 하중 증가비와 재하시간을 각각 1.0과 24 시간으로 하여 시료에 9.8〜 157kPa까지 압밀이 완료될 때까지 시간경과에 따른 시료의 연직 변위량을 측정하였다. 그 결과를 curve fitting기법에 의하여 역해석을 실시함으로써 지반의 압밀 계수를 산정하고 157kPa의 하중에서 log법으로 1차압밀이 종료시점(157kPa 재하 하고 약 2시간 후)인 지점에서 9, 8, 19.
대상 데이터
실험시 공시체는 지표면하부 3m부근에서 채취된 시료를 운반하여 함수비 90% 정도의 액상상태로 만들어교반기에 의해 교란시킨 후 균질한 상태에서 No. 200체를 통과시켜 예압밀 시험장치를 통하여 단계적으로 하중을 가하여 제작하였다. 하중은 시료의 분리를 방지하기 위하여 24.
성능/효과
본 연구는 군산시 수송동 택지개발 예정지구에서 심도 Om〜5.5m에서 불교란 시료를 채취하여 XRD(X-ray Diffraction) 시험과 SEM(Scanning Electron Microscope) 분석을 한 결과 주 구성을 이루는 광물은 석 영, 일 라이트 녹니석, 몬모릴로나이트 이며, 함유율은 순서대로 Si, O, Fe, Al, K, Mg, Na의 순이며, 분포도는 일라이트 65.4- 78.2%, 녹니석 8-25.6%, 고령석 8-16%, 스멕타이트 0.5-3.9%, 몬모릴로나이트 0.9〜2.2%이다. 또한, 시험 시료에 대한 물리적 성질은 표 1과 같다.
(1) 표준압밀시험기를 이용한 단계재하에 의한 1차 압축지수 G와 2차 압축지수 G는 선형관계가 나타나며 G/00.033로 제시되어 Mesri와 Castro(1987)의비유기질 점토의 제안식 G/Cc=0.040 ±0.()l와 근사하다.
(2) CRS 재하시 간극수압은 증가하며 제하시는 OCR 비에 따라 변화형태가 다르게 감소하지만 재재하시는 OCR비에 관계없이 간극수압이 일정한 값을 나타내고 있다. 이는 2차압밀이 입자의 배열에 의해 체적이 변화되고 있음을 제시하고 있다.
(3) 단계재하시험과 일정하중재하시험 모두 재하-제하- 재재하시 과압밀비가 클수록 팽창량은 크고 2차압밀 침하량은 작게 나타나고 있다. 2차압밀계수 C'a 는 유효 과압밀비가 1.
(4) CRS험에 의한 재하 후, 팽창과정을 거치면서 수행되는 일정하중재하시험은 부의 간극수압발생이 작고 2 차압밀계수 C%는 다소 크게 발생하므로 과소평가에의한 잔류침하 영향을 줄일 수 있다
(5) 재재하시 간극비의 변형속도와 경과 시간관계는 유효 과압밀비에 관계없이 일정한 선형관계에 있으며 그 기울기는 -1 보다 작다. 또한, 간극비의 변형속도와 간극비 관계는 양 시험모두 일정한 기울기로 변화하고 있으며 유효 과압밀비가 증가할수록 재하시 간극비 변형속도는 작다.
AI-Shamrani, Mosleh A. (1997), 'Application of the $C_{a}$ / $C_{c}$ Concept to Secondary Compression of Sabkha Soils', Canadian Geotechnical Jornal, Vol.35, No.1, pp.15-26
Bjerrum, L. (1967), 'Engineering Geology of Norwegian Normally-Consolidated Marine Clay as Related to Settlements of Buildings', Geotechnique, Vol.91, No.2, pp.83-117
Crawford, C. B. (1964), 'Interpretation of the Consolidation Test', Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.90, No.SM5, pp.87-102
Lowe, J. Ill, Jones, E., and Obrician, V. (1969), 'Controlled Gradient Consolidation Test', Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.95, No.SM1, pp.77-97
Mesri, G. (1973), 'Coefficient of Secondary Compression', Journal of the Soil Mechanics and ASCE. Vol. 99, No.SM1, pp.123-137
Mesri, G., Castro, A. (1987), 'The $C_{a}$ / $C_{c}$ Concept and $K_{0}$ During Secondary Compression', Journal of Geotechnical Engineering, ASCE. Vo1.113, No.GT3, pp.230-247
Mesri, G., Choi, Y. K. (1984), 'Time Effects on the Stress-Strain Behavior of Natural Soft Clay', Discussion Geotechnique Vol.34, No.3, pp.439-442
Mesri, G., Godlewski, P. M. (1977), 'Time and Stress Compressibility Interrelationship', Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.103, No.GT5, pp.417-430
Wissa, A. E. Z., Christian, J. T., DAvis, E. H., and Heiberg, S. (1971), 'Consolidation at Constant Rate of Strain', Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.97, No.SM10, pp.1393-1413
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