본 연구에서는 약액주입 사질고결토에 대해 일정재하크리프시험과 반복재하크리프시험을 실시하여 점 탄소성 거동 규명과 크리프예측을 수행하였다. 일정재하크리프 시험결과 총 변형률은 탄성, 소성 그리고 점탄성변형률로 구분되었으며 이러한 변형률은 응력의 증가에 비례하여 증가하였고 회복된 변형률은 제하시간에 무관함을 알았다. 일정재하크리프시험 예측결과 일반화된 모델과 지수함수모델은 시험결과와 잘 일치하였다. 반복재하크리프시험에서 순간회복변형률은 반복횟수에 무관하였고 누적소성 변형률은 반복횟수에 따라 증가하였으며 응력레벨에 비례함을 알 수 있었다. 반복재하크리프시험의 예측결과 첫 사이클에서는 잘 일치하였으나 반복횟수가 증가함에 따라 약간의 오차가 발생되었다.
본 연구에서는 약액주입 사질고결토에 대해 일정재하크리프시험과 반복재하크리프시험을 실시하여 점 탄소성 거동 규명과 크리프예측을 수행하였다. 일정재하크리프 시험결과 총 변형률은 탄성, 소성 그리고 점탄성변형률로 구분되었으며 이러한 변형률은 응력의 증가에 비례하여 증가하였고 회복된 변형률은 제하시간에 무관함을 알았다. 일정재하크리프시험 예측결과 일반화된 모델과 지수함수모델은 시험결과와 잘 일치하였다. 반복재하크리프시험에서 순간회복변형률은 반복횟수에 무관하였고 누적소성 변형률은 반복횟수에 따라 증가하였으며 응력레벨에 비례함을 알 수 있었다. 반복재하크리프시험의 예측결과 첫 사이클에서는 잘 일치하였으나 반복횟수가 증가함에 따라 약간의 오차가 발생되었다.
A series of constant creep and repeated creep tests are performed to investigate the behavior of visco-elasto-plastic materials of chemical grouted sands. In the result of constant creep test, the material exhibits three types of shear strain : elastic, plastic, viscoelastic. The elastic, plastic an...
A series of constant creep and repeated creep tests are performed to investigate the behavior of visco-elasto-plastic materials of chemical grouted sands. In the result of constant creep test, the material exhibits three types of shear strain : elastic, plastic, viscoelastic. The elastic, plastic and viscoelastic strains are linear, i.e., the strains are proportional to the stresses for loading. Good agreement is found between the predicted viscoelastic and test results by the power law and the generalized model. In the repeated creep test, the instantaneous recoverable strain is time-independent and the magnitude of accumulated plastic strain increases with number of cycles. Also it is seen that the accumulated plastic strains are approximately proportional to stress. There are no significant differences between test results predicted values for first cycle, and the differences increase relatively insignificantly with number of cycles.
A series of constant creep and repeated creep tests are performed to investigate the behavior of visco-elasto-plastic materials of chemical grouted sands. In the result of constant creep test, the material exhibits three types of shear strain : elastic, plastic, viscoelastic. The elastic, plastic and viscoelastic strains are linear, i.e., the strains are proportional to the stresses for loading. Good agreement is found between the predicted viscoelastic and test results by the power law and the generalized model. In the repeated creep test, the instantaneous recoverable strain is time-independent and the magnitude of accumulated plastic strain increases with number of cycles. Also it is seen that the accumulated plastic strains are approximately proportional to stress. There are no significant differences between test results predicted values for first cycle, and the differences increase relatively insignificantly with number of cycles.
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제안 방법
공시체는 사질토 320g에 A액, B액을 혼합하여 낙하고 120mm를 유지해 자유낙하 시켜 PVC mold(직경 51.5mm, 높이 103mm)에 넣은 후 균질한 공시체를 제작하기 위해 cap으로 일정한 하중을 가하였다. 1시간동안 PVC mold 내에서 성형된 공시체는 추출하여 양생하였다(Photo 1참조).
시험에 사용된 공시체는 일축압축강도 시험을 실시한 후 압축강도가 거의 일정하다고 판단되는 양생 7일의 시료를 사용하였다. 변형률 측정은 길이 60mm, 게이지 저항 120.3±0.5Ω인 콘크리트용 스트레인 게이지를 시편의 길이 방향으로 120°간격으로 3개를 부착하여 평균한 값을 취하였다. 재하 하중은 응력/파괴강도의 비가 8%(47.
본 연구에서는 Fig. 2와 같은 일반화된 모델을 적용하였으며 일정 응력 하에서 발생되는 변형률은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
본 연구에서는 물유리계 약액을 주입한 사질고결토에 대해 30%이하의 적용응력 하에서 일정재하크리프 시험을 실시하여 점·탄소성 거동을 규명하고 일반화된 모델과 지수함수모델을 적용하여 크리프예측을 수행하였으며 모델을 확장하여 반복재하크리프시험에도 적용하였다.
5Ω인 콘크리트용 스트레인 게이지를 시편의 길이 방향으로 120°간격으로 3개를 부착하여 평균한 값을 취하였다. 재하 하중은 응력/파괴강도의 비가 8%(47.1kPa), 16%(94.2kPa), 24%(141.3kPa)의 3단계로서 재하시간은 30분, 60분의 재하/제하를 실시하였으며 반복재하크리프시험은 적용응력비 8%와 16%에 대해 10분 간격으로 재하와 제하를 4사이클 반복하였다.
3kPa)의 응력수준에서 재하시간 30분인 일정재하크리프시험의 시간과 평균변형률 관계를 도시한 것이다. 초기변형률 측정은 하중 재하판이 공시체의 몰드면에 고르게 분포되는 시간을 감안하여 10초가 지난 후에 측정하였다.
크리프 시험은 일정한 하중 재하와 지속적인 하중을 유지하는 것이 중요하기 때문에 모멘트 팔에 의해 사하중을 가하는 지반 반력형으로 크리프시험장치를 제작하였다(Fig. 3참조). 시험장치는 크게 3부분으로 재하부, 계측부, 자료수집(Data Logger)부로 구성되어 있으며.
대상 데이터
본 연구에 사용된 표준사의 물리적 특성은 Table 1과 같으며 여기서 최대 및 최소건조단위중량은 ASTM D4265 규정에 준하여 실험하였다. 또한 물유리는 무기계의 용액형으로, 비중(Gs)은 1.143이고 겔 타임의 조절과 지반의 강도를 증가시킬 목적으로 보통포틀랜드시멘트를 사용하였다.
특히, 크리프 시험은 온도와 습도에 따라 큰 영향을 미치기 때문에 본 연구에서는 시험 기간 동안 온도와 습도를 일정하게 유지하였다. 시험에 사용된 공시체는 일축압축강도 시험을 실시한 후 압축강도가 거의 일정하다고 판단되는 양생 7일의 시료를 사용하였다. 변형률 측정은 길이 60mm, 게이지 저항 120.
3참조). 시험장치는 크게 3부분으로 재하부, 계측부, 자료수집(Data Logger)부로 구성되어 있으며. 밑판은 40cm x 90cm 높이 50cm 이며 재하판의 길이는 80cm로서 하중 재하비는 1:1∼1:3까지 가능하다.
이론/모형
또한, 점탄성거동을 예측하는데 있어 자주 이용되는 수학적 모델 중 지수함수가 많이 사용되며 예측과 시험값이 잘 일치하는 것으로 연구된 바 있다.(Drescher 등, 1983; 김종렬,1999) 따라서 일반화된 모델 외에 다음과 같은 지수함수식을 적용하였다.
본 연구에 사용된 표준사의 물리적 특성은 Table 1과 같으며 여기서 최대 및 최소건조단위중량은 ASTM D4265 규정에 준하여 실험하였다. 또한 물유리는 무기계의 용액형으로, 비중(Gs)은 1.
Table 4에서 알 수 있듯이 Maxwell 모델 1개와 Kelvin모델 4개를 직렬로 연결한 경우 잘 일치하였다. 점탄성 계수의 산정은 Successive residual method를 이용하였으며 예측 결과와 시험 값은 Fig. 16에 도시하였다. 지수함수에 대한 예측은 앞의 식(5)를 적용하였으며 구한 재료상수는 Table 5와 같다.
크리프 시험방법은 ASTM C 512의 기준에 준하였다. 특히, 크리프 시험은 온도와 습도에 따라 큰 영향을 미치기 때문에 본 연구에서는 시험 기간 동안 온도와 습도를 일정하게 유지하였다.
성능/효과
1) 일정재하크리프 시험결과 사질고결토의 크리프 변형률은 적용응력 24%이하에서 시간이 경과함에 따라 증가되는 시간 의존적인 거동을 보였다. 하중 재하 시 발생된 총 크리프 변형률은 탄성과 소성 그리고 점탄성변형률로 구분되었으며 제하 시 회복된 변형률은 탄성 변형률과 점탄성 변형률로 나타낼 수 있었다.
2) 탄성과 소성, 그리고 점탄성 변형률은 응력의 증가에 비례하여 증가하였으며 응력재하시간을 달리한 시험에서 응력 제하 시 회복된 변형률은 제하된 시간과 반복횟수에 무관함을 알 수 있었다.
3) 일정재하크리프시험에서 크리프 컴플라이언스에 대한 지수함수 J(t)= a+bt c의 예측모델은 실측값과 잘 일치하였다. 또한 일반화된 모델 적용 시 Maxwell model 1개와 Kelvin model 4개를 조합할 경우 상관계수가 0.
4) 반복재하크리프 시험결과 누적된 소성 변형률은 증가하였고 응력레벨에 비례하여 증가하였으며 시험 값과 예측 값 비교 시 첫 번째 사이클에서는 거의 일치하였으나 반복재하의 사이클이 진행되면서 시험값과 예측 값은 11.6%∼16.5%범위의 오차가 발생되었다.
76x10-4 로서 반복횟수가 진행됨에 따라 소성 변형률이 줄어들고 있음을 알 수 있다. 94.2kPa의 경우를 보면 반복횟수가 증가함에 따라 소성변형률은 2.15x10-4, 2.03x10-4, 1.52x10-4, 1.29x10-4로서 역시 반복횟수가 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 소성 변형률을 반복횟수가 증가함에 따라 더하면 누적된 소성 변형률을 얻을 수 있으며 이를 수식으로 나타내면 식(11)과 같다.
그래프에서 80분이 경과한 시점에서 47.1kPa의 경우 변형률은 시험 값이 0.0053이나 예측 값은 0.0060으로 11.6%의 오차가 발생하였고 94.2kPa은 16.5%의 오차로서 초기 첫 사이클은 시험 값과 예측 값이 거의 일치하였으나 재하/제하의 반복 횟수가 진행되면서 오차는 증가하는 추세를 나타내었다.
9는 응력수준에 따른 재하시 측정된 순간크리프 변형률 ε qc (0)과 제하시 순간회복변형률 ε qr (0)과의 관계를 도시하였다. 그림에서 알 수 잇듯이 응력수준이 증가함에 따라 탄성 변형률과 소성 변형률이 증가하고 있으며 탄성 변형률에 비해 하중 제거 시 완전 회복되지 못하는 소성 변형률은 작은 값을 보였다. 탄성과 소성변형률은 시간에 무관하며 소성변형률은 식 (6)으로 구하였다.
두번째 사이클에서 크리프변형률은 1.021x10-3, 세번째 사이클에서는 0.994x10-3, 네번째 사이클에서는 0.988x10-3이며 소성 변형률은 각각 1.09x10-4, 0.87x10-4, 0.76x10-4 로서 반복횟수가 진행됨에 따라 소성 변형률이 줄어들고 있음을 알 수 있다. 94.
의 예측모델은 실측값과 잘 일치하였다. 또한 일반화된 모델 적용 시 Maxwell model 1개와 Kelvin model 4개를 조합할 경우 상관계수가 0.998이상으로 시험결과에 거의 근접하였으며 크리프 컴플라이언스의 회귀분석으로부터 임의시간(t>t1)에서의 크리프 변형률 예측이 가능하였다.
지수함수에 대한 예측은 앞의 식(5)를 적용하였으며 구한 재료상수는 Table 5와 같다. 응력수준별 각 단계의 상관계수를 보면 0.998 이상으로 시간과 크리프 컴플라이언스 간에 매우 높은 상관관계가 있음을 알수 있었다.
크리프 시험방법은 ASTM C 512의 기준에 준하였다. 특히, 크리프 시험은 온도와 습도에 따라 큰 영향을 미치기 때문에 본 연구에서는 시험 기간 동안 온도와 습도를 일정하게 유지하였다. 시험에 사용된 공시체는 일축압축강도 시험을 실시한 후 압축강도가 거의 일정하다고 판단되는 양생 7일의 시료를 사용하였다.
1) 일정재하크리프 시험결과 사질고결토의 크리프 변형률은 적용응력 24%이하에서 시간이 경과함에 따라 증가되는 시간 의존적인 거동을 보였다. 하중 재하 시 발생된 총 크리프 변형률은 탄성과 소성 그리고 점탄성변형률로 구분되었으며 제하 시 회복된 변형률은 탄성 변형률과 점탄성 변형률로 나타낼 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
크리프 시험에서 중요한 요소는 무엇인가?
크리프 시험은 일정한 하중 재하와 지속적인 하중을 유지하는 것이 중요하기 때문에 모멘트 팔에 의해 사하중을 가하는 지반 반력형으로 크리프시험장치를 제작하였다(Fig. 3참조).
약액주입공법의 대표적인 예시는?
현대에 들어서 용지의 부족, 지가상승, 환경적 요인 등의 복합적인 여건으로 인하여 지반조건이 좋지 않은 곳에서도 이를 개선하여 토목구조물을 건설하는 경우가 빈번하게 되었다. 이러한 연약지반개량이나 Underpinning시공, 기초의 지지력보강 또는 지반강화 목적으로 통상적으로 사용되고 있는 공법중 하나가 약액주입공법이며 대표적인 공법으로는 LW, JSP, SGR, JET공법 등이 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 지반을 보강한 후에도 일정한 하중이 지속적으로 재하 되면 시간의 경과와 더불어 변형이 증가되며 이러한 시간의존 거동은 크리프 현상에 기인된다고 할 수 있다.
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