선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 크기를 산출한 결과는 다음과 같다. 본 고에서는 안전 측의 구조물 설계를 위하여 전단강도중 내부 마찰각만을 비교분석하였다.
제안 방법
- 경기지역 석산에서 생산중인 조립재료의 암종을 확인하기 위하여 모암시료를 채취하여 광학현미경을 이용한 결정분석을 실시하였다. 분석결과 재료의 모암은 사장석 (pgioclase), 석영 (quartz), 정장석(orthoclase) 및 흑운모 (biotite) 등으로 구성된 화성암(igneous)계열의 섬록암 [閃綠岩, diorite]으로 나타났으며, 이 암종은 우리나라 전역에 고루 분포하는 종이다(그림 3).
- 한다. 이에 대한 시험조건을 고려하여 본 연구에서는 24시간 이상 재료를 수침시킨 상태의 포화상태와 24 시간 공기건조시킨 상태로 나누어 시험을 수행하였다. 그러나, 전단시 전단상자내부에는 전단상자 구조상 물을 가득 채우지는 않았다.
- 이에, 선행연구(이대수 등, 2005)에서 조립재료의 공학적 특성을 결정짓는 주요한 인자로 밝혀진 최대 입자의、크기, 함수비, 시험밀도 및 균등계수의 크기 등이 국내 q 조립재료의 전단강도에 어느 정도 영향을 주는지를 대형직접전단시험기(홍성연 등, 2004)를 이용하여 확인하였으며, 그 중 본 고에서는 최대입경의 크기와 함수비의 변화가 전단강도에 주는 영향을 분석하였다. 이때 각 수직응력 별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수를 Wood(1998)가 제안한 방정식을 이용하여 산출하였으며 시험에 사용한 석산재료는 경기와 충청지역에서 생산중인 조립재료이자 국내의 도로 및 성토 현장에서 현재 사용하고 있는 재료이다.
- 첨두강도가 없을 시에는 전단변형률 15%를 첨두강도 또는 잔류강도로 산출한다(KS F2343). 이후 응력-변형률 곡선을 통해 전단강도를 산출하고 시험 후 체분석을 실시하여 입자의 파쇄율을 분석한다(이대수 등, 2005). 본 고에서의 파쇄율은 공시체의 제작과정에서 발생하는 다짐과 전단시 발생하는 재료의 파쇄 정도를 나타내는 것이며, 수직응력재하시 전단 상자 중앙부의 압축량을 공시체의 초기높이로 나눈값을 체적변형율로 정의하였다.
- 최대 입경의 크기와 함수비의 변화가 조립재료의 전단 강도에 어느 정도 영향을 주는지를 분석하고 각 수직 응력별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수의 크기를 산출한 결과는 다음과 같다. 본 고에서는 안전 측의 구조물 설계를 위하여 전단강도중 내부 마찰각만을 비교분석하였다.
- 최대 입경의 크기와 함수비의 변화가 조립재료의 전단 강도에 어느 정도 영향을 주는지를 확인하고 각 수직 응력별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수를 산줄하고자 대형직접전단시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 이처럼 밀도에 차이가 발생하는 것은 설계밀도로 시공시 실제 전달되는 다짐에너지가 현장에서는 더 많이 축적되기 때문에 시공밀도가 높아지는 것이다. 한편 시험밀도는 설계밀도와 같거나 약간 크게 시험을 수행하게 되는데, 본 연구에서는 선행연구(일본토질공학회)에서 수행한 시험밀도를 활용하여 모든 재료의 시험밀도를 공히 1.85g/cm3로 조절하였다.
대상 데이터
- 본 시험기는 국내 자체 기술로 제작한 장비로 조립재료의 최대허용입경이 150mm인 시료까지도 시험이 가능하도록 제작되었으며 상세제원은 표 1과 같다.
- 제작이 완료된 공시체 상부에 가압판을 미세하게 상재 시킨 후 소요 수직 하중을 가압한다. 본 시험에서 사용한 수직하중의 크기는 98, 294, 490kPa이다. 이때 너무 순간적인 큰 하중을 상부에 가압하면 시료에 너무 많은 파쇄가 발생하여 강도에 영향을 줄 수 있으므로, 응력제어를 통하여 최초 98 kPa를 1분에 걸쳐 상재시키고 5분이 지난 후, 다음 상재하중까지 증압시킨다.
- 시험 조건중의 하나인 최대입경의 크기에 따른 전단 강도 특성시험에 사용한 재료는 충청지역의 석산재료를 이용하였으며, 함수비 조건에 따른 특성시험은 경기지역의 석산 재료를 이용하였다. 시험에 사용한 조립재료의 최대 입경은 76.
- 시험에 사용한 조립재료는 경기도 안성시 대덕면 소재의 석산과 충남 금산군 진산면 소재의 석산에서 생산하고 있는 재료이며, 그 특징들은 다음과 같다.
- 시험에 사용한 조립재료는 석산에서 모암을 파쇄하여 생산한 산림골재이다. 2005년 3월 현재 한국골재협회에 등록되어 있는 전국의 석산 갯수는 경기지역 22곳, 강원지역 33곳 충청지역 64곳, 전라지역 38곳 및 경상지역 60곳 등 총 217개소이다.
- 이용하였다. 시험에 사용한 조립재료의 최대 입경은 76.3mm와 50.8mm의 골재를 대상으로 시험을 수행하였으며, 함수비 조건은 대기중에서 건조시킨 자연 공기 건조 상태와 포화상태로 나누어 시험을 수행하였다.
- 이때 각 수직응력 별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수를 Wood(1998)가 제안한 방정식을 이용하여 산출하였으며 시험에 사용한 석산재료는 경기와 충청지역에서 생산중인 조립재료이자 국내의 도로 및 성토 현장에서 현재 사용하고 있는 재료이다.
이론/모형
- 하지만 경제성과 시험결과의 신뢰도 측면에서 시험기를 무한정 크게 하기에는 무리가 있어 대부분 시험시 사용되는 재료의 입경은 줄여서 시험하게 된다. 그 방법에는 상사입도법(parallel grading method) 과 전두입도법 (scalping and repla cement method) 등이 있으며, 본 시험에서는 상사입도법을 이용하였다(이대수 등, 2005).
성능/효과
- (1) 시험에 사용한 재료의 모암에 대해 암석학적 특징을 분석한 결과, 경기지역은 비중 2.72, 흡수율 0.21%, 일축압축강도 59, 976kPa의 섬록암으로 확인되었으며 충청지역의 재료는 비중 2.61, 흡수율 0.22%, 일축 압축강도 107, 114kPa의 편암으로 확인되었다.
- (2) 최대입경의 크기에 따른 재료의 강도정수를 분석한 결과, 최대입경 50.8mm에서의 내부마찰각(44.0。)이 76.3mm에서의 값(42.7。)보다 약 3%정도 큰 값을 갖는 것으로 나타나 상대적으로 작은 입경일 경우의 내부마찰각이 더 크게 나타났다.
- (3) 함수비조건에 따른 강도정수의 크기를 분석한 결과, 공기건조상태에서의 내부마찰각(38.6。)이 포화상태의 값(38.1。)보다 약 1.3%정도 큰 값을 갖는 것으로 나타났다
- (4) 전단시 조립재료가 나타내는 파쇄율과 시험 조건과의 관계를 분석한 결과, 최대입경의 크기가 크고 포화상태일 때 재료의 파쇄율은 커지고 전단강도는 낮아지는 것으로 나타났다. 그 이유는 입경이 큰 재료는 전단시 인터록킹에 의한 전단저항이 발생하기 전에 입자의 파쇄가 먼저 발생하기 때문이며, 포화상태의 재료는 입자의 균열부분이나 약한 부분에 수분이 스며들어 전단시 윤활유 역할을 하여 강도가 약해지기 때문으로 판단된다.
- (5) 전단시 발생하는 체적팽창량은 수직응력이 커질수록 작아지고, 피크강도시보다 잔류강도시에 더 커지는 것으로 나타났다. 전단변형율-전단 응력 곡선은 느슨한 모래와 비슷한 거동을 보이고, 전단변형율- 체적변형율 곡선은 조밀한 모래와 유사한 거동을 보였다.
- (6) 한계상태에서 재료가 가지고 있는 마찰계수를 각 수직 응력별로 산출한 결과, 큰 수직응력에서 보다 작은 수직응력에서의 마찰계수가 더 큰 값을 갖는 것으로 확인되었다. 경기지역의 재료는 1.
- 나타내었다. 그래프에서 알 수 있듯이 최대 입경의 크기가 50.8mm인 조립재료의 내부마찰각(44.0。)의 크기가 76.3mm의 값(42.7。)보다 약 3%정도 큰 값을 갖는 것으로 나타나 입경이 작은 조립재료의 내부마찰각이 상대적으로 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 이때 발생하는 조립재료의 파쇄율의 크기를 확인하기 위하여 시험 전후로 체가름시험을 수행한 결과, 최대입경 76.
- 6으로 나타났다. 더불어, 최대입경의 크기와 포화조건이 마찰계수의 차이에 어느 정도 영향을 주고 있음을 확인하였다.
- 이때 전단변형에 따른 전단응력의 거동은 수직응력이 커짐에 따라 느슨한 모래와 같은 거동을 하고 있으며 수직응력 98kPa을 제외하고는 피크강도가 나타나지 않고 있다. 또한 전단변형율- 체적변형율 곡선은 조밀한 모래의 거동과 유사한 다일러턴시현상을 나타내고 있으며, 다일러턴시는 수직 응력이 클수록 작아지고, 피크강도 보다는 잔류 강도 시에 더 커지는 경향을 보이고 있다. 이때의 마찰계수의 크기는 시험조건별 수직응력의 크기에 따라 1.
- 본 시험에서는 대형직접전단시험기의 전단상자 한 변의 길이가 1.5m임을 고려할 때, 시험이 가능한 최대 입경은 100~ 150mm가 되나, 실제 사용한 최대입경은 76.3mm로 하였다 그 이유는 현재 국내에서 생산하고 있는 석산재료의 최대입경이 대부분 80mm 이하이고 체의 크기를 고려한 결과 본 연구에서는 최대입경 76.3mm를 시험 최대입경으로 선택하였으며, 최대입경의 크기효과에 따른 전단강도 특성을 비교하고자 50.8mm를 비교용 시험 입경으로 선택하였다.
- 실시하였다. 분석결과 재료의 모암은 사장석 (pgioclase), 석영 (quartz), 정장석(orthoclase) 및 흑운모 (biotite) 등으로 구성된 화성암(igneous)계열의 섬록암 [閃綠岩, diorite]으로 나타났으며, 이 암종은 우리나라 전역에 고루 분포하는 종이다(그림 3).
- 시험에 사용한 재료의 기본물성을 확인하기 위하여 물리적 시험(비중, 일축압축강도 흡수유 탄성파속도, 입도분석)을 수행한 결과, 비중은 2.72-2.73, 흡수율은 0.21% 암석의 일축압축강도는 약 59, 976 kPa정도로 나타났다(표 2).
- 또한, Matsuoka(1998)는 기존의 시험법과 달리 상부의 전단상자를 없애고 직접 가압판을 하부 전단 상자에 가압하여 공시체를 전단시키는 방법으로 새로운 전단 시험법을 제시하였다. 이 시험법의 특징은 전단중 발생하는 재료의 다일러턴시(dilatancy)가 자연스럽게 없어지는 특징을 가지고 있으며, 최대입경 150mm까지 시험이 가능하다 특히, 1회 시험에 필요한 소요시간이 시료 조제부터 시험완료까지 30분정도 밖에 걸리지 않는 특징이 있다. Matsuoka(2001)는 더불어 본 시험법을 한층 더 개량하여 현장에서 바로 사용할 수 있는 현장용 대형직접전단시험기를 개발하였으며, 전단상자의 규격은 가로X 세로 각각 1.
- 이때 발생하는 조립재료의 파쇄율의 크기를 확인하기 위하여 시험 전후로 체가름시험을 수행한 결과, 최대입경 76.3mm에서의 파쇄율(15%)이 50.8mm(10%)에서 보다 상대적으로 더 많이 발생하고 있는 것으로 나타났으며, 이는 시험 전후의 입도분포곡선에서도 확인할 수 있다(그림 7
- 이상에서 살펴본 바와 같이 조립재료의 내부마찰각의 크기는 상대적으로 작은입경과 공기 건조 상태 일 때가 큰 입경과 포화상태 일때 보다 더 큰 값을 나타내는 것을 알 수 있었으며, 재료의 파쇄율은 이와는 반비례하는 것으로 나타났다. 파쇄율의 크기는 포화(76.
- 6의 범위로 나타났으며, 수직응력이 커질수록 마찰계수는 작아지는 것으로 나타났다. 즉, 최대입경의 크기에 따른 마찰계수의 크기는 최대입경이 크고 수직응력이 커질수록 마찰계수가 작아지는 것으로 나타났다. Taylor(1948)가 제안한 마찰계수 산출법은 첨두 강도까지의 응력비 (v/b) 와 다일러턴시((沮/切)를 도시하고 그 점들을 잇는 직선을 그어 다일러턴시가。이 되는 응력 비를 구하는 방식이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.