단단한 모래 입자와 연약하고 작은 고무 입자로 이루어진 Engineered Soil의 변형률에 따른 거동을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 파의 전파, $K_{o}$ 재하, 삼축 시험을 이용하여 단단한 입상 재료에서 연약한 입상 재료의 전이 거동을 파악하기 위해 다른 모래부피비를 가진 Engineered Soil을 준비하였다. 미소, 중간 및 대변형 변형계수는 단단한 입자의 부피비에 따라 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. 대신 변형계수들은 모래부피비가 $sf=0.6{\sim}0.8$ 사이의 threshold 값을 초과할 때 급격하게 증가하였다. 이는 단단한 입자들의 침투 네트워크(percolating network)의 형성을 나타낸다. 내부마찰각은 단단한 입자의 부피비가 증가함에 따라 증가한다. 반대로, 첨두 강도에서의 축변형률은 연약한 입자의 함유에 따라 증가하며, 모래부피비가 60% 이하인 Engineered Soil에서는 첨두 강도를 관찰 할 수 없었다. 연약한 입자의 존재는 하중 체인(farce chain)의 형성을 바꾼다. 연약한 입자들이 높은 하중 전달 체인(chain)의 역할을 못할 지라도, 단단한 입자 하중 체인의 뒤틀림 방지의 중요한 역할을 수행한다.
단단한 모래 입자와 연약하고 작은 고무 입자로 이루어진 Engineered Soil의 변형률에 따른 거동을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 파의 전파, $K_{o}$ 재하, 삼축 시험을 이용하여 단단한 입상 재료에서 연약한 입상 재료의 전이 거동을 파악하기 위해 다른 모래부피비를 가진 Engineered Soil을 준비하였다. 미소, 중간 및 대변형 변형계수는 단단한 입자의 부피비에 따라 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. 대신 변형계수들은 모래부피비가 $sf=0.6{\sim}0.8$ 사이의 threshold 값을 초과할 때 급격하게 증가하였다. 이는 단단한 입자들의 침투 네트워크(percolating network)의 형성을 나타낸다. 내부마찰각은 단단한 입자의 부피비가 증가함에 따라 증가한다. 반대로, 첨두 강도에서의 축변형률은 연약한 입자의 함유에 따라 증가하며, 모래부피비가 60% 이하인 Engineered Soil에서는 첨두 강도를 관찰 할 수 없었다. 연약한 입자의 존재는 하중 체인(farce chain)의 형성을 바꾼다. 연약한 입자들이 높은 하중 전달 체인(chain)의 역할을 못할 지라도, 단단한 입자 하중 체인의 뒤틀림 방지의 중요한 역할을 수행한다.
Engineered mixtures, which consist of rigid sand particles and soft fine-grained rubber particles, are tested to characterize their small and large-strain responses. Engineered soils are prepared with different volumetric sand fraction, sf, to identify the transition from a rigid to a soft granular ...
Engineered mixtures, which consist of rigid sand particles and soft fine-grained rubber particles, are tested to characterize their small and large-strain responses. Engineered soils are prepared with different volumetric sand fraction, sf, to identify the transition from a rigid to a soft granular skeleton using wave propagation, $K_{o}-loading$, and triaxial testing. Deformation moduli at small, middle and large-strain do not change linearly with the volume fraction of rigid particles; instead, deformation moduli increase dramatically when the sand fraction exceeds a threshold value between sf=0.6 to 0.8 that marks the formation of a percolating network of stiff particles. The friction angle increases with the volume fraction of rigid particles. Conversely, the axial strain at peak strength increases with the content of soft particles, and no apparent peak strength is observed in specimens when sand fraction is less than 60%. The presence of soft particles alters the formation of force chains. While soft particles are not part of high-load carrying chains, they play the important role of preventing the buckling of stiff particle chains.
Engineered mixtures, which consist of rigid sand particles and soft fine-grained rubber particles, are tested to characterize their small and large-strain responses. Engineered soils are prepared with different volumetric sand fraction, sf, to identify the transition from a rigid to a soft granular skeleton using wave propagation, $K_{o}-loading$, and triaxial testing. Deformation moduli at small, middle and large-strain do not change linearly with the volume fraction of rigid particles; instead, deformation moduli increase dramatically when the sand fraction exceeds a threshold value between sf=0.6 to 0.8 that marks the formation of a percolating network of stiff particles. The friction angle increases with the volume fraction of rigid particles. Conversely, the axial strain at peak strength increases with the content of soft particles, and no apparent peak strength is observed in specimens when sand fraction is less than 60%. The presence of soft particles alters the formation of force chains. While soft particles are not part of high-load carrying chains, they play the important role of preventing the buckling of stiff particle chains.
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문제 정의
이 논문의 목적은 Dmbber < Rand인 경우의 고무-모래 혼합재인 Engineered Soil(rubber-sand mixture)의 변형률에 따른 거동을 분석하는 것이다. Dmbber < Dsand 인 Engineered Soil의 선택은 1為瞄 »。淑의 경우 주요한 관심사인 아칭 효과 및 상대 강성 차 효과 등이 아니라 입자 수준의 간극 채움(pore filling)과 하중 체인(force chain) 영향을 탐구하기 위해서이다.
제안 방법
Engineered Soil 내부 강성과 힘 전달(force propagation)에서 작고 연약한 고무 입자와 크고 단단한 모래 입자의 상호작용 및 역할을 규명하기 위해 광탄성(photoelasticity) 물질을 이용한 시험을 실시하였다. 단단한 입자는 직경 12.
Dmbber < Dsand 인 Engineered Soil의 선택은 1為瞄 »。淑의 경우 주요한 관심사인 아칭 효과 및 상대 강성 차 효과 등이 아니라 입자 수준의 간극 채움(pore filling)과 하중 체인(force chain) 영향을 탐구하기 위해서이다. Engineered Soile 압밀 및 삼 축 장치를 이용하여 시험하였으며 압밀 시험 중 Ko-loading 상태에서 전 단파 속도를 측정하였다. 이러한 측정으로부터 모래 부피 비와 응력 수준의 차이에 따른 탄성계수(elastic modulus, strain — 10'2), 구속 탄성계수 (constraint modulus, strain — ~ 10'2 ~ 10-4), 그리고 미소 변형 전단탄성계수(small-strain shear modulus, strain < 1(心의 변화 양상을 연구하였다 시험 과정은 다음과 같다.
수직 유효 응력에 따른 구속 탄성계수(M). 구속 탄성계수는 하중 증가에 따라 평균 응력을 측정된 변형률로 나누어 계산함. 그림 내 숫자는 모래 부피 비를 뜻함.
부피 비 차이에 따른 균질한 모래와 작은 고무 분말 (Dsand/Drubber — 4) 혼합재인 Engineered Soil의 응력-변형 거동을 연구하였다. 본 연구를 통해 얻은 주요 결론은 다음과 같다:
유효 수직 응력이 556kPa에 도달할 때까지 압밀 시험을 실시하였다(셀 직경: 100mm, 시료 높이: 30—40mm; 하 중 증가비: 2). 압밀 시험 시 압밀 셀의 상부와 하부 캡에 설치된 벤더 엘리먼트(bender element)를 이용하여 각 하중 단계에서 전 단파 속도를 측정하였다. 또한 직경 35mm, 높이 70mm의 시료에 대하여 삼 축 시험을 실시하였다= 80kPa).
6)에서 Engineered Soil의 밀도는 상대적으로 입자의 크기가 큰 모래 입자의 공극을 고무 입자가 채움으로써 선형 모델보다 더 큰 값을 보인다. 유효 수직 응력이 556kPa에 도달할 때까지 압밀 시험을 실시하였다(셀 직경: 100mm, 시료 높이: 30—40mm; 하 중 증가비: 2). 압밀 시험 시 압밀 셀의 상부와 하부 캡에 설치된 벤더 엘리먼트(bender element)를 이용하여 각 하중 단계에서 전 단파 속도를 측정하였다.
Engineered Soile 압밀 및 삼 축 장치를 이용하여 시험하였으며 압밀 시험 중 Ko-loading 상태에서 전 단파 속도를 측정하였다. 이러한 측정으로부터 모래 부피 비와 응력 수준의 차이에 따른 탄성계수(elastic modulus, strain — 10'2), 구속 탄성계수 (constraint modulus, strain — ~ 10'2 ~ 10-4), 그리고 미소 변형 전단탄성계수(small-strain shear modulus, strain < 1(心의 변화 양상을 연구하였다 시험 과정은 다음과 같다.
35mm) 와 고무 분말 입자(D5o = O・O9mm)의 크기 비는 약 4이다. 재료 분리에 유의하면서 탬핑(ta血ping) 방법을 이용(시료를 5개 층으로 나누어 조성, 각 층의 무게는 동일)하여 모래 부피 비 (sand volume fractions, sf = VSand/Vtotai) 가 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 그리고 L0인 Engineered Soil을 준비하였다. 그림 1은 모래 부피 비(volume fractions, sf)에 따른 Engineered Soil의 밀도 변화 양상을 나타내었다.
대상 데이터
Engineered Soil 내부 강성과 힘 전달(force propagation)에서 작고 연약한 고무 입자와 크고 단단한 모래 입자의 상호작용 및 역할을 규명하기 위해 광탄성(photoelasticity) 물질을 이용한 시험을 실시하였다. 단단한 입자는 직경 12.6mm의 단단한 광탄성 물질 디스크를 사용하였으며, 연약한 입자는 직영 9.3mm의 실린더형 고무를 이용하였다. 그림 11에 광탄성 연구에 의해 관찰된 대표적인 force percolation chain을 나타내었다(모래 부피 비, sf, 에 해당하는 단단한 입자의 부피 비는 약 庭정도임).
분쇄 타이어 분말 고무와 Round Particle Sand (Ottawa Sand)를 이용하여 모래와 고무의 혼합재인 Engineered Soil을 준비하였다. 사용된 고무 분말과 모래의 재료적 특성을 표 1에 나타내었으며 사용된 모래(D5o = 0.
성능/효과
. 미소 중간 그리고 대변형 변형계수는 단단한 입자 부 피비와 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. threshold 부피 비가 유사 모래 거동과 유사고 무거동 구간을 구별해 주며, threshold 부피는 구속 응력에 의존적임을 알 수 있다.
삼 축 시험에 따른 Engineered Soil의 축차 응력(。1 -。3) - 축방향 변형 거동을 그림 7에 표시하였다. 고무 시료 (sf=O)의 응력-변형 거동은 거의 직선적이며(quasi-linear), sf가 높은 Engineered Soil에서 첨두 강도가 나타났다(sf > 0.8). 최대 강도 시의 변형률은 모래비(sand 住犯危11)의 감소에 따라 증가하며, 반대로 최대 강도는 모래비(sand fi*action)의 감소에 따라 감소하다 sf=0.
각 하중 단계의 응력-변형 곡선의 기울기로부터 구속 탄성계수(M)를 구하여 그림 6에 나타내었다. 구속 탄성 계수는 모래 부피 비의 증가에 따라 증가하며 sf ; 0.9에서 현격한 증가가 관찰되었다.
동일한 네 가지 Engineered Soil에 대하여 압밀 시험에 따른 수직 유효 응력의 변화에 따라 측정된 전 단파 속도를 그림 3에 도시하였다. 동일한 유효 응력 하에서 높은 모래비의 Engineered Soil(sf = 0.8)이 더 큰 전 단파 속도를 보이며, 네 가지 Engineered Soil 모두 제하 시 횡 방향 응력 구속 현상에 의하여 동일한 유효응력 하에서의 재하 시의 전 단파 속도보다 제하 시 전 단파 속도가 더 큰 응력 이력 현상을 관찰할 수 있다. 재하 시 시험한 모든 Engineered Soil의 수직 유효응력에 따른 Gmax 값을 그림 4에 도시하였다.
0인 Enginnered Soil에 대한 1차원 응력-변형 거동 양상을 그림 5에 나타내었다. 모든 하중단계에서 모래 부피 비가 증가함에 따라 수직 변형은 감소하였으며, 모든 Enginnered Soile 제하 후 잔류 침하량을 보였다(그림 3의 응력 이력 현상과 일치).
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