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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 불포화 사질토의 전단강도 특성을 규명하기 위해서 국내에 널리 분포하는 화강풍화토 7가지를 대상으로 불포화 삼축압축시험을 수행하였으며, 결과치를 분석하여 강도특성을 규명하고자 한다.
제안 방법
- 공시체의 초기조건은 공기압을 50kPa로 일정하게 하고 간극수압을 포화시는 50kPa, 그리고 불포화토의 경우에는 간극수압을 각각 60kPa, lOOkPa, 150kPa로 조절하여 흡인력을 재현하였다 또한 공시체를 성형한 후 함수비를 측정하여 흡인력을 확인하였으며 무게를 측정하여 간극비를 확인하였다.
- 진행하였다. 그리고, 불포화상태의 경우는 흙-수분 특성곡선(SWCC)에서 구한 흡인력에 대한 값에 나타난 함수비를 바탕으로 하여 몰드(H=7.0cm, D=3.5cm)에 시료를 3층 다짐으로 공시체를 제작한 후, 축 변환기법을 적용하여 공기압과 하부간극수압을 통해 요구되는 실험조건으로 전단을 실시하였다. 여기서, 흡인력이란 간극 공기압과 간극수압의 차이(%-幻)를 나타낸다.
- 불포화토의 포화도 또는 흡인력에 따른 강도 변화를 측정하기 위해 일반 포화삼축압축실험기의 삼 축 셀을 불포화 토의 조건에 맞도록 개량하였다 삼축실험기는삼축셀, 가압장치, 측정장치 등으로 구성되어있다.
- 사질계열 7개의 시료를 대상으로 흡인력을 OEPa, 10 kPa, 50kPa, lOOkR으로 하고 순구속압을 50kPa, 150 kPa, 300fcRi으로 달리하여 불포화 삼축시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 흡인력의 증가에 따른 점착력, 내부마찰각, 점착력의 증가분의 변화를 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다.
- 포화상태의 경우는 불교란 시료를 트리밍하여 공시 체를 제작한 후 배압을 통해 공시체를 포화시킨후 실험을 진행하였다. 그리고, 불포화상태의 경우는 흙-수분 특성곡선(SWCC)에서 구한 흡인력에 대한 값에 나타난 함수비를 바탕으로 하여 몰드(H=7.
- 시료에 모관흡인력을 재현시키기 위하여 공기압과 간극수압을 시료의 상. 하단으로 가하였으며, 물을 이동시키고 공기의 이동을 제한하기 위하여 시료의 하단에 높은 공기함 입 저항치를 갖는 세라믹 디스크를 설치하였다. 불포화토에 대한 삼축시험은 내부에서 발생되는 간극수압의 완전한 소산을 위해 매우 느린 변형률 속도로 수행되어야 하고, 각 흡인력에서 평형을 이루는 데 필요한 시간이 매우 길어 시간 소모가 크다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 삼축압축 시험기는 영국 GDS사에서 제작되었으며, 공기압은 공기압축펌프로 가해주고 변형률 제어 방법으로 축하중을 조절하여 주며, 전단 변위는 컴퓨터 에 의해 제어된다. 전체적 인 개요도는 Fig.
- 불포화토의 강도특성 실험을 위해 일반삼축실험에사용되는 삼축셀을 개량하였다. 시료에 모관흡인력을 재현시키기 위하여 공기압과 간극수압을 시료의 상.
- 사용된 흙은 경기도 양주시 장흥면에서 채취하였으며, 대부분 풍화가 심하게 진행된 것으로 나타났다. 채취한 시료는 7가지로 통일분류법상 SC에 해당되며 #200 통과량이 50%이하이며, 저소성의 사질토 성분이 함유된 흙으로 J-1 부터 J-7까지로 표시하였으며 물리적 성질은 Table 1과 같다.
- 채취한 시료는 7가지로 통일분류법상 SC에 해당되며 #200 통과량이 50%이하이며, 저소성의 사질토 성분이 함유된 흙으로 J-1 부터 J-7까지로 표시하였으며 물리적 성질은 Table 1과 같다.
이론/모형
- 불포화토에 대한 삼축시험은 내부에서 발생되는 간극수압의 완전한 소산을 위해 매우 느린 변형률 속도로 수행되어야 하고, 각 흡인력에서 평형을 이루는 데 필요한 시간이 매우 길어 시간 소모가 크다. 본 연구에서는 대상시료에 대한 적절한 변형률 속도를 Ho와 Fredlund(1982) 등이 제안한 변형률을 기준으로 0.004mm/min의 변형률 속도를 채택흐卜 여 실험을 수행하였다.
성능/효과
- (1) 흡인력이 일정하고 순구속압이 증가할 경우 순구속압이 증가함에 따라 축차응력은 증가하였으며 순구속압이 일정하고 흡인력이 증가할 경우 흡인력이 증가함에 따라 축차응력은 증가하였다. 또한 축차 응력의 증가는 흡인력의 증가보다 순구속압의 증가에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다.
- (2) 흡인력이 증가하고 포화도가 감소함에 따라, 점착력과 내부마찰각은 비선형적으로 증가하였으며, 职는비선형적으로 감소하였다. 또한, 점착력, 내부마찰각, 狀와 흡인력과의 관계를 함수로 나타내었다.
- (3) 불포화 삼축시험에서 얻어진 강도정수를 이용한 전단 강도는 흡인력이 증가함에 따라 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 Fredlund(1994)가제안한 직선적인 불포화 전단강도식이 비선형적인 불포화 전단강도식으로 사용해야 될 것으로 판단된다.
- 흡인력이 증가함에 따라 축차응력이 증가하는 기울기가 커짐을 알 수 있었다. 그리고 순구속압이 50 知 % 인 경우 흡인력이 10£死에서 10아cB로 증가할 때의 축차응력 증가량이 순구속압이 150fc%과 300ERi인 경우보다 더 작음을 알 수 있다 따라서, 순구속압이 증가하면서 흡인력에 따른 축차응력도 더욱 증가됨을 알 수 있었으며, 축차응력의 증가량은 순구속압의 변화가 흡인력의 변화보다 더 많은 영향을 주고 았음을 알 수 있다. 이러한 결과는 나머지 6개 시료에 대해서도 같은 경향을 나타내고 있었다.
- 8에 나타내었다. 그림에서 볼 수 있듯이 내부마찰각은 흡인력이 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였으며, 포화도가 증가할수록 감소하는 경향이 나타났다. 이는 흡인력이 증가하면 물을 중심으로 토립자가 결합하여 조립토처럼 거동하게 되어 내부마찰각도 증가되는 것으로 판단된다.
- 따라 축차응력은 증가하였다. 또한 축차 응력의 증가는 흡인력의 증가보다 순구속압의 증가에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 결과에 따르면 순구속압이 증가함에 따른 최대축차응력은 계속적으로 증가하는 경향을 보인다. 순구속압이 증가함에 따라 축차응력은 증가하는 것으로 나타났으며 축차응력이 증가하는 기울기가 커짐을 알 수 있었다. 그리고 흡인력이 아;a 인 경우 순구속압이 에서 15아cR로 증가할 때의 축차응력의 증가가 150A/h에서 300奴%으로 증가할 때보다 더 크게 나타났으나 흡인력이 증가함에 따라 순구속압이 150 fc%에서 300/c死로 증가할 때의 축차응력의 증가가 50 fc%에서 150kHi으로 증가할 때보다 더 크게 나타났다.
- 그리고 흡인력이 아;a 인 경우 순구속압이 에서 15아cR로 증가할 때의 축차응력의 증가가 150A/h에서 300奴%으로 증가할 때보다 더 크게 나타났으나 흡인력이 증가함에 따라 순구속압이 150 fc%에서 300/c死로 증가할 때의 축차응력의 증가가 50 fc%에서 150kHi으로 증가할 때보다 더 크게 나타났다. 여기서 순구속압의 영향이 흡인력이 증가함에 따라 축차 응력 증가에 영향을 많이 주는 것을 알 수 있었다. 또한 나머지 6개 시료에 대한 결과도 같은 경향을 나타내고 있었다.
- 27。로나타났다. 이로부터 흡인력이 증가할수록 점착력 및 내부마찰각이 증가함을 알 수 있었으며, 다른 6개 시료에서도 같은 현상이 발생되는 것을 알 수 있었다.
- 결과에 따르면 흡인력이 증가함에 따른 최대 축차 응력은 계속적으로 증가하는 경향을 보인다. 흡인력이 증가함에 따라 축차응력이 증가하는 기울기가 커짐을 알 수 있었다. 그리고 순구속압이 50 知 % 인 경우 흡인력이 10£死에서 10아cB로 증가할 때의 축차응력 증가량이 순구속압이 150fc%과 300ERi인 경우보다 더 작음을 알 수 있다 따라서, 순구속압이 증가하면서 흡인력에 따른 축차응력도 더욱 증가됨을 알 수 있었으며, 축차응력의 증가량은 순구속압의 변화가 흡인력의 변화보다 더 많은 영향을 주고 았음을 알 수 있다.
- 11과 같다. 흡인력이 증가함에 전단강도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 흡인력에 따른 전단강도의 증가 경향으로 불포화 영역에 대한 강도정수 적용시 흡인력의 고려가 필요할 것으로 판단된다.
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