[논문]화강풍화토의 creep 변형특성

박흥규; 김용하; 팽우선; 이해수

doi:10.7843/kgs.2007.23.12.43

화강풍화토의 creep 변형특성
Creep Deformation Characteristics of Weathered Granite Soil 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.23 no.12, 2007년, pp.43 - 52

박흥규 (관동대학교 토목공학과) , 김용하 ((주)용마엔지니어링) , 팽우선 (한국도로공사 강원건설사업소) , 이해수 (한국도로공사 강원건설사업소)

초록
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본 연구는 도로 성토재인 화강 풍화토의 creep 변형 거동특성 분석을 하였다. 일축압축 상태에서의 creep 변형률은 버저스 물체의 이론적 해석치와 비교적 잘 일치하였다. 탄성변형은 작용하중이 클수록 오랜 시간 경과 후 종료되었다. 1차 creep 변형률은 0.0028이며 이는 하중 재하 후 $3{\sim}5$일 이내에 완료되는 것으로 분석되었으며 성토체의 1차 creep 변형 완료 시간은 성토고에 비례하여 증가 되는 것으로 판단되었다. 2차 creep 변형률은 1차 creep 변형률의 약 50%정도로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzes the characteristics of creep deformation behavior of weathered granite soils used in road embankments. The creep strain under the unconfined compressive state demonstrated an excellent agreement with the theoretical analysis of the burgers substance. The elastic deformation showed a termination in its characteristics after a long-term period owing to the increase in applied loads. The primary creep strain was 0.0028 and concluded that the deformation completed within $3{\sim}5$ days after applying the loads. Also, the completing time of creep deformation in the embankment soils increased in proportion to the height of embankment soils. The secondary creep strain is about 50% of the primary creep strain.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 성토재인 화강 풍화토의 Creep 특성을 규명하기 위해 공학적 성질시험, 일축압축시험 및 일축 creep시험을 시행하였고, 이 시험을 통하여 성토재의 탄성 변형률 및 creep 변형률의 거동 특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

가설 설정

변형률代。)이고 응력을 일정하게 유지할 때 변형률이 시간 경과에 따라 증대되는 변형률은 creep 변형률이다. 이 creep 변형률은 시간 의존성 현상이다.

제안 방법

현장 성토체 다짐밀도와 동일한 밀도(r血宓의 95%) 로제작된 공시체에 일축압축강도의 31.9%인 하중 25.5 kN/m"최소하중), 일축압축 강도의 44.6% 인 하중 35.7 kN/m"중간하중), 일축압축 강도의 57.3 % 인 하중 45.8 kN/m%최대하중)을 작용시켜 16일 동안 측정하였다. 일축압축 상태의 creep 변형시험 결과는 그림 10과 같다.
Creep 시험용 재료인 화강 풍화토를 채취하여 일반적인 물성시험 및 역학적 특성시험을 시행하였고 그 결과는 표 2과 같다.
본 연구에서는 도로 성토재인 풍화토를 대상으로 공학적 성질시험, 일축압축시험 및 일축 creep 시험을 시행하였고, 이 시험을 통하여 성토재의 creep 변형률의 거동 특성을 Burgers 모델과 비교하여 고찰하였다.
설정된 연직방향 변형 속도로 피스톤이 올라오며 작용 하중은 일정한 시간 간격으로 load cell을 이용하여 자동 측정하였고 연직방향 및 횡방향 변위를 일정한 시간 간격으로 자동 측정하였다. 응력-변형 관계도에서 일축 압축강도(%), 탄성계수(E50), 포아슨비(“)를 산정하고 파괴상태 분석에 의해 점착력(C), 내부마찰각3)을 구하였다.
설정된 연직방향 변형 속도로 피스톤이 올라오며 작용 하중은 일정한 시간 간격으로 load cell을 이용하여 자동 측정하였고 연직방향 및 횡방향 변위를 일정한 시간 간격으로 자동 측정하였다. 응력-변형 관계도에서 일축 압축강도(%), 탄성계수(E50), 포아슨비(“)를 산정하고 파괴상태 분석에 의해 점착력(C), 내부마찰각3)을 구하였다.
정하중 재하 전후의 변형량 측정이 순조롭지 못하고 오차가 많아 dial gage를 초기에 설치하지 못하여, 목표 하중에 대한 탄성 변형량 및 초기 4분까지의 변형량은 load cell 및 LVDT 형식의 dial gage로 자동 측정하였다. 장기간 시험(16일)이 진행되므로 시료의 건조방지를 위해 투명한 재료로 밀폐용 덮개를 설치하여 그림 9와 같이 시험하였다.
표 2의 공학적 특성을 갖는 시료토로 일축압축용 공시 체를 제작하기 위해 제작용 mold 6조와 유압으로 압력 에너지를 mold에 작용시킬 수 있는 공시체 제조기를 사용하였다. 현장 성토체의 다짐밀도(17.
현장 성토체의 다짐밀도(17.94KN/m3)와 동일한 밀도(rdmax의 95%)에 상당하는 성토체의 시료토를 직경 5cm, 높이 10cm의 mold에 넣고 상, 하 프라그를 유압 재키로 압축하여 밀도가 균일하게 되도록 공시 체를 그림 6과 같이 제작하였다.

데이터처리

시험결과와 역학적 모형의 거동 관계를 분석하기 위해 각 하중별로 측정된 내용을 기초로 creep 계수를 산정하였고 그 내용은 표 3, 4와 같다.

성능/효과

1) 일축압축상태에서 작용시킨 정하중에 의한 creep 변형률은 버저스 물체의 이론적 해석치와 비교적 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.
이는 시간 경과에 따른 공시체의 함수비 감소에 의한 경화 현상으로 추정된다. 1차 creep 변형률은 0.0028 인데 하중 재하 후 3〜5일 이내에 완료되는 것으로 분석되었고, 성토체의 creep 변형 완료시간은 성토고에 비례하여 증가 될 것으로 판단되었다.
일축압축 상태의 creep 변형시험 결과는 그림 10과 같다. 1차 creep 변형률은 하중 재하후 3〜5일 이내에 완료되는 것으로 분석되었고 성토체의 1차 creep 변형 완료 시간은 성토고에 비례하여 증가 되는 것으로 판단되었다.
2) 탄성변형은 작용하중이 클수록 오랜 시간 경과 후 종료되 었다.
3) 1차 creep 변형률은 일반적으로 작용작용이 클수록 오랜 기간이 소요되므로 이러한 경향이 나타날 것으로 예상되 었으나 이러한 경향은 나타나지 않았다. 이는 시간 경과에 따른 공시체의 함수비 감소에 의한 경화 현상으로 추정된다.
4) 1차 creep 변형률이 크고 2차 creep변형률이 작은 일반적 인 creep 변형 경향을 보였으며 2차 creep 변형률 (0.0015)은 1차 creep 변형률의 약 50% 정도로 나타났다.
그 결과 실측 자료가 버저스 물체의 이론적 해석치와 비교적 잘 일치하는 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 장기적인 creep 변형량을 산정하기 위해 실측자료를 이용하여 탄성 변형률, 1차 creep 변형률 및 2차 creep 변형률로 구분하였고, 1차 creep 변형률은 0.0028 이고 2차 creep 변형률이 0.0015로 분석됨에 따라 총 creep 변형률은 0.0043으로 분석되었다. 일반적인 creep 변형특성에 의하면, 1차 creep 변형률이 크고 2차 creep 변형률은 1차 creep에 비해 작게 나타나는데, 본연구 결과도 이와 동일한 결과를 얻었다.
성토체의 장기적인 creep 변형량을 산정하기 위해 실측자료와 역학적 물체와 비교 분석하였고 그 결과 실측자료와 버저스 물체가 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었으며, 재하 후 약 3〜5일 이내에 탄성변형 및 1차 creep 변형이 완료되는 것으로 분석되었다.

참고문헌 (11)

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한국지반공학회 (2000), 토목기술자를 위한 암반공학, 구미서관, pp.125-134
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Overt, L., 1967, Rock Mechanics and the Design of Structures in Rock, John wiley and Sons Inc., New York, pp.293-301

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