본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도를 파악하기 위하여 부산신항 점토층에 DMT 시험, 베인전단시험, $CK_0U$삼축압축시험을 실시하였다. 시험결과 정규화한 비배수 전단강도비는 삼축시험의 경우 $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35$, 베인전단시험의 경우 ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$로 나타났다. 본 연구에서는 현장 베인전단시험 및 삼축압축시험 결과와의 비교를 통해, DMT를 이용하여 비배수 전단강도를 추정하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째는 $S_u/{\sigma}'_v$와 횡방향 응력지수의 관계를 이용하는 방법이고, 두 번째는 $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계로부터 비배수 전단강도를 추정하는 방법이다. 베인전단시험 및 삼축시험 결과와 두 가지 추정방법을 비교한 결과, $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계를 이용한 방법이 $K_D$ 이용하는 방법보다 비배수 전단강도를 정확하게 추정하는 것으로 나타났다. 이것은 $I_D$와 $E_D$가 토질상태를 반영하는 $p_1-p_0$항을 포함하고 있어, $N_c$를 이용하는 방법이 토질을 고려한 비배수 전단강도 추정을 할 수 있기 때문으로 판단된다.
본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도를 파악하기 위하여 부산신항 점토층에 DMT 시험, 베인전단시험, $CK_0U$ 삼축압축시험을 실시하였다. 시험결과 정규화한 비배수 전단강도비는 삼축시험의 경우 $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35$, 베인전단시험의 경우 ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$로 나타났다. 본 연구에서는 현장 베인전단시험 및 삼축압축시험 결과와의 비교를 통해, DMT를 이용하여 비배수 전단강도를 추정하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째는 $S_u/{\sigma}'_v$와 횡방향 응력지수의 관계를 이용하는 방법이고, 두 번째는 $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계로부터 비배수 전단강도를 추정하는 방법이다. 베인전단시험 및 삼축시험 결과와 두 가지 추정방법을 비교한 결과, $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계를 이용한 방법이 $K_D$ 이용하는 방법보다 비배수 전단강도를 정확하게 추정하는 것으로 나타났다. 이것은 $I_D$와 $E_D$가 토질상태를 반영하는 $p_1-p_0$항을 포함하고 있어, $N_c$를 이용하는 방법이 토질을 고려한 비배수 전단강도 추정을 할 수 있기 때문으로 판단된다.
A series of dilatometer test, field vane test, and $CK_0U$ triaxial test were performed for clayey soils of Busan new port site to develop the relationships between undrained shear strength and the DMT results. Normalized undrained shear strength is turned out to be $S_{u(CKU)}/{\sig...
A series of dilatometer test, field vane test, and $CK_0U$ triaxial test were performed for clayey soils of Busan new port site to develop the relationships between undrained shear strength and the DMT results. Normalized undrained shear strength is turned out to be $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35\;for\;CK_0U$ triaxial test and ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$ for vane shear test. By comparing the undrained shear strength estimated from DMT indices with the results measured by in-situ vane test or $CK_0U$ triaxial test, two methods to predict the undrained shear strength from DMT results are suggested. One is based on the relationship between $S_u/{\sigma}'_v$ and horizontal stress index (KD) while another method comes from $N_c-I_D$ and $N_c-E_D$ correlation. It was observed that the method based on $N_c-I_D\;or\;N_c-E_D$ relation shows slightly better accuracy than the one based on $K_D$ although all of the methods suggested in this study provided comparable values of predicted undrained shear strength. Since the definitions of $I_D\;and\;E_D$ contain $p_1-p_0$, in which soil condition is reflected, it is believed that the prediction method using $N_c$ is capable of taking a material type into consideration.
A series of dilatometer test, field vane test, and $CK_0U$ triaxial test were performed for clayey soils of Busan new port site to develop the relationships between undrained shear strength and the DMT results. Normalized undrained shear strength is turned out to be $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35\;for\;CK_0U$ triaxial test and ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$ for vane shear test. By comparing the undrained shear strength estimated from DMT indices with the results measured by in-situ vane test or $CK_0U$ triaxial test, two methods to predict the undrained shear strength from DMT results are suggested. One is based on the relationship between $S_u/{\sigma}'_v$ and horizontal stress index (KD) while another method comes from $N_c-I_D$ and $N_c-E_D$ correlation. It was observed that the method based on $N_c-I_D\;or\;N_c-E_D$ relation shows slightly better accuracy than the one based on $K_D$ although all of the methods suggested in this study provided comparable values of predicted undrained shear strength. Since the definitions of $I_D\;and\;E_D$ contain $p_1-p_0$, in which soil condition is reflected, it is believed that the prediction method using $N_c$ is capable of taking a material type into consideration.
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문제 정의
CPT와 DMT 등의 간접적 인 방법을 사용할 경우, 어떤 전단모드의 비배수 전단강도가 추정되는지 명확하게 구분하여 사용해야 한다. 본 연구에서는 DMT 시험결과와 비교하기 위하여 CKoU 삼축압축 및 베인 전단시험을 실시하였다.
본 연구에서는 DMT 이용한 비배수 전단강도를 추정하는 방법을 연구하였으며, 이를 위해 부산신항 점토에 대하여 DMT, 베인전단, CKoU 삼축압축 시험을 실시하였다. 기존에 제안된 방법들과 베인 및 삼축시험결과를 분석하고, 이를 바탕으로 비배수 전단강도 추정 방법들을 제안하였다.
전단모드 등에 따라 크기가 달라진다. 본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도 추정 방법을 분석하기 위하여, 부산 신항만 시험 부지 2개소에서 DMT 및 베인 전단시험을 실시하였으며 74mm 피스톤 샘플러로 채취한 시료에 대해 CKoU 삼축압축시험을 실시하였다. DM仃시험 결과를 이용하여 비배수 전단강도 추정 방법 중 Su/o'v=Si(OCR)m을 이용한 방법(Marchetti, 1980)과 지지력공식을 이용한 방법(Roque 등, 1988)을 바탕으로 비배수 전단강도의 추정방법을 제안하였으며, 이 결과를 CKoU 삼축압축시험과 베인전단시험에서 얻은 비 배수 전단강도와 비교하여 보았다.
추정에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 N값의 합리적인 결정을 위해 N와 DMT 지수들과의 상관관계를 분석하여 보았다. 재료지수(比)는 DM仃 지수들 중지 반의 특성을 나타내는 값으로, Id가 크면 조립질 지반 Id가 작으면 세립질 지반으로 분류된다.
본 연구에서는 연약지반 특성 파악을 위해 최근 많이 사용되고 있는 DMT 시험을 부산신항 점토 지반에 실시하였다. DMT는 Marchetti에 의해 1974년 처음 개발되었으며, 폭 95mm, 두께 15mm 크기의 관입체에 60mm 직경의 강철 멤브레인이 장착되어 있다.
가설 설정
Roque 등(1988)이 제안한 식 (8)은 계수 N。가 비 배수 전단 강도 추정에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 N값의 합리적인 결정을 위해 N와 DMT 지수들과의 상관관계를 분석하여 보았다.
제안 방법
CK0U 시험에서 구한 비배수 전단강도와 DMT에서 얻은 pi을 이용하여 역산된 N와 Id 또는 Ed간의 관계를 분석하였다. Nc-Id 및 Nc-Ed간에는 그림 10과 같이 선형적인 비례관계가 있는 것으로 나타났으며, 관계식은 식 (10)과 같이 표현된다.
본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도 추정 방법을 분석하기 위하여, 부산 신항만 시험 부지 2개소에서 DMT 및 베인 전단시험을 실시하였으며 74mm 피스톤 샘플러로 채취한 시료에 대해 CKoU 삼축압축시험을 실시하였다. DM仃시험 결과를 이용하여 비배수 전단강도 추정 방법 중 Su/o'v=Si(OCR)m을 이용한 방법(Marchetti, 1980)과 지지력공식을 이용한 방법(Roque 등, 1988)을 바탕으로 비배수 전단강도의 추정방법을 제안하였으며, 이 결과를 CKoU 삼축압축시험과 베인전단시험에서 얻은 비 배수 전단강도와 비교하여 보았다.
본 연구에서는 Su(CKU)와 |!Su(VST)에 대하여 각각 Kd를 이용한 추정식 1가지와, Nc를 이용한 추정식 2가지를 제시하였다. 비교결과에 의하면 제안된 추정식 모두 CKoU시험과 베인전단시험 결과를 비교적 정확히 추정을 할 수 있었으며, M를 이용한 방법이 Kd를 이용한 방법에 비해 상대적으로 더 정확한 추정값을 제시하였다.
기존에 제안된 방법들과 베인 및 삼축시험결과를 분석하고, 이를 바탕으로 비배수 전단강도 추정 방법들을 제안하였다. 본 연구에서는 DMT를 이용한 비 배수 전단 강도 추정방법에 대하여 다음과 같은 결론을 도출
식 (8)은 기본적으로 CPT를 이용한 비배수 전단 강도 추정식과 동일한 형태를 가지고 있으며, CPT 추정 방법에서는 강성지수가 증가함에 따라 콘계수가 증가하는 경향을 보인다(Vesic 1975). 따라서, 본 연구에서는 유사한 개념으로 N와 Id의 관계를 분석하였다
2절과 같은 과정으로 제안되었다. 베인 전단시험은 삼축시험이나 실제 현장의 파괴에 비해 변형속도가 크기 때문에 이러한 효과를 보정한 비배수 전단 강도를 기준으로 DMT 시험결과와 비교하였다. Kd를 이용하여 비배수 전단강도를 추정하기 위해서 4.
본연구에서는 자동베인시험 장비를 이용하여 심도 35m 까지 시험을 실시하였다. 베인전단시험에서 측정된 회전모멘트를 이용하여 비배수 전단강도를 산정하는 방법은 베인 주변의 전단응력분포에 따라 다르며, 본 연구에서는 식 (2)를 이용하여 비배수 전단강도를 산정하였다.
본 연구를 위해 부산 신항 북컨테이너터미널 현장에 120mx40m 크기의 시험 부지를 조성하였으며, 이를 3개 구간으로 나누어 DMT 및 베인전단시험을 실시하였다. 시험 부지는 수심 3m 정도의 바다였으나 현재는 컨테이너 부두 시공을 위해 6m 정도의 모래매립을 실시한 상태이며, 지반개량을 위한 연직배수재 타설 전 시험을 실시하였다 시추조사 등의 사전조사 결과 전 구간에서 유사한 지층특성이 관찰되었다.
본연구에서는 자동베인시험 장비를 이용하여 심도 35m 까지 시험을 실시하였다. 베인전단시험에서 측정된 회전모멘트를 이용하여 비배수 전단강도를 산정하는 방법은 베인 주변의 전단응력분포에 따라 다르며, 본 연구에서는 식 (2)를 이용하여 비배수 전단강도를 산정하였다.
지반을 분류하는 지표인 재료지수를 이용하여 DMT 관입 심도인 32m까지 지반을 분류하였다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 재료지수에 의한 지반의 분류는 실내시험의 결과와 일치하는 것으로 나타났으며, 심도 16m 정도에 얇은 실트 또는 모래층이 분포하는 것으로 추정하였다.
대상 데이터
시험 부지는 수심 3m 정도의 바다였으나 현재는 컨테이너 부두 시공을 위해 6m 정도의 모래매립을 실시한 상태이며, 지반개량을 위한 연직배수재 타설 전 시험을 실시하였다 시추조사 등의 사전조사 결과 전 구간에서 유사한 지층특성이 관찰되었다. 따라서 3개 구간 중 구간 2, 3의 점토층에 대하여 심도 32m 까지 DMT 시험을 수행하였으며, 실내시험을 위해 41m까지 연속적으로 불교란 시료 채취하였다. 그림 1은 시험 부지의 위치를 나타낸 것이다.
이론/모형
장점이 있다. 본 연구에서는 Marchetti(1980)가제안한 OCRm=(0.5KD)"5의 식을 사용하였으며, Si 은 CKoU시험과 베인전단시험 결과와 비교하여 각각 0.32와 0.22를 적용하였다.
일반적으로 베인 전단시험에 의한 비배수 전단강도는 변형속도가 빠를수록 크게 나타나므로(Torstensson, 1977; Weisel, 1973), 실제의 비배수 전단강도를 추정하려면 현장에서 베인 전단시험으로 측정한 비배수 전단강도를 보정하여야 한다. 본 연구에서는 비배수 전단강도를 보정하기 위해식 (3)과 같은 Bjerrum(1972)의 수정계수(n)를 사용하였다. 그림 7은 보정된 비배수 전단강도의 분포를 나타낸 것으로, 심도 30m 까지는 仏Su(vsT)/bv=0.
성능/효과
(2) 계수 Nc를 이용한 비배수 전단강도 추정방법의 경우, CKoU시험과 베인전단시험 결과를 이용하여 분석한 결과 Nc는 Id 또는 Ed와 선형 적 인 비례관계를 보였다. 제안된 Nc-Id 및 Nc-Ed간의 상관관계를 이용하면 지반특성이 반영된 N로부터 비배수 전단 강도를 산정할 수 있으며, 丿G만을 이용하는 방법에 비해 다양한 DMT 시험결과를 사용하는 장점이 있다.
식 (12)는 부산 신항 점토의 USu(VST)를 추정하기 위한 Nc-比 및 Nc-Ed간의 관계를 나타낸 식이다. 그림 13은 제안된 식을 이용하여 산정한 비배수 전단강도를 베인 전단시험 결과와 비교한 것이며, 제안된 방법에 의한 전단 강도의 추정이 비교적 정확한 값을 제시하는 것으로 나타났지만 그림 11의 SeCKU) 추정방법에 비해 상대적으로 정확도가 떨어지는 것이 관찰되었다.
표준편차를 산정한 것이다. 그림에 의하면 제안된 3 가지 추정 방법 모두 시험결과와 유사한 결과를 보이고 있으나, 표준편차를 비교하면 Id나 Ed를 이용하여 N를 추정하는 방법이 Kd를 이용하는 방법보다 상대적으로 정확한 것으로 나타났다.
제시하였다. 비교결과에 의하면 제안된 추정식 모두 CKoU시험과 베인전단시험 결과를 비교적 정확히 추정을 할 수 있었으며, M를 이용한 방법이 Kd를 이용한 방법에 비해 상대적으로 더 정확한 추정값을 제시하였다.
제안된 Nc-Id 및 Nc-Ed간의 상관관계를 이용하면 지반특성이 반영된 N로부터 비배수 전단 강도를 산정할 수 있으며, 丿G만을 이용하는 방법에 비해 다양한 DMT 시험결과를 사용하는 장점이 있다.
후속연구
33이하의 연약한 점토지역이다. 앞으로 OCR 에 의한 영향과 Nc・Id 및 Nc・Ed간의 상관관계에 대해서는 보다 다양한 조건에서 추가적인 연구가 필요하다.
김종국, 김영웅, 최인걸, 박영목 (2001), 'CPTu와 DMT를 이용한 인천국제공항 해성점토의 공학적 특성연구', 한국지반공학회 논문집, 제 17권 2호, pp.41-49
김주형, 김영웅, 조성민, 김명모 (2000), '인천국제공항 부지 해성 세립토에 대한 CPTU와 DMT 결과 비교', 한국지반공학회 논문집, 제 16권 6호, pp.23-33
변위용, 김영상, 이승래 (2004), 'Flat DMT를 이용한 국내 연약지반의 비배수 전단강도 추정 시 dudgidd을 미치는 요소들', 한국지반공학회 논문집, 제 20권 4호, pp.103-113
이영철, 김규종, 장우영, 정성교 (2006), '실내시험에 의한 부산점토의 비배수 전단강도 특성에 관한 연구', 한국지반공학회 2006 가을학술발표회 논문집, pp.1085-1096
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Torstensson, B. A. (1977), 'Time-Dependent Effects in the Field Vane Test', International Symposium on Soft Clay, Bangkok, pp.387-397
Vesic, A. S (1972), 'Expansion of Cavities in Infinite Soil Mass', J. Soil Mech. Found., Vol.98, No.3 pp.265-290
Weisel, C. E. (1973), 'Some Factors Influencing In Situ Vane Test Results', Proc. 8th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Moscow, Vol.1, pp.111-159
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