[국내논문]정하중 및 동하중이 작용하는 연약지반의 거동특성(비교모형실험) Characteristic of a Soft Ground Behavior Subjected to Static and Dynamic Loads (A Study on the Model Test)원문보기
본 연구에서 준설매립지반과 같은 연약지반의 개량 시 장비의 연행하중이 지반에 미치는 영향을 파악하고자 2차원 모형재하시험을 실시하였다. 정하중 및 동하중은 각각 $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2$ 및 $0.04kg/cm^2$으로 압밀된 모형지반에 재하하였다. 압밀하중 $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2$ 및 $0.04kg/cm^2$으로 2달간 압밀시킨 후 각각의 압밀하중으로 인한 극한지 지력은 $0.16kg/cm^2,\;0.19kg/cm^2,\;0.24kg/cm^2$인 것을 얻을 수 있었다. 그리고 정하중시험의 침하량과 같아지는 지점의 동하중시험 시 에너지 값은 각각의 압밀하중에 대하여 $E=336{\sim}945kg{\cdot}cm,\;E=252{\sim}780kg{\cdot}cm$ 및$E=323{\sim}727kg{\cdot}cm$의 범위를 나타냈다. 같은 지반조건에서 정하중과 동하중이 각각 작용할 경우, Heaving량은 정하중보다 동하중 작용시 더 컸으며, 수평변위량은 정하중 시험에 비해 극히 미비하게 나타났다.
본 연구에서 준설매립지반과 같은 연약지반의 개량 시 장비의 연행하중이 지반에 미치는 영향을 파악하고자 2차원 모형재하시험을 실시하였다. 정하중 및 동하중은 각각 $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2$ 및 $0.04kg/cm^2$으로 압밀된 모형지반에 재하하였다. 압밀하중 $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2$ 및 $0.04kg/cm^2$으로 2달간 압밀시킨 후 각각의 압밀하중으로 인한 극한지 지력은 $0.16kg/cm^2,\;0.19kg/cm^2,\;0.24kg/cm^2$인 것을 얻을 수 있었다. 그리고 정하중시험의 침하량과 같아지는 지점의 동하중시험 시 에너지 값은 각각의 압밀하중에 대하여 $E=336{\sim}945kg{\cdot}cm,\;E=252{\sim}780kg{\cdot}cm$ 및$E=323{\sim}727kg{\cdot}cm$의 범위를 나타냈다. 같은 지반조건에서 정하중과 동하중이 각각 작용할 경우, Heaving량은 정하중보다 동하중 작용시 더 컸으며, 수평변위량은 정하중 시험에 비해 극히 미비하게 나타났다.
In the study a 2 dimensional model test was executed to grasp the effect of the taking load of equipments on the ground when improving a soft ground like dredging reclaimed ground. The static load and the dynamic load in the consolidated model ground was $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2\;and\;0.04kg/...
In the study a 2 dimensional model test was executed to grasp the effect of the taking load of equipments on the ground when improving a soft ground like dredging reclaimed ground. The static load and the dynamic load in the consolidated model ground was $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2\;and\;0.04kg/cm^2$ respectively. After consolidating far two months by consolidation load of $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2\;and\;0.04kg/cm^2$ respectively, the ultimate bearing capacity was $0.16kg/cm^2,\;0.19kg/cm^2,\;0.24kg/cm^2$ respectively. And the energy price of dynamic load test at the same point as the settlement of static load test indicated $E=336{\sim}945kg{\cdot}cm,\;E=252{\sim}780kg{\cdot}cm\;and\;E=323{\sim}727kg{\cdot}cm$ for each consolidation load. When the static load and the dynamic load operated at the same ground condition, the heaving quantity was bigger in the case of the dynamic load than in the case of the static load, and the horizontal displacement quantity the in the case of dynamic load was exhibited very deficiently compared to the quantity in the case of static load test.
In the study a 2 dimensional model test was executed to grasp the effect of the taking load of equipments on the ground when improving a soft ground like dredging reclaimed ground. The static load and the dynamic load in the consolidated model ground was $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2\;and\;0.04kg/cm^2$ respectively. After consolidating far two months by consolidation load of $0.02kg/cm^2,\;0.03kg/cm^2\;and\;0.04kg/cm^2$ respectively, the ultimate bearing capacity was $0.16kg/cm^2,\;0.19kg/cm^2,\;0.24kg/cm^2$ respectively. And the energy price of dynamic load test at the same point as the settlement of static load test indicated $E=336{\sim}945kg{\cdot}cm,\;E=252{\sim}780kg{\cdot}cm\;and\;E=323{\sim}727kg{\cdot}cm$ for each consolidation load. When the static load and the dynamic load operated at the same ground condition, the heaving quantity was bigger in the case of the dynamic load than in the case of the static load, and the horizontal displacement quantity the in the case of dynamic load was exhibited very deficiently compared to the quantity in the case of static load test.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 모형재하 실험장치를 이용하여 동일한 압밀조건 하에서의 정하중 및 동하중에 작용했을 때 파괴 양상 및 지반의 변형거동을 일관성 있게 파악하고자 한다.
제안 방법
본 연구에서 충격하중을 환산하기 위하여 먼저 정하중실험에서 나오는 결과 값인 변위 양상, 파괴형태 및 침하량을 구한다. 그리고 에너지 보존법칙을 이용하여 정하중 실험을 통하여 구한 침하량과 충격거리를 이용하여 중격계수를 구하고, 이를 정하중에 곱해줌으써 충격하중으로 환산하였다.
구한다. 그리고 에너지 보존법칙을 이용하여 정하중 실험을 통하여 구한 침하량과 충격거리를 이용하여 중격계수를 구하고, 이를 정하중에 곱해줌으써 충격하중으로 환산하였다.
02kg/cm2, 0.03kg/cm2, OOHtg/cn?로 재하판을 두고 추를 이용하여 약 두 달간 압밀을 시킨 후 1차 압밀이 종료된 것을 확인한 후 실험을 실시하였다.
4mm, 길이 180mm 크기의 아크릴 봉을 이용하여 연성기초를 재연하였다. 재하 시 성토구조물 자체의 파괴를 방지하고 성토 재의 유연성을 갖고 횡방향으로 무너져 하중이 편심 또는 분산되는 것을 방지하기 위해 아크릴봉에 아크릴실로 엮어서 사용하였다. 그림 2와 같이 7단으로 쌓아 위에 재하판을 놓고 가압하여 연성기초의 기능이 발휘되도록 하였다.
방지하기 위하여 강봉에 추를 장착할 수 있도록 하였다. 추의 두께는 1mm, 2mm, 3mm로 되어 있어 원하는 하중을 줄 수 있게 되어 있다.
3.1 정하중의 재하
하중 재하는 같은 하중으로 총 6개의 모형토조시험을 실시하였다
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모형지반은 높이 30cm, 폭 60cm인 실험지반을 완성하고, 모형지반의 표면부 아크릴판을 떼어내고 국수가닥을 이용하여 정사각형 2cmx 2cm로 mesh(그림 4)를 일정하게 형성한 후 조립하였다. 그리고 하중재하는 Terzaghi 지지력공식에 의해서 재하 하중 값을 구하여 하중재하는 5단계로 단계성토하였다. 하중증가에 따라 지반의 연직 및 수평 변위를 관측하기 위하여 국수가닥을 이용하여 격자망을 설치하여 상대 변위, 파괴양상, 침하량을 측정하였다.
그리고 하중재하는 Terzaghi 지지력공식에 의해서 재하 하중 값을 구하여 하중재하는 5단계로 단계성토하였다. 하중증가에 따라 지반의 연직 및 수평 변위를 관측하기 위하여 국수가닥을 이용하여 격자망을 설치하여 상대 변위, 파괴양상, 침하량을 측정하였다.
같은 지반응력 조건으로 만들어진 연약지반 상에 정하중이 작용할 때 구한 침하량 값과 2.54cm침하 시 허용지지력 값을 이용하여 정하중을 충격하중으로 환산하고, 단위높이 10cm에 하중을 자유 낙하시켜 정하중에서 구한 침하량과 같은 침하량일 때 낙하횟수와 에너지를 측정하여 그때의 지반변위양상을 관찰하였다.
각기 다른 하중 0.02kg/cm2, 0.03kg/cm2, 0.04kg/cm2 로 압밀된 지반에 정하중과 충격하중이 작용하는 경우를 비교모형실험을 행하였다. 실험결과 다음과 같은 결과를 도출할 수 있었다.
정하중시험에서 구한 허용지지력값과 높이 10cm에서 n회 만큼 자유낙하 시켜 충격하중으로 환산하여 구한 에너지 값을 비교.분석하였다.
대상 데이터
시료는 전라남도에는 있는 광양.율촌 현장에서 채취한 해성점토를 아크릴 통에서 교반기를 사용하여 점토 덩어리(Clay Balls)없이 균질하게 파쇄 분산시킨 후 함수비 200%정도를 혼합하여 현탁한 상태를 만들었다.
시료는 전라남도에는 있는 광양.율촌 현장에서 채취한 해성점토를 아크릴 통에서 교반기를 사용하여 점토 덩어리(Clay Balls)없이 균질하게 파쇄 분산시킨 후 함수비 200%정도를 혼합하여 현탁한 상태를 만들었다. 모형 토조의 아래 부분은 표준사로 포설하고, 배수구를 만들고, 배수지를 토조 아크릴부분만 제외하고 압밀을 자연스럽게 유도하도록 하였다.
전면의 아크릴판과 보조 강재는 분해할 수 있도록 볼트로 체결되어 있으며, 하부에 Drain cock을 두어 배수가 가능토록 되어 :있다(그림 1). 모형지반에 하중을 가하기 위해서 지름 5.4mm, 길이 180mm 크기의 아크릴 봉을 이용하여 연성기초를 재연하였다. 재하 시 성토구조물 자체의 파괴를 방지하고 성토 재의 유연성을 갖고 횡방향으로 무너져 하중이 편심 또는 분산되는 것을 방지하기 위해 아크릴봉에 아크릴실로 엮어서 사용하였다.
연약지반 상에 아크릴 봉으로 엮은 연성기초를 압밀 하중이 각각 0.02k以cm% 0.03k以cm% O.Olkg/cnS로 과압밀된 시료를 사용하였다. 모형지반은 높이 30cm, 폭 60cm인 실험지반을 완성하고, 모형지반의 표면부 아크릴판을 떼어내고 국수가닥을 이용하여 정사각형 2cmx 2cm로 mesh(그림 4)를 일정하게 형성한 후 조립하였다.
성능/효과
압밀하중 0.02kg/cm2, 0.03kg/cm2, 0.04 kg/cm2 에서 총 소요되는 충격횟수는 45회, 30회 18회로, 과 압밀 하중으로 생성된 지반에서는 극한지지력에 비해 작은 중량 낙하횟수로도 큰 침하가 발생한다는 것을 알 수 있었고, 극한지지력에 비해 지반이 연약할수록 소성 거동하여 동하중 작용 시 안정되는 것을 실험을 통해 알 수 있었다.
S. 2 달간 압밀시켜 압밀하중에 따른 단계하중 작용 시침하량을 구하고 극한지지력으로 0.16kg/cm2 , 0.19 kg/cm2 , 0.24kg/cm2 값을 구할 수 있었다.
(2) 정하중시험 시 구한 침하량과 2.54cm 침하 시 허용지지력 값을 이용하여 정히중을 중격하중으로 환산하고, 10cm에서 하중을 자유낙하시켜 정하중에서 구한 침하량과 같은 침하량일 때의 낙하횟수를 기록하였고 에너지를 계산할 수 있었다.
(3) 연직침하 양상에서 볼 수 있듯이 정하중시험 때 보다는 동하중시험을 실시한 경우 heaving량이 더 많아졌고, 수평변위양상은 정하중시험에 비해 극히 미비하게 나타났다.
(4) 압밀하중 0.02kg/cm2, 0.03kg/cm2 , 0.04kg/cm2에서 총 소요되는 충격횟수는 45회, 30회 18회로 정규 압밀로 생성된 지반에서는 허용지지력에 비해 작은 중량 낙하횟수로도 큰 침하가 발생한다는 것을 알 수 있었고, 허용지지력에 비해 지반이 연약할수록 소성 거동하기 때문에 연약지반일수록 동하중 작용 시 안정되는 것을 실험을 통해 알 수 있었다.
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