본 연구에서는 대형 챔버에 조성된 고결시료에 미니콘 관입시험과 딜라토미터 시험을 수행하고, 각 시험결과에 반영된 고결영향을 평가하였다. 시험결과 딜라토미터 시험이 콘관입시험보다 모래의 고결에 좀 더 민감하였으나, 두 시험 모두 관입주변의 고결결합을 파괴하기 때문에 고결모래의 변형특성을 정확히 평가할 수 없었다. 모래의 고결정도가 증가할수록 고결모래의 딜라토미터 계수와 콘선단저항의 비($E_D/q_c$)가 증가하였으나, 기존 연구와는 달리 고결모래와 미고결모래의 수평음력지수와 콘선단저항의 관계는 명확히 나타나지 않았다. 콘선단저항과 딜라토미터 횡방향구속 변형계수($M_D$)의 관계로부터 고결모래의 점착력과 횡방향구속 변형계수(M)를 평가하였다.
본 연구에서는 대형 챔버에 조성된 고결시료에 미니콘 관입시험과 딜라토미터 시험을 수행하고, 각 시험결과에 반영된 고결영향을 평가하였다. 시험결과 딜라토미터 시험이 콘관입시험보다 모래의 고결에 좀 더 민감하였으나, 두 시험 모두 관입주변의 고결결합을 파괴하기 때문에 고결모래의 변형특성을 정확히 평가할 수 없었다. 모래의 고결정도가 증가할수록 고결모래의 딜라토미터 계수와 콘선단저항의 비($E_D/q_c$)가 증가하였으나, 기존 연구와는 달리 고결모래와 미고결모래의 수평음력지수와 콘선단저항의 관계는 명확히 나타나지 않았다. 콘선단저항과 딜라토미터 횡방향구속 변형계수($M_D$)의 관계로부터 고결모래의 점착력과 횡방향구속 변형계수(M)를 평가하였다.
In this study, the relations of cone tip resistances (qc) and DMT indices of cemented sand are analyzed from a series of calibration chamber tests. The experimental results show that, with increasing the cementation level, three DMT indices also increase. The CPT and DMT do not appear to properly re...
In this study, the relations of cone tip resistances (qc) and DMT indices of cemented sand are analyzed from a series of calibration chamber tests. The experimental results show that, with increasing the cementation level, three DMT indices also increase. The CPT and DMT do not appear to properly reflect the cementation effect of sand, since the penetration induces the damage of cementation. Nevertheless, the DMT is more sensitive to deformation characteristics of cemented sand than CPT. It is also observed that the $E_D/q_c$ ratio of cemented sand is larger than that of uncemented sand. However, the $K_D-q_c/{\sigma}_v'$ relation is independant of cementation, unlike the result of previous study. In addition, this study evaluates the constrained modulus and cohesion intercept of cemented sand using the relation between cone resistance and dilatometer constrained modulus ($M_D$).
In this study, the relations of cone tip resistances (qc) and DMT indices of cemented sand are analyzed from a series of calibration chamber tests. The experimental results show that, with increasing the cementation level, three DMT indices also increase. The CPT and DMT do not appear to properly reflect the cementation effect of sand, since the penetration induces the damage of cementation. Nevertheless, the DMT is more sensitive to deformation characteristics of cemented sand than CPT. It is also observed that the $E_D/q_c$ ratio of cemented sand is larger than that of uncemented sand. However, the $K_D-q_c/{\sigma}_v'$ relation is independant of cementation, unlike the result of previous study. In addition, this study evaluates the constrained modulus and cohesion intercept of cemented sand using the relation between cone resistance and dilatometer constrained modulus ($M_D$).
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제안 방법
(5) 고결모래에 대한 콘관입시험과 딜라토미터 시험을 비교하여 모래의 고결정도를 평가하였다. 연직구속압으로 나누어진 점착력(WoJ)이 증가할수록 딜라토미터로 추정된 횡방향구속 변형계수(Md)와 콘선단저항의 비(Md/%)가 점차 증가하였다.
낙사가 완료된 시료의 초기 상대 밀도를 측정하고, 시료상부에 상부 플레이트 및 챔버셀을 조립한 후 연직구속압과 시료의 Ko 압밀을 위한 수평구속압을 가하였다. 가압에 의한 변위를 보정하여 조성된 시료의 최종 상대밀도를 결정하였다. Ko 상태 압밀을 위해 미 고결 시료의 경우 50~400kPa의 연직구속압과 Ko= 0.
반면 고결모래의 경우, 하중에 의한 고결결합의 파괴로 인해 시료의 간극비가 급격히 감소하는 항복점(yielding pomt)이 뚜렷이 1 발생하며, 미고결 모래에 비해 항복이전까지 하중에 대한 강성이 크게 나타난다 또한 시료의 석고함유율이 증가할수록 시료의 항복이 발생하는 연직구속압이 증가하였다. 고결모래의 횡방향구속 변형계수는 항복점까지의 하중-침하관계로부터 결정하였다.
기존 연구(이문주 등 2008b)에서 고결모래의 콘선단저항과 횡방향구속 변형계수가 결정되었으며, 본 연구에서는 동일한 고결시료에 딜라토미터 시험을 추가로 수행하여 각 시험결과를 비교하였다.
5% 함수비로 표면을 습윤시 킨 모래시료와 석고를 교반하여 석고입자를 모래표면에 부착시켜 낙사함으로써, 석고와 모래입자의 낙히속도차에 의한 재료 분리를 최소화하였다(Rad and Tumay 1986: Puppala 등 1995; 이문주 등 2008a). 낙사가 완료된 시료의 초기 상대 밀도를 측정하고, 시료상부에 상부 플레이트 및 챔버셀을 조립한 후 연직구속압과 시료의 Ko 압밀을 위한 수평구속압을 가하였다. 가압에 의한 변위를 보정하여 조성된 시료의 최종 상대밀도를 결정하였다.
따라서 본 연구에서는 콘선단저항과 딜라토미터 시험결과를 조합하여 고결모래의 횡방향구속 변형계수를 추정하였다’ 그림 12는 콘선단저항과 연직구속압으로 정규화된 M/Md의 관계로써, 미고결 모래와 고결모래의 관계가 확연히 구분되었다. 또한 고 결정도에 상관없이 고결모래의 M/MD-qc 관계는 동일하게 나타났 다.
시험결과로부터 고결모래의 딜라토미터 지수에 반영된 고결영향을 비교하고, 고결모래의 콘선단저항과 딜라토미터 지수의 관계를 분석하였다. 또한 콘선단저항과 딜라토미터 계수로부터 고결모래의 변형계수를 추정하고, 모래의 고결을 평가하기 위한 각 시험법의 적합성을 검토하였다.
레이너 시스템의 모래 낙하고와 기]폐율 그리고 porous plate의 장착유무를 조절하여 다양한 상대밀도의 미고결, 고결시료를 조성하였다. 균질한 고결시료 조성을 위해 0.
본 논문에서는 대형 챔버에 조성된 고결시료에 대한 미니콘 관입시험과 딜라토미터 시험으로 다양한 조건에서의 콘선단저항과 딜라토미터 지수를 측정하고, 고결모래의 콘선단저항과 딜라토미터 지수, 그리고 횡 방향 구속 변형계수와의 관계를 분석하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
본 연구에서 사용된 시험장비는 대형 미고결, 고결시료 조성을 위한 챔버시스템(KUCCS)과 조성된 시료의변형특성 평가를 위한 딜라토미터이다. 챔버시스템은 높이 1.
본 연구에서는 다양한 고결정도, 구속압, 상대 밀도를 갖도록 조성된 대형 챔버 고결시료에 딜라토미터 시험 과 미니콘 관입시험을 수행하였다. 시험결과로부터 고결모래의 딜라토미터 지수에 반영된 고결영향을 비교하고, 고결모래의 콘선단저항과 딜라토미터 지수의 관계를 분석하였다.
따라서 모래의 고결여부와 고 결정도를 평가하기 위하여 다양한 시험법을 복합적으로 적용하는 방법이 시도되고 있다. 본 연구의 결과로부터 고결이 콘관입시험과 딜라토미터 시험에 미치는 영향 정도가 다른 것으로 관찰되었으며, 본 연구에서는 고결모래의 콘선단저항과 딜라토미터 횡방향 변형계수를 비교하여 모래의 고결정도를 평가하였다.
고결시료의 하부에 30kPa의 주입압으로 탈기수를 주입한 후, 24시간 양생하여 시료의 고결을 유발하였다. 시료의 고결 정도는 석고함유율을 5, 7, 10%로 달리하여 조절하였다. 조성된 시료조건은 표 2와 같다.
조성된 대형 챔버 고결시료에 딜라토미터 시험 과 미니콘 관입시험을 수행하였다. 시험결과로부터 고결모래의 딜라토미터 지수에 반영된 고결영향을 비교하고, 고결모래의 콘선단저항과 딜라토미터 지수의 관계를 분석하였다. 또한 콘선단저항과 딜라토미터 계수로부터 고결모래의 변형계수를 추정하고, 모래의 고결을 평가하기 위한 각 시험법의 적합성을 검토하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 K-7 모래는 모암인 규석으로부터 인공적으로 파쇄된 석영질 모래로써, 입도분포와 기본물성은 그림 1, 표 1과 같으며, 평균입경은 0.17mm이고 통일분류법상 SP에 해당된다. 또한 전자주사현미경 (SEM)을 통하여 관찰된 모래입자를 분석한 결과, 중간 모난(subangular) 정도의 조도를 갖는 것으로 나타났다.
챔버에서는 레이너 시스템을 이용한 건조낙사법으로 다양한 상대밀도의 시료를 균등하게 조성한다. 사용된 레이너 시스템은 모래저장고(sand storage), 개폐판(shutter plate), extension tube, 분산체 등으로 구성되며, Choi(2008) 에 자세히 설명되어 있다.
챔버시스템은 높이 1.0m, 직경 1.2m의 챔버셀과 하부 피스톤, 그리고 각종 관입시험을 위한 이답터가 연결된 상판으로 구성되어 있다. 횡방향 경계조건을 조절할 수 있도록 측면의 챔버셀은 이중벽으로 구성되어 있고, 응력은 챔버의 내측셀, 외측셀, 그리고 하부 피스톤과 연결된 제어판에서 조절한다.
이론/모형
모래의 고결을 위해 도자기형재용 석고(GM-10)을 사용하였다. 본 석고는 물-석고비(표준혼수량) 40%로 혼합되어 습윤양생 될 경우 20Mpa의 압축강도를 발현하고 양생시 팽창율은 0.
성능/효과
(1) 고결은 딜라토미터 시험의 딜라토미터 계수(Ed), 수평응력지수(Kd), 재료지수(⑹를 모두 증가시켰다. 동일한 상대밀도와 구속압 상태의 미고결 모래와 비교하여, 고결은 딜라토미터 계수에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 고결이 재료지수에 미치는 영향이 가장 미미하였다.
(2) 동일한 석고함유율에서 고결모래의 딜라토미터 계수도 미고결 모래와 마찬가지로 콘선단저항과 선형관계로 나타났으나, 콘관입시험보다 딜라토미터 시험이 고결에 좀 더 민감하기 때문에, 석고함유율이 증가할수록 동일한 콘선단저항에서의 딜라토미터 계수가 더 크게 측정되었다.
(3) 동일한 상대밀도와 구속압에서 고결은 모래의 수평응력지수를 크게 증가시키지만, 기존 연구와는 달리시료의 고결정도에 따른 KD-qc/ov' 관계는 나타나지 않았다. 따라서 수평응력지수와 콘선단저항 관계는 모래의 고결을 평가할 수 없는 것으로 분석되었다.
(4) 시험결과, 콘관입시험과 딜라토미터 시험은 고결모래의 변형계수를 70~85%, 25-70% 과소평가하였다 따라서 기존의 미고결 사질토에 대한 상관관계는 고결모래의 변형계수 추정이 부적절한 것으로 판단된다.
증가시켰다. 동일한 상대밀도와 구속압 상태의 미고결 모래와 비교하여, 고결은 딜라토미터 계수에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 고결이 재료지수에 미치는 영향이 가장 미미하였다.
따라서 수평응력지수와 콘선단저항 관계는 모래의 고결을 평가할 수 없는 것으로 분석되었다.
17mm이고 통일분류법상 SP에 해당된다. 또한 전자주사현미경 (SEM)을 통하여 관찰된 모래입자를 분석한 결과, 중간 모난(subangular) 정도의 조도를 갖는 것으로 나타났다. 일반적으로 모래의 상대밀도와 콘선단저항은 반대 수상에서 선형관계로 표현된다(Jamiolkowski 등 1985, B히di 등 1986).
본 연구의 챔버시험으로 결정된 미고결, 고결된 K-7호사의 ED/pMOm'/pa)"의 관계를 그림 5에 나타내었다. 미고결 K-7호사와 마찬가지로 고결된 K-7호사의 경우에도 유사한 상대밀도에서(Om'/Pa)心 가 증가할수록 ED/pa는 선형으로 증가하였다 또한 동일한 유효응력 에서 모래 의 딜 라토미터 계수는 상대밀도와 석고함유율이 증가할수록 증가하였다 그림 5에서미고결 모래와는 달리 고결모래의 경우에는 입자사이의 고결결합의 영향으로 구속압이 0인 싱태에서도 딜라토미터 계수가 여전히 존재하는 것으로 관찰된다. 시험결과, 5% 고결시료의 딜라토미터 계수는 미고결 모래의 딜라토미터 계수보다 1.
6배 증가하였다. 즉 고결이 P。보다 R에 더 큰 영향을 미치고, 석고함유율이 높을수록 R)보다 日에 미치는 영향정도가 더 크게 증가하였으며, 이로 인해 Ko보다 Ed가 고결에 더 민감하다.
같이 변화하였다. 석고함유율이 증가할수록 동일 콘 선단 저항에 대해 고결모래의 Ed/地는 점차 증가하여 모래의 고결은 콘선단저항보다 딜라토미터 계수에 좀 더 민감한 것이 확인된다. 또한 동일한 석고함유율에서 모래의 콘선단저힝-이 증가할수록 고결모래의 Ed/%는점차 감소하였다.
시험결과 미고결 모래의 횡방향구속 변형계수는 딜라토미터 계수나 콘선단저항으로부터 기존의 제 안식을 이용하여 비교적 정확하게 예측되었다 반면, 관입시험은 주변의 고결결합을 파괴하기 때문에 현장 관입시험 결과로부터 기존 제안식을 이용하여 고결모래의 변형계수를 평가할 경우 상당히 과소평가하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 콘선단저항과 딜라토미터 시험결과를 조합하여 고결모래의 횡방향구속 변형계수를 추정하였다’ 그림 12는 콘선단저항과 연직구속압으로 정규화된 M/Md의 관계로써, 미고결 모래와 고결모래의 관계가 확연히 구분되었다.
미고결 K-7호사와 마찬가지로 고결된 K-7호사의 경우에도 유사한 상대밀도에서(Om'/Pa)心 가 증가할수록 ED/pa는 선형으로 증가하였다 또한 동일한 유효응력 에서 모래 의 딜 라토미터 계수는 상대밀도와 석고함유율이 증가할수록 증가하였다 그림 5에서미고결 모래와는 달리 고결모래의 경우에는 입자사이의 고결결합의 영향으로 구속압이 0인 싱태에서도 딜라토미터 계수가 여전히 존재하는 것으로 관찰된다. 시험결과, 5% 고결시료의 딜라토미터 계수는 미고결 모래의 딜라토미터 계수보다 1.8~3.1 배 증가하였다. 또한 7%, 10% 고결시료의 경우에는 각각 2.
따라서 상대밀도나 연직구속압보다 고결이 모래의 Kd에 더 큰 영향을 미치는것으로 판단된다. 시험결과, 5% 석고함유율에 의해 모래의 수평응력지수는 1.7~2.7배 증가하였으며, 7%, 10% 석고함유율에 의해 미고결 모래에 비해 각각 2.1-3.5, 2.6~4.3배의 수평응력지수 증가가 발생하였다.
후속연구
그러나 그림 10(b)에서 일차 원 압밀시험으로 측정된 변형계수와 고결모래의 딜라토미터 시험으로부터 보정된 변형계수를 비교한 결과, 딜라토미터는 본 연구에서 조성된 고결모래의 변형계수를 25~70% 과소평가하였다. 따라서, Marchetti(1980) 가 제안한 보정계수 Rm의 고결모래에 대한 적용성은 고결모래의 딜라토미터 시험에 대한 좀 더 다양한 시험 결과를 바탕으로 검토되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 이문주 등(2008b) 의 결과에서 Lunne and Christophersen (1983)의 제안식으로 변형계수를 추정할 경우, 고결된 K-7호사의 변형계수는 70-85% 정도 과소평가되었다.
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