느슨한 준설 매립층은 아주 작은 지진동으로 인해 액상화가 발생하는 경우가 있다. 새만금 준설토의 액상화 거동특성을 반복삼축압축시험에 의해 조사하였고, 타 문헌에서의 다른 모래의 액상화 특성과 비교하였다. 조사를 위해 상대밀도의 변화에 따른 일련의 비배수 반복삼축압축시험이 압밀구속압을 달리하여 수행되었다. 연구결과 반복응력은 압밀구속압에 따라 선형적으로 증가하나, 반복응력을 압밀구속압으로 무차원화한 반복응력비는 일정한 값을 보인다. 또한, 상대밀도의 증가에 따라 반복응력비는 선형적으로 증가하나, 문헌조사에 의한 다른 모래에 비해 액상화에 취약한 특성을 보인다.
느슨한 준설 매립층은 아주 작은 지진동으로 인해 액상화가 발생하는 경우가 있다. 새만금 준설토의 액상화 거동특성을 반복삼축압축시험에 의해 조사하였고, 타 문헌에서의 다른 모래의 액상화 특성과 비교하였다. 조사를 위해 상대밀도의 변화에 따른 일련의 비배수 반복삼축압축시험이 압밀구속압을 달리하여 수행되었다. 연구결과 반복응력은 압밀구속압에 따라 선형적으로 증가하나, 반복응력을 압밀구속압으로 무차원화한 반복응력비는 일정한 값을 보인다. 또한, 상대밀도의 증가에 따라 반복응력비는 선형적으로 증가하나, 문헌조사에 의한 다른 모래에 비해 액상화에 취약한 특성을 보인다.
In reclaimed loose sandy layer with dredged soil, liquefaction by the small scale earthquake coud be occurred easily. A study has been carried out to investigate the Liquefaction characteristic on Saemangeum dredged sandy soil, and compared with other results from the literature investigation. A ser...
In reclaimed loose sandy layer with dredged soil, liquefaction by the small scale earthquake coud be occurred easily. A study has been carried out to investigate the Liquefaction characteristic on Saemangeum dredged sandy soil, and compared with other results from the literature investigation. A series of undrained cyclic triaxial compression tests were performed on dredged sandy soil of Seamangeum area. The tests were performed at the three different initial relative densities(namely 30%, 50%, 70%), different cyclic stress ratio and different consolidation stress condition. The results of this study showed that cyclic stresses (${\sigma}_d$) increased linearly with increase of consolidation ratio, but the stress ratios (${\sigma}_d/2{\sigma}^{\prime}{_c}$) were almost same. The stress ratios were increased almost linearly with increase of relative density. Compared with other sandy soil, Saemangeum dredged sandy soil showed relatively weak liquifaction characteristics.
In reclaimed loose sandy layer with dredged soil, liquefaction by the small scale earthquake coud be occurred easily. A study has been carried out to investigate the Liquefaction characteristic on Saemangeum dredged sandy soil, and compared with other results from the literature investigation. A series of undrained cyclic triaxial compression tests were performed on dredged sandy soil of Seamangeum area. The tests were performed at the three different initial relative densities(namely 30%, 50%, 70%), different cyclic stress ratio and different consolidation stress condition. The results of this study showed that cyclic stresses (${\sigma}_d$) increased linearly with increase of consolidation ratio, but the stress ratios (${\sigma}_d/2{\sigma}^{\prime}{_c}$) were almost same. The stress ratios were increased almost linearly with increase of relative density. Compared with other sandy soil, Saemangeum dredged sandy soil showed relatively weak liquifaction characteristics.
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제안 방법
대상토의 최대･최소 상대밀도는 노건조한 대상토를 조개껍질 등 이물질을 제거하기 위하여 #40번체를 통과한 시료만을 이용하여 비점성토의 상대밀도 시험방법(KSF2345)으로 시험을 실시하였다. 반복삼축시험에 사용한 상대밀도 30%, 50%, 70%의 밀도와 최대･최소밀도를 표 2에 정리하였다.
대상토를 조개껍질등과 같은 이물질을 제거하기 위해서 #40번체를 통과한 시료만을 사용하였다. 상대밀도실험을 통하여 해당 상대밀도에 대한 시료부피에 대한 질량을 구하여 놓는다. 하부 페디스탈 저부에 고무 멤브레인을 씌우고 O-ring 2개로 봉한 후, 고무 멤브레인으로 한번 더 봉하였다.
고무 멤브레인을 진공성형상자에 씌운 후 진공압을 가해 고무 멤브레인 진공성형상자에 밀착되게 하였다. 시료는 총 5층으로 나누어 각층마다 그림 3과 같이 낙하고가 없이 미리 정해진 질량만큼 퇴적시키고 멤브레인 각층에 미리 표시된 선을 목표로 대칭적으로 성형상자에 미세하게 충격을 가하는 방법으로 필요한 상대밀도로 제작하였다.
압밀이 종료된 후 배수밸브를 잠그고 비배수 반복삼축시험을 실시하였다. 진동주기(Frequency)는 일본 지반공학회(2000)기준(JGS 0541-2000) 0.
그러나, 실내 반복삼축압축에 의한 세부적인 액상화특성에 대해서는 그 연구가 충분하다고 할 수 없다. 이와 같은 배경 하에 국내의 대표적 준설매립지반인 새만금 준설토에 대하여 반복삼축 시험을 통해 상대밀도와 구속압의 변화에 따른 전단특성을 검토하고 액상화 강도에 미치는 영향을 검토하였다.
대상 데이터
대상토를 조개껍질등과 같은 이물질을 제거하기 위해서 #40번체를 통과한 시료만을 사용하였다. 상대밀도실험을 통하여 해당 상대밀도에 대한 시료부피에 대한 질량을 구하여 놓는다.
이론/모형
그림에서 외부의 긴 파선은 액생화 발생 가능성이 큰 범위이고, 내부의 짧은 파선은 액상화의 가능성이 매우 높은 범위를 나타내고 있다. 대상토의 최대･최소 상대밀도는 노건조한 대상토를 조개껍질 등 이물질을 제거하기 위하여 #40번체를 통과한 시료만을 이용하여 비점성토의 상대밀도 시험방법(KSF2345)으로 시험을 실시하였다. 반복삼축시험에 사용한 상대밀도 30%, 50%, 70%의 밀도와 최대･최소밀도를 표 2에 정리하였다.
시료에 20kPa의 부압을 가한 후 성형상자를 제거하고 압력실을 조립하고 압력실에 물을 채운다. 물이 완전히 시료에 잠기면 그림 4와 같이 이중 부압법을 사용하여 시료를 포화시켰다. 포화가 완료되면 간극수압계수 B값을 측정하고 0.
압밀이 종료된 후 배수밸브를 잠그고 비배수 반복삼축시험을 실시하였다. 진동주기(Frequency)는 일본 지반공학회(2000)기준(JGS 0541-2000) 0.1～1.0Hz의 범위인 0.1Hz으로 모든 실험을 실시하였으며, 진동하중은 응력제어방식으로 하였고, 사용된 진동파형은 Sine파형이다. 액상화의 발생은 간극수압과 압밀구속압의 비가 95% 이상이고 양진폭 변형률이 5%이상 시점을 액상화 발생 시점으로 결정하였다.
성능/효과
1. 압밀구속압의 변화에 대한 반복응력은 선형적으로 증가하나, 압밀구속압으로 무차원화하면 반복응력비는 거의 변화가 없다.
2. 양진폭변형률 5%, 반복횟수 10회 때의 반복응력비는 상대밀도 30%에서는 0.132, 상대밀도 50%에서는 0.155, 상대밀도 70%에서는 0.213로 나타나, 상대밀도가 커질수록 액상화는 대략적으로 선형적으로 증가하고, 양진폭변형률 10%에서도 유사한 양상을 보인다.
3. 액상화 응력비와의 상대밀도와의 상관관계는 Tanimoto가 제안한 σd/2σ′c = 46×10-3×Dr보다 다소 완만한 기울기를 보인다.
4. 상대밀도 50%의 경우, 액상화 응력비와 반복횟수와의 관계에서 여러 다른 모래와 비교할 때, 새만금 준설토는 가장 작은 액상화 응력비를 나타낸다.
5. 새만금 준설토는 다른 모래와 비교해 볼 때, 평균입경과 입도분포가 액상화에 가장 취약한 값과 분포를 지니고 있어, 액상화 강도가 상대적으로 작은 것으로 나타나고 있다.
이 그림에 나타낸 데이터는 서로 다른 상대밀도에서 구한 결과를 그림 14 또는 식 (1)을 이용하여 모든 데이터를 상대밀도 50%의 값으로 환산한 결과이다. 결과는 상당히 분산되어 있으나, 새만금 준설토는 센겐야마(Sengenyama) 모래의 경우와 유사한 액상화 강도를 갖고 있는 것으로 나타나고 있고, 그림 중 새만금 준설토와 함께 액상화에 취약한 특성을 보이고 있다. 새만금 준설토가 액상화에 취약한 특성을 보이는 것은 입도분포가 그림 1과 같이 액상화 가능성이 큰 구간에 속해 있다는 점과 그림 16의 평균입경과 액상화에 필요한 응력비 관계에서 알 수 있듯이 균등계수가 5보다 작을 때 평균입경이 약 0.
그림 16은 30회의 반복재하에서 액상화에 필요한 응력비를 평균입경에 대해 정리한 것으로 50%의 상대밀도로 환산한 결과이다. 상당히 데이터가 분산되어 있으나 상대밀도가 일정하다고 하더라고 액상화 저항력은 대략적으로 평균입경 D50이 0.1정도의 모래가 가장 작고 이보다 크거나 작은 평균입경에서는 다소 증가하는 경향을 보이고 있다는 것을 알 수 있다. 이 결과는 상대밀도가 일정할 경우 평균적인 입경이 변하면 액상화저항력의 차가 발생한다는 것을 말해주고 있고, 상대밀도 자체가 액상화의 난이도와 관계를 지을 수 있는 모래의 다짐정도를 정확히 표현할 수 있다고 할 수 없음을 보여주고 있다.
1정도의 모래가 가장 작고 이보다 크거나 작은 평균입경에서는 다소 증가하는 경향을 보이고 있다는 것을 알 수 있다. 이 결과는 상대밀도가 일정할 경우 평균적인 입경이 변하면 액상화저항력의 차가 발생한다는 것을 말해주고 있고, 상대밀도 자체가 액상화의 난이도와 관계를 지을 수 있는 모래의 다짐정도를 정확히 표현할 수 있다고 할 수 없음을 보여주고 있다. 石原(1976)는 액상화와 관련된 모래의 다짐정도는 상대밀도보다 여유간극비(e-emin)를 이용하는 것이 보다 적절하다고 제안하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2006년의 경우 규모 3.0이상의 지진이 발생한 횟수는?
0이상의 지진이 발생하는 횟수가 뚜렷하게 증가하는 양상을 보이고 있으며, 특히 2006년의 경우 규모 3.0이상의 지진이 발생한 횟수는 연평균 횟수인 24회의 2배에 달하는 50회가 발생하여 우리나라도 지진에 대하여 반드시 안전한 지역이라고 할 수 없게 되었다. 한편, 최근 공업단지나 공항 등의 대규모의 건설부지 마련을 위해 해안을 매립하는 사례가 증가하고 있는데, 특히 느슨한 사질토로 지반을 매립할 경우, 작은 규모의 지진에 의해서도 액상화 현상이 발생하여 큰 피해가 발생할 수 있으므로 연약한 매립지반의 경우 액상화에 대한 연구 및 대책이 필요하고, 이와 같은 이유로 부분적으로 액상화에 대한 연구가 진행되고 있다(정두영, 1994; 최두헌, 2000; 최윤응, 1988; 황대진, 1993).
반복삼축시험을 이용한 새만금준설토의 액상화 거동특성의 연구 결과 도출한 주요 결론 중 새만금 준설토는 다른 모래와 비교해 볼 때 어떤 결론이 나왔는가?
5. 새만금 준설토는 다른 모래와 비교해 볼 때, 평균입경과 입도분포가 액상화에 가장 취약한 값과 분포를 지니고 있어, 액상화 강도가 상대적으로 작은 것으로 나타나고 있다.
Mogami와 Kubu는 모래의 액상화를 어떻게 정의했는가?
Mogami와 Kubu(1953)는 포화된 모래에 진동을 가하는 실험을 통하여 포화모래의 강도가 진동에 의해 크게 감소한다는 것을 확인하였고 이러한 현상을 모래의 액상화라고 정의하였다. 그 후 1964년 Alaska에서 발생한 Good Friday지진(규모 9.
참고문헌 (13)
기상청 (2006), "지진연보".
정두영 (1994), 해성실트질 모래지반의 지진시 액상화예측에 관한 연구, 박사학위논문, 전북대학교.
한국 지진공학회 (1997), 내진설계기준 연구(II), 한국건설기술연구원, 건설교통부, pp.29-41.
황대진 (1993), "실트질을 포함하는 모래질 흙의 액상화강도에 관한 연구", 대한토목학회 논문집, pp.243-252.
石原 ？而 (1976), 土質動力？の基礎, 鹿島出版？
日本 地盤工？？ (2000), 土質試？の方法と解？ 第1回改訂版.
Ishihara, K. (1977), "Simple Method of Analysis for Liquefaction of Sand Deposits during Earthquakes", Soil and Found., Vol.17, No.3.
Mogami, t. and Kubo, K. (1953), "The Behavior of Soil during Vibration", Proceedings, 3rd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Zurich, Vol.1953, pp.152-155.
Seed, H. B. and Idriss, I. M. (1971), "Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potentail", Journal of Soil Mechanics and Foundation, ASCE, Vol.93, No.Sm3, 1971, pp.1249-1273.
Tanimoto,K. and Suga, Y. (1971), "Liguefying Process of Saturated Sand Subjected to Dynamic Loading", 4th Asian Regional Conference on Soil Mech. and Found. Eng, Bankok, Vol.1, pp.235-239.
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