[논문]탄성계수 및 간극비 평가를 위한 현장 관입형 탄성파 및 전기비저항 프로브

윤형구; 김동휘; 이우진; 이종섭

doi:10.12652/ksce.2010.30.2c.085

탄성계수 및 간극비 평가를 위한 현장 관입형 탄성파 및 전기비저항 프로브
Field Elastic Wave and Electrical Resistivity Penetrometer for Evaluation of Elastic Moduli and Void Ratio 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, C. 지반공학, 터널공학, v.30 no.2C, 2010년, pp.85 - 93

윤형구 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 김동휘 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 이우진 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 이종섭 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
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전단 강성은 지반 거동을 이해하기 위한 필수적인 요소로 인식되고 있으며, 특히 탄성계수 및 간극비는 구조물의 기본적인 설계 정수로서 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 전단파와 압축파 같은 탄성파 및 전기비저항 측정이 가능한 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(FVRP)를 개발하고, 이를 이용하여 대상지반의 탄성계수 및 간극비를 산정하는 것이다. 압축파 및 전단파는 각각 피에조 디스크 엘리먼트와 벤더 엘리먼트를 이용하여 측정하였다. 그리고 전기비저항은 소형 전기비저항 측정 프로브를 제작하여FVRP 선단에 설치하여 측정하였다. 개발된 장비는 실내의 대형토조와 현장에 적용되었다. 대형 토조실험의 경우, 모래와 점토를 슬러리 상태에서 혼합하여 지반을 조성한 후 상재하중을 가하여 조성된 지반을 압밀 시킨 후 진행되었으며, 탄성파 및 전기비저항의 측정은 매 심도 1cm 간격으로 수행되었다. 현장 실험은 남해안 지역에서 수행되었으며, 탄성파 및 전기비저항 측정은 관입심도 6m부터 20m까지 10cm 간격으로 수행하였다. 토조 및 현장 실험을 통해 측정된 탄성파와 전기비저항은 이론적인 관계식을 이용하여 탄성계수 및 간극비로 환산되었다. 탄성파와 전기비저항을 이용한 간극비는 부피를 이용하여 산정한 간극비와 유사한 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발된 탄성파와 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 FVRP는 연약지반의 탄성계수 및 간극비 산정에 유용한 장비가 될 수 있음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

The shear stiffness has become an important design parameter to understand the soil behavior. In particular, the elastic moduli and void ratio has been considered as important parameters for the design of the geotechnical structures. The objective of this paper is the development of the penetration type Field Velocity and Resistivity Probe (FVRP) which is able to assess the elastic moduli and void ratio based on the elastic wave velocities and electrical resistivity. The elastic waves including the compressional and shear wave are measured by piezo disk elements and bender elements. And the electrical resistivity is measured by the resistivity probe, which is manufactured and installed at the tip of the FVRP. The penetration tests are carried out in calibration chamber and field. In the laboratory calibration chamber test, after the sand-clay slurry mixtures are prepared and consolidated. The FVRP is progressively penetrated and the data are measured at each 1 cm. The field experiment is also carried out in the southern part of Korea Peninsular. Data gathering is performed in the depth of 6~20 m at each 10 cm. The elastic moduli and void ratio are estimated based on the analytical and empirical solutions by using the elastic wave velocities and electrical resistivity measured in the chamber and field. The void ratios based on the elastic wave velocities and the electrical resistivity are similar to the volume based void ratio. This study suggests that the FVRP, which evaluates the elastic wave velocities and the electrical resistivity, may be a useful instrument for assessing the elastic moduli and void ratio in soft soils.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 기존의 전단파만을 측정할 수 있는 제한적인 탐사 영역을 벗어나 전단파, 압축파, 그리고 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(Field Velocity and Resistivity Probe: FVRP)를 개발하고 적용하고자 한다. FVRP 장비의 구체적인 형상, 제원, 측정시스템 등은 다음과 같다.
본 논문에서는 탄성파 및 전기비저항를 이용하여 탄성계수및 간극비 산정법의 이론적 배경을 설명 한 후, FVRP의 개발과정, 장비형상 및 특징을 서술하였다. 개발된 장비의 검증을 위하여 수행한 실내 관입실험과 현장실험에 대한 내용및 결과도 기술하였으며, 각 실험에서 얻은 결과값을 이용하여 탄성계수 및 간극비로 나타내었다.
본 연구에서는 기존에 개발된 전단파 측정용 장비를 개량하여 압축파 및 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(Field Velocity and Resistivity Probe: FVRP)를 소개하였다. 탄성파는 피에조 디스크 엘리먼트(PDE)와 벤더 엘리먼트(BE)를 이용하여 측정하였으며, 전기 저항은 전기비저항 프로브(RP)를 제작하여 이용하였다.

가설 설정

는 각각 입자의 밀도, 물의 밀도, 물의 체적 탄성 계수, 그리고 흙의 포아송 비를 의미한다. 식 (4)는 Biot(1956a)이 선형 poroelasticity 이론을 토대로 제안한 식을 통해 유도 되었으며, 입자 사이에 존재하는 물의 소산 영향을 최소화 시키기 위하여 저주파수(low frequency) 영역으로 가정하였다. 저주파수 영역은 탄성파의 전파시 흙 입자와 물의 상대적인 변위가 동일하다는 가정(Miura et al.

제안 방법

FVRP 현장관입실험은 그림 9와 같이 관입깊이 6.0m까지 선굴착을 수행한 후 케이싱을 설치 한 지역에서, 10.0cm 간격으로 관입심도 20.0m까지 수행되었다. 측정된 탄성파 및 전기저항은 실내 실험에서 적용한 동일한 분석방법을 이용하여 압축파 속도, 전단파 속도 그리고 전기비저항으로 환산하였다.
본 연구에서 사용한 PDE는 장비의 프레임 폭과 길이를 고려하여 직경 19mm인 PDE를 FVRP 프로임의 크기와 동일하게 절단하여 사용하였고, BE도 장비 형상에 맞춰 7mm × 6mm(가로 × 세로) 치수로 제작되었다. PDE 와 BE는 모두 동축 케이블을 통해 연결 되었으며, 신호의 전기적인 잡음 및 누화현상(cross-talk)을 억제하기 위해 전도성 페인트를 이용하여 접지하였다. 또한 트랜스듀서간의 직접적인 파의 전파를 최소화 하기 위해 에폭시와 실리콘의 혼합재를 이용하여 트랜스듀서를 고정하였다.
가압 상태에서 실험을 진행하기 위하여 롯드 직경보다 크기(폭)가 큰 FVRP는 시료 조성시 토조안에 미리 설치하였으며, 압밀 이후에는 롯드만을 연결하여 관입하면서 실험을 진행하였다. 즉, 관입실험은 그림 4와 같이 관입 깊이 20cm 부터 시작하여 매심도 1cm 간격으로 50cm까지 관입하였으며, 측정된 탄성파 주상도는 그림 5에 나타내었다.
본 논문에서는 탄성파 및 전기비저항를 이용하여 탄성계수및 간극비 산정법의 이론적 배경을 설명 한 후, FVRP의 개발과정, 장비형상 및 특징을 서술하였다. 개발된 장비의 검증을 위하여 수행한 실내 관입실험과 현장실험에 대한 내용및 결과도 기술하였으며, 각 실험에서 얻은 결과값을 이용하여 탄성계수 및 간극비로 나타내었다. 끝으로 탄성파 속도와 전기비저항으로 도출된 간극비와 부피로 계산한 간극비를 비교하여 본 연구에서 소개한 FVRP 장비의 신뢰성을 평가하였다.
시료조성 후 이틀간 약 50kPa의 압력으로 가압하여 시료를 안정화 시켰다. 그후 100kPa, 150kPa, 그리고 최종적으로 200kPa까지 단계적으로 가압을 하였으며, 60일간 압밀을 진행하였다.
FVRP는 기존에 개발된 FVP 형상을 기초로 전단파와 압축파 트랜스듀서 그리고 전기비저항 프로브가 설치 될 수 있도록 개량되었다. 기존의 FVP 형상과 유사하게 제작된 FVRP는 현장 관입용 롯드(rod)가 상부에 연결되어 현장 관입 장비를 통하여 지반 탐사가 가능하도록 설계 하였다. 블레이드 양쪽에는 발진 및 수신 압축파, 전단파 트랜스듀서가 부착 될 수 있도록 2개의 프레임이 연결되어 있으며, 프레임 하부에는 전기비저항 프로브가 설치되도록 제작 하였다.
개발된 장비의 검증을 위하여 수행한 실내 관입실험과 현장실험에 대한 내용및 결과도 기술하였으며, 각 실험에서 얻은 결과값을 이용하여 탄성계수 및 간극비로 나타내었다. 끝으로 탄성파 속도와 전기비저항으로 도출된 간극비와 부피로 계산한 간극비를 비교하여 본 연구에서 소개한 FVRP 장비의 신뢰성을 평가하였다.
, 2003). 또한 탄성파 속도 및 전기비저항은 기존 연구를 통해 제안된 식(Archie, 1942; Foti et al., 2002)을 이용하여 간극비로 산정 가능하며, 부피비를 이용하여 산정된 간극비와 비교를 통해 측정된 데이터의 신뢰성을 검증하였다.
PDE 와 BE는 모두 동축 케이블을 통해 연결 되었으며, 신호의 전기적인 잡음 및 누화현상(cross-talk)을 억제하기 위해 전도성 페인트를 이용하여 접지하였다. 또한 트랜스듀서간의 직접적인 파의 전파를 최소화 하기 위해 에폭시와 실리콘의 혼합재를 이용하여 트랜스듀서를 고정하였다.
또한 김준한 등(2009)은 전기비저항 프로브를 개발하여 연약지반의 현장 간극비를 산정하였다. 본 연구에서는 기존의 전단파만을 측정하는 FVP 장비에 추가적으로 압축파와 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 장비를 개발하여 탄성계수와 간극비를 산정할 수 있는 현장 탄성파및 전기비저항 측정 장비(Field Velocity and Resistivity Probe: FVRP)로 장비를 개량하였다. 압축파 및 전단파로 구성되는 탄성파는 각각의 속도를 이용하여 구속탄성계수 및 전단탄성계수로 계산되며, 이를 이용하여 각종 탄성계수의 유추가 가능하다(Santamarina et al.
전기비저항으로부터 간극비를 산정하기 위해서는 간극수의 전기비저항 값이 필요하다. 비교란 시료중 일부를 원심분리기 속에 회전시켜 간극수를 채취하였으며 간극수의 전기비저항을 측정하였다. 측정된 간극수의 전기비저항 값은 관입심도 16.
7m이며, 챔버 하판에는 수압을 이용하여 수직응력을 가할 수 있도록 되어있다(그림 4 참고). 시료조성을 위하여 카올리나이트(GF 1250) 계열의 점토와 분쇄사(인공 K-7호사) 를 질량 비율로 1:1로 혼합하여 압밀시간을 최소화시키고 점 성토의 성질을 유지(Kim et al., 2007)하려 하였다. 사용된 점토와 모래의 물성치는 표 1과 표 2에 정리하였다.
준비된 시료와 소금물을 약 40분간 혼합기를 이용하여 혼합하였으며, 이때 발생하는 기포는 혼합기 외부에 설치된 진공 펌프를 통하여 제거하였다. 압밀시 양면배수를 위하여 토조하부에 그림 4와 같이 2cm 두께의 모래층과 부직포를 설치 한 후 시료를 조성하였다. 또한 상부층의 배수를 위해 토조상부에도 2cm 두께의 모래층과 부직포가 설치되었다.
전기 비저항은 LCR미터(Intec LCR-819)를 이용하여 초당 2개씩 측정된 임피던스 중 전기저항을 이용하였으며, 장비자체를 접지하여 전기적인 간섭을 최소화시켰다. 전기비저항 프로브의 사용주파수는 임피던스 분석기(Impedance Analyzer)를 이용하여 산정되었으며, FVRP에 설치된 프로브의 사용주파수는 100kHz를 적용하였다.
전기 비저항은 LCR미터(Intec LCR-819)를 이용하여 초당 2개씩 측정된 임피던스 중 전기저항을 이용하였으며, 장비자체를 접지하여 전기적인 간섭을 최소화시켰다. 전기비저항 프로브의 사용주파수는 임피던스 분석기(Impedance Analyzer)를 이용하여 산정되었으며, FVRP에 설치된 프로브의 사용주파수는 100kHz를 적용하였다.
측정시 발생하는 전자기적 특성을 배제 하기 위해 전극 연결은 동축 전선(coaxAial cable)을 사용하였다. 전선연결은 4단자 쌍회로 시스템을 적용하였으며, 그림 2와 같이 내부전극에서는 High Current와 High Potential을 연결하였고 외부전극은 Low Current와 Low Potential을 연결하여 전기비저항을 측정하도록 하였다(김준한 등, 2009b).
챔버 실험과 현장 실험을 통해 얻은 측정 값들은 선행 연구에서 제안된 방법을 이용하여 전단파 속도, 압축파 속도, 전단탄성계수, 구속탄성계수 그리고 간극비로 환산하였다. 전단파 및 압축파 속도의 함수인 전단탄성계수와 구속탄성계수는 모두 탄성파 속도와 유사한 경향으로 나타났다.
개발된 장비의 적용성 및 측정값의 신뢰도는 챔버 실험과 현장 관입 실험을 적용하여 검증하였다. 챔버 실험은 대형토조를 이용하였으며, 매 관입깊이 1cm 간격으로 탄성파 및 전기비저항을 측정하였다. 현장 실험은 상부가 매립층인 인천 송도 지역에서 진행하였으며, 단단한 상부 매립층을 천공하여 케이싱을 설치한 후 실시하였다.
입력파는 신호발생기로부터 정현파 형태로 발생되었으며, 수신파는 필터 및 증폭기를 통해 신호의 잡음을 제거하고 증폭시켰다. 처리된 수신파는 디지털 오실로스코프를 통해 1024개의 신호를 평균하여 임의적으로 발생하는 잡음(random noise)을 제거하였다.
0m까지 수행되었다. 측정된 탄성파 및 전기저항은 실내 실험에서 적용한 동일한 분석방법을 이용하여 압축파 속도, 전단파 속도 그리고 전기비저항으로 환산하였다. 계산된 결과는 그림 11(a), (b) 그리고 (c)과 같으며, 압축파 속도는 1460m/s ~ 1640m/s, 전단파 속도는 100m/s ~ 194m/s 그리고 전기비저항은 1.
RP는 총 길이가 10mm이며, 내부전극과 외부전극의 직경은 각각 1mm와 2mm로 제작되었다. 측정시 발생하는 전자기적 특성을 배제 하기 위해 전극 연결은 동축 전선(coaxAial cable)을 사용하였다. 전선연결은 4단자 쌍회로 시스템을 적용하였으며, 그림 2와 같이 내부전극에서는 High Current와 High Potential을 연결하였고 외부전극은 Low Current와 Low Potential을 연결하여 전기비저항을 측정하도록 하였다(김준한 등, 2009b).
본 연구에서는 기존에 개발된 전단파 측정용 장비를 개량하여 압축파 및 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(Field Velocity and Resistivity Probe: FVRP)를 소개하였다. 탄성파는 피에조 디스크 엘리먼트(PDE)와 벤더 엘리먼트(BE)를 이용하여 측정하였으며, 전기 저항은 전기비저항 프로브(RP)를 제작하여 이용하였다. 개발된 장비의 적용성 및 측정값의 신뢰도는 챔버 실험과 현장 관입 실험을 적용하여 검증하였다.
블레이드 양쪽에는 발진 및 수신 압축파, 전단파 트랜스듀서가 부착 될 수 있도록 2개의 프레임이 연결되어 있으며, 프레임 하부에는 전기비저항 프로브가 설치되도록 제작 하였다. 트랜스듀서를 용이하게 설치하고 케이블을 보호 하기 위해 프레임은 H-beam 형태로 설계되었으며, 관입시 발생하는 교란 효과를 최소화 시키기 위해 선단부로 내려 갈수록 폭이 감소하는 테이퍼(taper) 스타일로 제작하였다. 개발된 FVRP 형상은 그림 1과 같으며, 길이, 폭 그리고 두께는 각각 226mm, 85mm 그리고 6mm 이다.

대상 데이터

하부지반의 특성은 표 3과 같이 점토가 섞인 실트(ML)로 구성되어 있으며, 지층분포 및 FVRP 실험 위치는 그림 9에 나타내었다. FVRP 실험이 수행된 지역으로부터 약 10m 떨어진 부분에서 Shelby tube를 이용하여 비교란 시료도 획득하였으며, 압밀 시험을 수행한 결과는 그림 10에 나타내었다. 압밀실험이 수행된 심도 16.
FVRP에서 압축파의 발진 및 수신은 원형의 금속판에 압전 세라믹 소자가 설치된 피에조 디스크 엘리먼트(Piezo disk elements: PDE)를 이용하였으며, 전단파는 기존 FVP에서 사용한 벤더 엘리먼트(Bender elements: BE)를 이용하였다. 본 연구에서 사용한 PDE는 장비의 프레임 폭과 길이를 고려하여 직경 19mm인 PDE를 FVRP 프로임의 크기와 동일하게 절단하여 사용하였고, BE도 장비 형상에 맞춰 7mm × 6mm(가로 × 세로) 치수로 제작되었다.
FVRP의 현장적용 실험은 남해안 부근의 광양 지역에서 수행되었으며, 적용실험이 수행된 지역은 하부 연약지반을 개량하기 위하여 상부를 매립한 지반이다. 상부매립층은 단단한 실트질 모래지반으로 두께가 약 6.
RP는 내부전극과 외부 전극 사이에 합선 및 전기적인 누전을 방지하기 위해 에폭시로 충진되었으며, FVRP에 의한 자체적인 전기적 영향을 배제하도록 폴리에틸렌과 절연 튜브를 이용하여 설치되었다. RP는 총 길이가 10mm이며, 내부전극과 외부전극의 직경은 각각 1mm와 2mm로 제작되었다. 측정시 발생하는 전자기적 특성을 배제 하기 위해 전극 연결은 동축 전선(coaxAial cable)을 사용하였다.
트랜스듀서를 용이하게 설치하고 케이블을 보호 하기 위해 프레임은 H-beam 형태로 설계되었으며, 관입시 발생하는 교란 효과를 최소화 시키기 위해 선단부로 내려 갈수록 폭이 감소하는 테이퍼(taper) 스타일로 제작하였다. 개발된 FVRP 형상은 그림 1과 같으며, 길이, 폭 그리고 두께는 각각 226mm, 85mm 그리고 6mm 이다. 이는 기존의 FVP 길이(289mm)보다 상대적으로 작게 설계하여 관입시 발생하는 교란 효과를 더 감소 시키도록 하였으며, 현장 실험시 자체적으로 충분한 강도를 발휘 할 수 있도록 재질은 고강도 스테인리스 스틸을 사용하였다.
본 연구에서 사용한 PDE는 장비의 프레임 폭과 길이를 고려하여 직경 19mm인 PDE를 FVRP 프로임의 크기와 동일하게 절단하여 사용하였고, BE도 장비 형상에 맞춰 7mm × 6mm(가로 × 세로) 치수로 제작되었다.
개발된 FVRP는 현장 적용성을 평가하기 전 실내 대형토조(Calibration Chamber)를 이용하여 장비 및 측정 값의 검증을 수행하였다. 사용된 챔버는 높이가 1.0m 그리고 직경이 0.7m이며, 챔버 하판에는 수압을 이용하여 수직응력을 가할 수 있도록 되어있다(그림 4 참고). 시료조성을 위하여 카올리나이트(GF 1250) 계열의 점토와 분쇄사(인공 K-7호사) 를 질량 비율로 1:1로 혼합하여 압밀시간을 최소화시키고 점 성토의 성질을 유지(Kim et al.
개발된 FVRP 형상은 그림 1과 같으며, 길이, 폭 그리고 두께는 각각 226mm, 85mm 그리고 6mm 이다. 이는 기존의 FVP 길이(289mm)보다 상대적으로 작게 설계하여 관입시 발생하는 교란 효과를 더 감소 시키도록 하였으며, 현장 실험시 자체적으로 충분한 강도를 발휘 할 수 있도록 재질은 고강도 스테인리스 스틸을 사용하였다.
탄성파 측정용 시스템은 신호발생기(Agilent 33220A), 필터 및 증폭기(Krohn-Hite Model 3364), 그리고 디지털 오실로스코프(Agilent 54624A)로 구성된다. 입력파는 신호발생기로부터 정현파 형태로 발생되었으며, 수신파는 필터 및 증폭기를 통해 신호의 잡음을 제거하고 증폭시켰다.
챔버 실험은 대형토조를 이용하였으며, 매 관입깊이 1cm 간격으로 탄성파 및 전기비저항을 측정하였다. 현장 실험은 상부가 매립층인 인천 송도 지역에서 진행하였으며, 단단한 상부 매립층을 천공하여 케이싱을 설치한 후 실시하였다. 챔버 실험과 유사하게 해상도가 높은 측정값을 얻기 위하여 측정간격은 10cm로 유지하였다.
사용된 점토와 모래의 물성치는 표 1과 표 2에 정리하였다. 혼합시 재료 분리를 방지하기 위하여 액성한계는 선행연구에서 수행된 액성한계(LL=23%)의 2배인 46%를 유지하였으며, 간극수는 전기 비저항을 효율적으로 측정하기 위해 소금물(전기전도율: 32.08mS/cm)을 사용하였다. 준비된 시료와 소금물을 약 40분간 혼합기를 이용하여 혼합하였으며, 이때 발생하는 기포는 혼합기 외부에 설치된 진공 펌프를 통하여 제거하였다.

데이터처리

개발된 FVRP는 현장 적용성을 평가하기 전 실내 대형토조(Calibration Chamber)를 이용하여 장비 및 측정 값의 검증을 수행하였다. 사용된 챔버는 높이가 1.
탄성파는 피에조 디스크 엘리먼트(PDE)와 벤더 엘리먼트(BE)를 이용하여 측정하였으며, 전기 저항은 전기비저항 프로브(RP)를 제작하여 이용하였다. 개발된 장비의 적용성 및 측정값의 신뢰도는 챔버 실험과 현장 관입 실험을 적용하여 검증하였다. 챔버 실험은 대형토조를 이용하였으며, 매 관입깊이 1cm 간격으로 탄성파 및 전기비저항을 측정하였다.

성능/효과

그림 13은 본 연구에서 제안된 FVRP를 이용하여 두 가지 기법으로 분석된 간극비를 보여주며, 자체적인 비교로 측정값의 신뢰성도 평가 할 수 있는 특징을 보여준다. FVRP 를 이용하여 도출된 간극비는 각 센서간의 특징과 지반특성에 따라 약간의 차이는 있지만 매우 유사한 값을 보여주며, 이들은 체적간극비와 매우 유사한 것으로 나타났다.
이들 탄성계수는 그림 6의 압축파 및 전단파 속도 주상도와 유사한 경향을 보여준다. 구속탄성계수는 약 5GPa의 값을 보이며, 전단탄성계수는 30~40MPa의 값을 보였다. FVRP 관입 실험 후 챔버에서 채취한 흙을 이용하여 산정한 부피 간극비, 탄성파를 이용하여 산정한 간극비 그리고 전기비저항을 이용하여 산정한 간극비를 그림 8에 나타내었다.
챔버 실험과 현장 실험을 통해 얻은 측정 값들은 선행 연구에서 제안된 방법을 이용하여 전단파 속도, 압축파 속도, 전단탄성계수, 구속탄성계수 그리고 간극비로 환산하였다. 전단파 및 압축파 속도의 함수인 전단탄성계수와 구속탄성계수는 모두 탄성파 속도와 유사한 경향으로 나타났다. 챔버실험의 경우 탄성파 속도를 이용하여 도출한 간극비가 체적 간극비보다 약간 작게 산정되었지만, 전체적인 양상은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
전단파 및 압축파 속도의 함수인 전단탄성계수와 구속탄성계수는 모두 탄성파 속도와 유사한 경향으로 나타났다. 챔버실험의 경우 탄성파 속도를 이용하여 도출한 간극비가 체적 간극비보다 약간 작게 산정되었지만, 전체적인 양상은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 현장실험의 경우는 탄성파 속도와 전기비저항으로 부터 산정된 간극비가 체적간극비와 매우 유사한 것으로 나타났다.
측정된 간극수의 전기비저항 값은 관입심도 16.0m와 20.0m 에서 각각 0.303Ω·m와 0.312Ω·m의 값으로 나타났다.
3가지 방법으로 산정한 간극비의 비교결과 전기비저항을 이용하여 산정한 간극비는 부피를 기준으로 산정한 체적 간극비와 매우 유사한 값을 보인다. 탄성파 속도를 이용하여 산정한 간극비는 체적 간극비 또는 전기비저항 간극비 보다 약간 작은 값을 보이지만 전체적인 경향은 유사하게 나타났다. 이는 탄성파속도를 이용한 간극비 계산시 정확하게 산정된 계수 값을 사용하지 못하고, 여러가지 가정한 값을 사용하였기 때문에 간극비에서 차이가 발생한 것으로 판단된다.
이들 탄성계수는 실내실험결과처럼 압축파 및 전단파 주상도와 유사한 경향을 보인다. 현장실험을 통해 산정된 전단탄성계수는 4~5GPa 정도의 값을 보이며, 구속탄성계수는 분산이 심하여 20~65MPa 정도의 범위를 보였다. 탄성파속도를 이용하여 간극비를 산정하기 위해 사용한 흙 입자의 밀도값은 흙의 비중에 상응하는 2.
챔버실험의 경우 탄성파 속도를 이용하여 도출한 간극비가 체적 간극비보다 약간 작게 산정되었지만, 전체적인 양상은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 현장실험의 경우는 탄성파 속도와 전기비저항으로 부터 산정된 간극비가 체적간극비와 매우 유사한 것으로 나타났다. FVRP 장비의 적용성 결과 측정값 모두 상당히 신뢰성 높게 우수한 것으로 나타났으며 추후 다양한 현장 실험에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

현장실험의 경우는 탄성파 속도와 전기비저항으로 부터 산정된 간극비가 체적간극비와 매우 유사한 것으로 나타났다. FVRP 장비의 적용성 결과 측정값 모두 상당히 신뢰성 높게 우수한 것으로 나타났으며 추후 다양한 현장 실험에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
이는 탄성파속도를 이용한 간극비 계산시 정확하게 산정된 계수 값을 사용하지 못하고, 여러가지 가정한 값을 사용하였기 때문에 간극비에서 차이가 발생한 것으로 판단된다. 즉, 탄성파를 이용하여 간극비를 산정하기 위한 여러가지 계수값의 산정에 대한 연구가 필요하며 이를 통하여 보다 신뢰성 높은 간극비의 산정이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

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	해안 연약지반의 지반 개량 및 보강은 무엇이 중요한가?	해안 연약지반의 지반 개량 및 보강은 대상 지반의 공학적 특성을 정확히 파악하는 것이 상당히 중요하며, 그에 따라 사업비, 공사기간 그리고 구조물 내구성등 다양한 요소에 영향을 미친다. 국내 연약지반은 대부분 우기시 미세한 토립자가 하천을 통해 운반되어 형성된 충적층과 그 후 퇴적된 해성토로 구성된다(한국지반공학회 2005).
	전단 강성은 무엇을 위한 필수적인 요소인가?	전단 강성은 지반 거동을 이해하기 위한 필수적인 요소로 인식되고 있으며, 특히 탄성계수 및 간극비는 구조물의 기본적인 설계 정수로서 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 전단파와 압축파 같은 탄성파 및 전기비저항 측정이 가능한 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(FVRP)를 개발하고, 이를 이용하여 대상지반의 탄성계수 및 간극비를 산정하는 것이다.
	현장 전단파 속도 프로브 장비에 추가적으로 압축파와 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 장비를 개발하여 만든 개량 장비는 무엇인가?	또한 김준한 등(2009)은 전기비저항 프로브를 개발하여 연약지반의 현장 간극비를 산정하였다. 본 연구에서는 기존의 전단파만을 측정하는 FVP 장비에 추가적으로 압축파와 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 장비를 개발하여 탄성계수와 간극비를 산정할 수 있는 현장 탄성파및 전기비저항 측정 장비(Field Velocity and Resistivity Probe: FVRP)로 장비를 개량하였다. 압축파 및 전단파로 구성되는 탄성파는 각각의 속도를 이용하여 구속탄성계수 및 전단탄성계수로 계산되며, 이를 이용하여 각종 탄성계수의 유추가 가능하다(Santamarina et al.

참고문헌 (23)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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