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자갈이 포함된 모래의 비배수 전단거동
Undrained Shear Behavior of Sand with Dispersed Gravels 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, C. 지반공학, 터널공학, v.30 no.5C, 2010년, pp.209 - 218  

박성식 (경북대학교 공과대학 건축토목공학부 토목공학전공) ,  김영수 (경북대학교 공과대학 건축토목공학부 토목공학전공) ,  성희영 (경북대학교 공과대학 건축토목공학부)

초록
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풍화 잔류토, 토석류, 산사태, 또는 매립 지반에서 자갈과 같은 굵은 입자가 모래나 점토와 같은 작은 입자로 둘러 쌓여져 있는 경우가 있다. 작은 입자 사이에 굵은 입자가 고립된 상태로 존재하는 혼합토의 강도는 흙에서 대부분을 차지하는 작은 입자 즉 모래나 점토의 역학적 특성에 따라 좌우되지만 흩어져 있는 굵은 입자인 자갈의 크기, 모양, 함유량 등에 의해 영향을 받는 경우도 있다. 본 연구에서는 이와 같이 모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 자갈이 모래의 전단강도에 미치는 영향을 연구하였다. 습윤 상태의 낙동강모래를 이용하여 각층 높이의 중간부분에 굵은 자갈 또는 작은 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 5층으로 된 조밀한 공시체를 제작하였다. 각층 높이의 중간부분에 들어간 굵은 자갈과 작은 자갈의 중량비를 0, 3, 9, 14%로 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 압밀시킨 다음 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 혼합되는 굵은 자갈의 중량비(개수)가 증가할수록 자갈을 포함한 낙동강모래의 최대축차응력은 최대 38%까지 감소하였으며, 이와 같은 굵은 자갈로 인한 최대축차응력 감소는 구속압이 증가할수록 줄어드는 경향을 보였다. 하지만 공시체 내에 포함된 작은 자갈의 중량비가 증가할수록 최대축차응력은 오히려 증가하였으며, 자갈의 중량비가 3, 9%로 작을 경우 최대축차응력의 증가는 미미하였으나 14%로 증가할 경우에는 최대축차응력이 최대 34%까지 증가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In residual soils, large particles such as rock fragments or gravel are surrounded by sand or clay. The strength of such granular mixtures can be controlled by the concentration of fine or coarse grains. The percentage by weight, size or shape of gravel in the mixture that can control the strength o...

주제어

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문제 정의

  • 흙의 전단강도에 관한 연구는 입자가 균등한 재료로 구성된 공시체에 관한 연구가 대부분이다. 하지만 본 논문에서는 입자가 균등하지 않고 풍화가 진행 중인 지반이나 매립지반 등에서 볼 수 있는 자갈이 포함된 사질토 지반의 전단강도에 관하여 연구하였다. 깨끗한 모래 지반에 포함된 평균직경 12mm의 굵은 자갈과 7mm의 작은 자갈이 전단강도에 미치는 영향을 비배수 삼축압축시험을 통하여 분석하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Schultze가 삼축압축시험에서 사용한 공시체의 직경은? 4mm인 글라스비즈(glass bead) 혼합물에 대한 직접전단시험을 실시하였으며, 입자가 큰 글라스비즈가 70%를 초과할 경우 전단 강도는 큰 글라스비즈에 의해 좌우되지만 40% 미만일 경우에는 입자가 작은 글라스비즈에 의해 좌우된다고 하였다. Schultze(1957)는 직경이 50cm이고 높이가 130cm인 공시체를 사용한 삼축압축시험에서 직경이 최대 10cm인 재료를 사용한 결과 조립질의 양이 높을수록 강도는 증가한다는 결과를 얻었다. 이 결과로부터 실제 현장에는 많은 조립질이 포함되어 있으나 이를 제거하고 세립분만을 이용하여 강도를 평가한다는 것은 바람직하지 않다고 주장하였다.
작은 입자 사이에 굵은 입자가 고립된 상태로 존재하는 혼합토의 강도는 주로 어떤 특성에 따라 결정되는가 풍화 잔류토, 토석류, 산사태, 또는 매립 지반에서 자갈과 같은 굵은 입자가 모래나 점토와 같은 작은 입자로 둘러 쌓여져 있는 경우가 있다. 작은 입자 사이에 굵은 입자가 고립된 상태로 존재하는 혼합토의 강도는 흙에서 대부분을 차지하는 작은 입자 즉 모래나 점토의 역학적 특성에 따라 좌우되지만 흩어져 있는 굵은 입자인 자갈의 크기, 모양, 함유량 등에 의해 영향을 받는 경우도 있다. 본 연구에서는 이와 같이 모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 자갈이 모래의 전단강도에 미치는 영향을 연구하였다.
모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 자갈이 모래의 전단강도에 미치는 영향 연구를 위해 제작한 공시체는 어떻게 제작되었는가? 본 연구에서는 이와 같이 모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 자갈이 모래의 전단강도에 미치는 영향을 연구하였다. 습윤 상태의 낙동강모래를 이용하여 각층 높이의 중간부분에 굵은 자갈 또는 작은 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 5층으로 된 조밀한 공시체를 제작하였다. 각층 높이의 중간부분에 들어간 굵은 자갈과 작은 자갈의 중량비를 0, 3, 9, 14%로 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 압밀시킨 다음 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 혼합되는 굵은 자갈의 중량비(개수)가 증가할수록 자갈을 포함한 낙동강모래의 최대축차응력은 최대 38%까지 감소하였으며, 이와 같은 굵은 자갈로 인한 최대축차응력 감소는 구속압이 증가할수록 줄어드는 경향을 보였다.
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참고문헌 (22)

  1. 김방식(2005) 자갈-모래 혼합토의 액상화 거동. 박사학위논문, 인하대학교. 

  2. 김우순(2009) 상태정수에 따른 등방압밀 자갈-모래 혼합토의 비배수 거동. 석사학위논문, 인하대학교. 

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  21. Weissman, S., Harvey, J., Sackman, J., and Long, F. (1999) Selection of laboratory test specimen dimension for permanent deformation of asphalt concrete pavements, Transportation Research Record 1681, pp. 113-120. 

  22. Zeman, J. and Sejnoha, M. (2007) From random microstructures to representative volume elements. Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering, Vol. 15, pp. S325-S335. 

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