선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구의 목적은 협재층을 탐지하기 위하여 개발된 변형률계 타입의 소형 콘에 전기비저항 탐침을 선단부에 설치하여 강도와 전기비저항 탐사가 가능한 장비(Cone Resistivity Probe: CRP)를 개발하는 것이다. 본 논문에서는 협재층을 탐지하기 위하여 기존에 개발된 소형 콘 관입 장비의 연구결과와 전기비저항 탐사 기법의 배경이론에 대하여 기술한 뒤 본 연구에서 개발한 CRP 의 개발과정, 장비형상 및 특징에 대하여 서술하였다. 개발된 장비의 검증을 위하여 수행한 실내 층상 탐지 실험과 현장실험에 대한 내용 및 결과도 기술하였으며, 현장 실험의 경우 표준 콘 관입 장비에서 획득한 결과와 비교하여 장비의 신뢰성을 평가하였다.
- 본 연구에서는 선단저항력, 주면마찰력, 그리고 전기 비저항을 동시에 평가하여 협재층을 탐지 할 수 있는 전기비저항 측정 콘(Cone Resistivity Probe: CRP) 장비를 개발하고 적용하였다. 기존에 개발된 소형 콘 관입 장비와는 다르게 선단에 전기비저항 측정 센서가 추가되어 지반의 저항력과 전기비저항을 측정 할 수 있으며, 다양한 계측값을 통해 높은 해상도로 협재층을 탐지 할 수 있다.
- 본 연구의 목적은 협재층을 탐지하기 위하여 개발된 변형률계 타입의 소형 콘에 전기비저항 탐침을 선단부에 설치하여 강도와 전기비저항 탐사가 가능한 장비(Cone Resistivity Probe: CRP)를 개발하는 것이다. 본 논문에서는 협재층을 탐지하기 위하여 기존에 개발된 소형 콘 관입 장비의 연구결과와 전기비저항 탐사 기법의 배경이론에 대하여 기술한 뒤 본 연구에서 개발한 CRP 의 개발과정, 장비형상 및 특징에 대하여 서술하였다.
- 57cm) 전기 비저항 측정 시스템이 후면에 설치되어 있어 얇은 협재 층을 탐지하기에는 정밀도가 떨어진다는 한계가 있다. 이를 극복하고자 본 연구에서는 지반의 얇은 협재층을 고해상도로 탐지할 수 있도록 직경은 작고(직경: 1.0～ 1.5cm) 전기비저항 탐침이 선단부에 장착된 선단비저항콘(Cone Resistivity Penetrometer, CRP)을 개발하고 적용하고자 한다. 선단에서 측정된 물리적이고 전기적인 특성은 각 센서 특성에 따라 측정값을 상호보완할 수있어 협재층과 같은 지반의 불확실성을 정확하게 평가할 수 있다.
가설 설정
- 5cm 값을 이용하였다. 관입속도는 실내 및 현장실험에 적합 하도록 Vin = 0.1 cm/sec과 1～2cm/sec로 가정하였다. 이를 이용하여 계산한 tdis/tpen 값은 모두 1보다 큰 값을 나타내어 가정값을 장비의 관입속도로 결정하였다.
제안 방법
- 측정된 데이터를 검증하기 위하여 CRP 실험 위치에서 그림 8과 같이 수평으로 약 30m 떨어진 위치에서 표준 콘을 이용하여 콘 관입 실험(CPT)을 실시하였다. CRP 실험과 동일하게 심도 6m까지 선굴착한 후 관입실험이 수행되었으며, 관입장비의 반력 부족으로 심도 15m까지만 실험이 수행되었다. CPT 측정결과는 그림 10과 같으며, 평균적으로 1～2MPa 값을 보이다가 협재층이 존재하는 부근에서는 2～4MPa의 높은 값을 나타냈다.
- 매립된 상부층을 그림 8과 같이 심도 6m까지 보링 한 후, 공벽을 유지하도록 케이싱을 설치하여 관입실험을 수행하였다. CRP의 관입실험은 현장에서 사용되고 있는 일반적인 유압기를 이용하여 심도 6m에서부터 15m까지 수행되었으며, 관입속도는 1cm/sec를 유지하였다. 관입심도 15m에서는 관입장비의 반력 부족으로 더 이상 관입이 불가능하여 실험을 종료하였다.
- CRP의 선단저항력은 내관에 설치된 전기저항식 변형률계를 이용하여 측정하였으며, 금속 재료의 변형률 변화와 동일하게 변형하는 변형률계를 사용하였다. 미세한 저항변화를 증폭 시키기 위해 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 이용하였다.
- 또한 전극간의 접촉에 따른 누전을 방지하도록 에폭시를 이용하여 연결 부분을 모두 코팅하였다. 극성화(polarization)를 방지하고 측정값이 입력 전류에 영향을 받지않도록 CRP 장비 자체의 공명현상도 측정하였다. 다양한 농도(0.
- 극성화(polarization)를 방지하고 측정값이 입력 전류에 영향을 받지않도록 CRP 장비 자체의 공명현상도 측정하였다. 다양한 농도(0.125mol, 0.25mol, 그리고 0.5mol)의 소금물에 대하여 1kHz～1MHz 범위의 주파수 영역을 대상으로 측정하였으며, 이때 발생한 전기저항값의 변화는 low frequency(LF) impedance analyzer (HP4192A)를 이용하여 측정하였다. 실내용 CRP와 현장용 CRP의 측정결과는 그림 3과 같으며, 실내용 CRP 는 주파수 범위가 증가할수록 저항값에 큰 변화 없이 거의 일정한 값이 측정되었다.
- 27cm2, 2cm2) 콘 장비에 동일한 관입속도가 적용되면, 선단 저항력은 11% 크게 측정되며, 주면 마찰력은 9% 작게 측정되는 것으로 알려져있다(De Lima and Tumay 1991). 따라서 단면적이 작은 콘의 신뢰성 높은 측정값을 얻기 위해서는 적절한 관입속도를 결정해야 하며, 본 논문에서는 배수조건을 고려하여 개발된 CRP의 관입속도를 결정하였다.
- 측정시 발생할 수 있는 전기적인 누전 및 간섭을 억제시키기 위하여 내･외부전극에 연결된 동축케이블의 접지선은 모두 일체화 되도록 연결하였다. 또한 전극간의 접촉에 따른 누전을 방지하도록 에폭시를 이용하여 연결 부분을 모두 코팅하였다. 극성화(polarization)를 방지하고 측정값이 입력 전류에 영향을 받지않도록 CRP 장비 자체의 공명현상도 측정하였다.
- 매립된 상부층을 그림 8과 같이 심도 6m까지 보링 한 후, 공벽을 유지하도록 케이싱을 설치하여 관입실험을 수행하였다. CRP의 관입실험은 현장에서 사용되고 있는 일반적인 유압기를 이용하여 심도 6m에서부터 15m까지 수행되었으며, 관입속도는 1cm/sec를 유지하였다.
- 5～2V 사이의 값을 사용하였다. 변형률계의 입력 및 출력값은 모두 Quantum X(MX410, HBM사) 장비를 이용하여 측정하였다.
- 시료 조성 후 층상탐지 실험을 수행하였으며, 매 깊이에 따른 특성을 측정하였다. 측정된 데이터는 보정과정을 통해 얻은 식(그림 4 및 5 참조)을 이용하여 선단저항 력과 전기비저항으로 환산하였으며, 환산 결과는 그림 7에 나타내었다.
- 5cm와 5cm로 구성하였다. 시료는 그림 6과같이 전체 7개의 층으로 구성되며, 점토(높이: 5cm)와 사질토(높이: 1.5cm)가 번갈아 쌓이도록 조성하였다. 점토는 분말상태의 카올리나이트(kaolinite)를 이용하였으며, 사질토는 규암 분쇄토인 K-7 모래를 사용하였다.
- 시료의 시각적 및 공간적 분포를 간접적으로 파악하기 위해 층상탐지용 셀은 투명한 아크릴 재질로 제작되었으며, 내경은 20cm, 높이는 협재층을 모사하기 위하여 각각 1.5cm와 5cm로 구성하였다.
- 그림 4와 같이 측정된 출력전압값과 선단저항력 및 주면마찰력 사이에는 선형적인 관계가 형성된다. 실내실험 CRP의 경우는 앞서 설명하였듯이 변형률계 부착 공간이 협소하여 선단저항력에 대한 보정과정만 수행되었으며, 현장실험용 CRP는 선단저항력과 주면마찰력 모두 보정과정을 실시하였다. Half-bridge을 이용한 실내용 CRP보다 Full-bridge을 이용한 현장용 CRP의 선형성이 더 우수한 것으로 나타났다.
- 실내실험은 시각적으로 식별이 가능한 투명한 아크릴 셀에 인공적으로 협재층 시료를 조성하여 진행하였으며, 측정된 데이터는 조성된 시료와 유사한 경향성을 보였다. 실내실험 결과를 토대로 CRP는 상부가 매립된 광양 지역의 지반에서 지반특성 평가에 적용하였다. 광양지역의 관입실험은 심도 6～15m까지 진행하였으며, 측정 데이터를 통해 3개의 협재층을 확인하였다.
- 57cm)인 콘을 이용하여 현장실험을 수행하였다. 실내실험에서 사용된 단면적이 1cm2(직경: 1.10cm)인 콘은 현장적용시 강성이 부족하여 단면적이 큰 장비로 교체되어 사용되었으며, 이를 이용하여 장비 크기와 간극수압계 위치에 따른 경계면 탐지의 해상도를 관찰하였다. 현장실험결과, 실내실험의 결과와 유사하게 단면적이 작을수록 그리고 간극수압계 위치가 선단부에 근접할수록 해상도가 높게 나타났다.
- 미세한 저항변화를 증폭 시키기 위해 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 이용하였다. 실내실험용 CRP는 앞서 언급하였듯이 단면적 부족으로 half-bridge 형태로 회로를 구성하였으며, 현장실험용 CRP는 4개의 변형률계를 모두 부착한 full-bridge 형태의 회로로 구성하였다. 전기저항식 변형률계는 Kyowa사의 1mm 스트레인 게이지(KFG-1-12-C1-16L3M2R)를 사용하였으며, 입력 전압은 이종섭 등(2008)의 기존 연구결과를 참고하여 일정한 저항값이 출력되는 1.
- 실내실험은 시각적으로 식별이 가능한 투명한 아크릴 셀에 인공적으로 협재층 시료를 조성하여 진행하였으며, 측정된 데이터는 조성된 시료와 유사한 경향성을 보였다. 실내실험 결과를 토대로 CRP는 상부가 매립된 광양 지역의 지반에서 지반특성 평가에 적용하였다.
- 따라서 측정된 결과를 토대로 안정하게 측정할 수 있는 CRP의 적용 가능한 작동 주파수를 100kHz로 결정하였다. 전기비저항은 LCR Meter(Intec LCR-819)를 이용하여 측정하였으며, 장비자체에 연결된 접지선을 외부 접지단자와 연결하여 장비고유의 잡음도 제거하였다.
- 2cm로 제작하였다. 전기비저항은 내관안에 설치된 직경 0.4cm(실내 및현장용 크기 동일)의 초소형 내부전극(inner electrode)과변형률계가 설치되는 내관을 외부 전극(outer electrode) 으로 이용하여 측정하였다. 내부전극은 CRP 후면으로 0.
- 지반의 저항력은 전기저항식 변형률계를 이용하여 측정하였으며, Wheatstone Bridge회로를 구성하여 측정하였다. 전기비저항은 내부전극과 외부전극의 4단자 쌍 회로 방식으로 구성되며, 내･외부 전극사이에는 절연체를 이용하여 누전을 방지하였다. 개발된 장비의 적용성 및 측정값의 신뢰도는 실내 층상 탐지 실험과 현장의 관입 실험을 통해 검증하였다.
- 점토와 실트가 혼재되어 지층구조 및 특성이 복잡한 광양지역의 매립층(그림 8)에서 현장실험을 수행하였다. 이 지역은 상부의 모래를 이용하여 매립하였으며 하부지반이 매립 후 수년간에 걸쳐 압밀이 진행되고 있는 지반으로, 통일분류법상 점토가 섞인 실트(ML)로 구분된다.
- 4cm인 현장 실험용으로 제작되었다. 지반의 저항력은 전기저항식 변형률계를 이용하여 측정하였으며, Wheatstone Bridge회로를 구성하여 측정하였다. 전기비저항은 내부전극과 외부전극의 4단자 쌍 회로 방식으로 구성되며, 내･외부 전극사이에는 절연체를 이용하여 누전을 방지하였다.
- 측정된 데이터를 검증하기 위하여 CRP 실험 위치에서 그림 8과 같이 수평으로 약 30m 떨어진 위치에서 표준 콘을 이용하여 콘 관입 실험(CPT)을 실시하였다. CRP 실험과 동일하게 심도 6m까지 선굴착한 후 관입실험이 수행되었으며, 관입장비의 반력 부족으로 심도 15m까지만 실험이 수행되었다.
- 실내용 CRP와 현장용 CRP의 측정결과는 그림 3과 같으며, 실내용 CRP 는 주파수 범위가 증가할수록 저항값에 큰 변화 없이 거의 일정한 값이 측정되었다. 현장용 CRP의 경우도 약 400kHz까지는 실내용 CRP의 결과와 동일하게 안정된 값이 나타났지만, 그 이후에는 갑작스럽게 증가하는 현상을 관찰하였다. 따라서 측정된 결과를 토대로 안정하게 측정할 수 있는 CRP의 적용 가능한 작동 주파수를 100kHz로 결정하였다.
- 협재층 탐지를 목적으로 개발한 CRP는 인공적으로 조성한 층상시료를 이용하여 실내 관입 실험을 수행하였다.
대상 데이터
- Hird and Springman(2006)은 Hird et al.(2003)의 실내실험 연구결과를 검증하기 위해 단면적이 5cm2(직경: 2.52cm)인 콘과 단면적이 10cm2(직경: 3.57cm)인 콘을 이용하여 현장실험을 수행하였다. 실내실험에서 사용된 단면적이 1cm2(직경: 1.
- 5cm) 으로 제작하였다(그림 1 참조). CRP 길이는 표준 콘 장비의 선단과 주면의 면적비(100:150)를 고려하여 3.7cm(실내용)과 5.6cm(현장용)으로 제작하였다. CRP는 표준콘 장비의 측정 체계와 동일하게 초소형 변형률계가 설치되는 내관(inner rod)과 주면마찰력을 측정하거나 내관을 보호하는 외관(outer rod)으로 구성된다.
- CRP는 지반의 저항력과 전기비저항을 동시에 측정할 수 있도록 개발되었으며, 기존 표준 콘 관입 장비의 형상과 동일하게 선단 각도는 60°를 유지하였다. CRP 의 단면적은 실내실험의 경우 0.78cm2(직경: 1.0cm)로 설계하였으며, 현장실험의 경우는 1.76cm2(직경: 1.5cm) 으로 제작하였다(그림 1 참조). CRP 길이는 표준 콘 장비의 선단과 주면의 면적비(100:150)를 고려하여 3.
- 기존에 개발된 소형 콘 관입 장비와는 다르게 선단에 전기비저항 측정 센서가 추가되어 지반의 저항력과 전기비저항을 측정 할 수 있으며, 다양한 계측값을 통해 높은 해상도로 협재층을 탐지 할 수 있다. CRP는 직경이 1.0cm 그리고 높이가 3.7cm인 실내실험용과 직경이 1.5cm이고 높이가 8.4cm인 현장 실험용으로 제작되었다. 지반의 저항력은 전기저항식 변형률계를 이용하여 측정하였으며, Wheatstone Bridge회로를 구성하여 측정하였다.
- 실내실험 결과를 토대로 CRP는 상부가 매립된 광양 지역의 지반에서 지반특성 평가에 적용하였다. 광양지역의 관입실험은 심도 6～15m까지 진행하였으며, 측정 데이터를 통해 3개의 협재층을 확인하였다. CRP는 실내 및 현장 실험결과 적용성과 신뢰성이 높게 나타 났으며, 추후 다양한 지반 평가에 적용될 것으로 판단된다.
- 5cm 돌출시켜 케이블 연결이 용이하도록 하였으며, 외부전극은 내관자체에 케이블을 연결하였다. 내부전극과 외부전극 사이의 전기적 절연은 신축성 튜브를 이용 하였으며, 내관, 외관, 내부전극 그리고 외부전극의 재질은 모두 강성이 큰 스테인리스 스틸을 사용하였다.
- CRP의 선단저항력은 내관에 설치된 전기저항식 변형률계를 이용하여 측정하였으며, 금속 재료의 변형률 변화와 동일하게 변형하는 변형률계를 사용하였다. 미세한 저항변화를 증폭 시키기 위해 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 이용하였다. 실내실험용 CRP는 앞서 언급하였듯이 단면적 부족으로 half-bridge 형태로 회로를 구성하였으며, 현장실험용 CRP는 4개의 변형률계를 모두 부착한 full-bridge 형태의 회로로 구성하였다.
- 점토는 분말상태의 카올리나이트(kaolinite)를 이용하였으며, 사질토는 규암 분쇄토인 K-7 모래를 사용하였다. 시료는 모두 포화상태로 조성되었으며, 이때 사용한 간극 수는 전기비저항 해상도를 높이기 위해 소금물(전기전도율: 33.02mS/cm)을 사용하였다. 시료조성시 사용된 카올리나이트와 K-7 모래의 구체적인 물리적 성질은 표 1과 2에 각각 정리하였다.
- 5cm)가 번갈아 쌓이도록 조성하였다. 점토는 분말상태의 카올리나이트(kaolinite)를 이용하였으며, 사질토는 규암 분쇄토인 K-7 모래를 사용하였다. 시료는 모두 포화상태로 조성되었으며, 이때 사용한 간극 수는 전기비저항 해상도를 높이기 위해 소금물(전기전도율: 33.
- 모터 형식의 관입기에 대한 내용은 이종섭 등(2008)에 자세히 설명되어 있다. 현장 실험용의 CRP는 외경이 큰 현장 롯드와 연결되기 때문에 CRP 후면에 연결되는 롯드는 변단면 형태로 제작되었다.
데이터처리
- 본 논문에서는 협재층을 탐지하기 위하여 기존에 개발된 소형 콘 관입 장비의 연구결과와 전기비저항 탐사 기법의 배경이론에 대하여 기술한 뒤 본 연구에서 개발한 CRP 의 개발과정, 장비형상 및 특징에 대하여 서술하였다. 개발된 장비의 검증을 위하여 수행한 실내 층상 탐지 실험과 현장실험에 대한 내용 및 결과도 기술하였으며, 현장 실험의 경우 표준 콘 관입 장비에서 획득한 결과와 비교하여 장비의 신뢰성을 평가하였다.
- 전기비저항은 내부전극과 외부전극의 4단자 쌍 회로 방식으로 구성되며, 내･외부 전극사이에는 절연체를 이용하여 누전을 방지하였다. 개발된 장비의 적용성 및 측정값의 신뢰도는 실내 층상 탐지 실험과 현장의 관입 실험을 통해 검증하였다.
- 측정된 데이터는 캘리브레이션 식을 이용하여 선단 저항력, 주면마찰력 그리고 전기비저항으로 환산하였으며, 그 결과를 그림 9에 나타내었다. 선단저항력과 주면 마찰력은 약 1～2MPa과 0.
이론/모형
- 실내실험용 CRP는 앞서 언급하였듯이 단면적 부족으로 half-bridge 형태로 회로를 구성하였으며, 현장실험용 CRP는 4개의 변형률계를 모두 부착한 full-bridge 형태의 회로로 구성하였다. 전기저항식 변형률계는 Kyowa사의 1mm 스트레인 게이지(KFG-1-12-C1-16L3M2R)를 사용하였으며, 입력 전압은 이종섭 등(2008)의 기존 연구결과를 참고하여 일정한 저항값이 출력되는 1.5～2V 사이의 값을 사용하였다. 변형률계의 입력 및 출력값은 모두 Quantum X(MX410, HBM사) 장비를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 실내실험 CRP의 경우는 앞서 설명하였듯이 변형률계 부착 공간이 협소하여 선단저항력에 대한 보정과정만 수행되었으며, 현장실험용 CRP는 선단저항력과 주면마찰력 모두 보정과정을 실시하였다. Half-bridge을 이용한 실내용 CRP보다 Full-bridge을 이용한 현장용 CRP의 선형성이 더 우수한 것으로 나타났다.
- 3cm)인 소형콘을 개발하였다. 개발된 장비는 주변의 온도변화와 입력 전압에 의한 자체발 열등을 효과적으로 배제하여 협재층 및 지반의 특성을 보다 신뢰성 높게 평가할 수 있음을 보여주었다.
- (1997)은 Threadwell(1976)의 연구 결과를 실험적으로 재 정립하고자, 경계면의 지층 강도에 따라 콘 관입 저항치의 영향범위를 평가하였다. 경계면에서 강성이 작아지는 경우는 측정값의 영향범위가 콘 직경의 2～3배보다 작게 나타났으며, 반대로 경계면에서 강성이 커지는 경우는 콘 직경에 10～20배 정도로 영향범위가 커지는 것을 보여주었다. 이와 같은 이유로 단면적이 10cm2 인 표준 콘을 이용하여 협재층을 탐지 할 경우 협재층의 강도는 주변 지반의 강도보다 작아야 영향범위가 줄어들어 상대적으로 정확한 탐지가 가능하다고 하였다.
- 현장용 CRP의 경우도 약 400kHz까지는 실내용 CRP의 결과와 동일하게 안정된 값이 나타났지만, 그 이후에는 갑작스럽게 증가하는 현상을 관찰하였다. 따라서 측정된 결과를 토대로 안정하게 측정할 수 있는 CRP의 적용 가능한 작동 주파수를 100kHz로 결정하였다. 전기비저항은 LCR Meter(Intec LCR-819)를 이용하여 측정하였으며, 장비자체에 연결된 접지선을 외부 접지단자와 연결하여 장비고유의 잡음도 제거하였다.
- 이는 전기 비저항 측정센서가 선단저항력 측정 변형률계보다 선단 부분에 위치하여 더욱 빠르고 민감한 반응이 나타난 것으로 판단된다. 또한 마지막의 사질토층에서는 전기비저항의 측정 값이 크게 증가한 것을 확인하였으며, 이는 시료 조성시 사용된 소금물의 농도 차이로 인하여 발생한 것으로 분석된다. 실내실험 결과는 개발된 소형 CRP의 협재층 탐지 능력이 상당히 민감한 것을 보여준다.
- (1988) 은 전극에 이온 흡착이 발생하는 것을 방지하기 위해 낮은 주파수의 교류 전원을 공급하여 지반의 전기적인 특성을 평가하였다. 또한 전기비저항은 지반의 오염물뿐만 아니라 지하수의 농도에도 영향을 받음을 실험적으로 증명하였다.
- 측정된 데이터는 보정과정을 통해 얻은 식(그림 4 및 5 참조)을 이용하여 선단저항 력과 전기비저항으로 환산하였으며, 환산 결과는 그림 7에 나타내었다. 선단저항력과 전기비저항은 모두 점토층에서 일정한 범위의 값을 보였지만, 사질토층에서는 갑작스럽게 증가하는 것으로 나타났다. 특히 전기비저 항의 경우는 사질토층이 시작되는 심도에서 거의 즉각적인 반응이 나타났지만, 선단저항력은 첫번째와 세번째 층에서 반응이 상대적으로 늦게 나타났다.
- 측정된 데이터는 캘리브레이션 식을 이용하여 선단 저항력, 주면마찰력 그리고 전기비저항으로 환산하였으며, 그 결과를 그림 9에 나타내었다. 선단저항력과 주면 마찰력은 약 1～2MPa과 0.001～0.01MPa 값을 보이며, 협재층이 존재하는 부분에서는 약 2～4MPa과 0.02～ 0.04MPa 값을 보였다. 전기비저항은 대체적으로 약 0.
- 또한 마지막의 사질토층에서는 전기비저항의 측정 값이 크게 증가한 것을 확인하였으며, 이는 시료 조성시 사용된 소금물의 농도 차이로 인하여 발생한 것으로 분석된다. 실내실험 결과는 개발된 소형 CRP의 협재층 탐지 능력이 상당히 민감한 것을 보여준다.
- 5mol)의 소금물에 대하여 1kHz～1MHz 범위의 주파수 영역을 대상으로 측정하였으며, 이때 발생한 전기저항값의 변화는 low frequency(LF) impedance analyzer (HP4192A)를 이용하여 측정하였다. 실내용 CRP와 현장용 CRP의 측정결과는 그림 3과 같으며, 실내용 CRP 는 주파수 범위가 증가할수록 저항값에 큰 변화 없이 거의 일정한 값이 측정되었다. 현장용 CRP의 경우도 약 400kHz까지는 실내용 CRP의 결과와 동일하게 안정된 값이 나타났지만, 그 이후에는 갑작스럽게 증가하는 현상을 관찰하였다.
- 010MPa로 나타났다. 이를 비교하면 CRP의 선단저항력과 주면마찰력이 CPT 보다 약 11% 그리고 약 40% 작게 산정되었음을 알 수 있다. 일반적으로 콘의 직경이 작을수록 선단저항력은 크게 평가되나(Titi et al.
- 52cm)인 소형콘을 이용하여 장비 크기 및 간극수압계 위치에 따라 측정값의 해상도를 실험적으로 비교하였다. 인공적으로 조성된 협재층을 이용하여 실험을 수행하였으며, 콘의 단면적이 작을수록, 간극수압계가 선단에 가깝게 설치될수록 해상도가 증가하는 것을 관찰하였다. 즉, 협재층과 같은 얇은 지층을 탐지하기 위하여 측정장비의 단면적은 작아야하며, 측정 센서는 선단부에 가깝게 부착되어 있어야 정확한 값을 평가할 수 있음을 알 수 있다.
- 5cm)인 초소형 콘을 제작하여 실내에서 시료를 조성한 뒤 경계면 탐지에 적용하였다. 적용결과 개발된 소형 콘은 경계면 탐지에 매우 효과적이었으며, 특히 액상화 이후 모래지반에서 지지력 증가 현상도 파악하였다. 김래현 등(2009)은 기존에 사용되고 있는 전기저항식 변형률계의 온도에 대한 문제점을 개선하고자 광섬유센서가 부착된 단면적이 0.
- 04MPa 값을 보였다. 전기비저항은 대체적으로 약 0.5～ 1Ω･m 값으로 환산되었으며, 협재층이 있는 영역에서는 선단저항력과 유사하게 1～2Ω･m까지 측정값이 증가하였다. 측정된 선단저항력과 전기비저항 결과는 실내실험 결과와 유사하게 협재층이 존재하는 심도(약 11m, 13m 그리고 14m)에서 측정값이 갑작스럽게 증가하였다.
- CPT 측정결과는 그림 10과 같으며, 평균적으로 1～2MPa 값을 보이다가 협재층이 존재하는 부근에서는 2～4MPa의 높은 값을 나타냈다. 지층의 형성 조건이 상이하여 협재층 탐지 심도 및 특성은 약간 차이가 있지만, CPT와 CRP 모두 12m, 13m 그리고 14m 부근에서 3개의 협재층이 측정되었다. 이는 그림 10(c)의 간극수압 그래프에서도 12～15m 사이에서 3번의 급격한 간극수압 증가로부터 협재층 존재 가능성이 높음을 알 수 있다.
- 이는 그림 10(c)의 간극수압 그래프에서도 12～15m 사이에서 3번의 급격한 간극수압 증가로부터 협재층 존재 가능성이 높음을 알 수 있다. 측정 심도까지 CRP의 평균 선단저항력과 평균 주면 마찰력은 0.88MPa와 0.0062MPa 값으로 계산되었으며, CPT는 각각 0.99MPa과 0.010MPa로 나타났다. 이를 비교하면 CRP의 선단저항력과 주면마찰력이 CPT 보다 약 11% 그리고 약 40% 작게 산정되었음을 알 수 있다.
- 5～ 1Ω･m 값으로 환산되었으며, 협재층이 있는 영역에서는 선단저항력과 유사하게 1～2Ω･m까지 측정값이 증가하였다. 측정된 선단저항력과 전기비저항 결과는 실내실험 결과와 유사하게 협재층이 존재하는 심도(약 11m, 13m 그리고 14m)에서 측정값이 갑작스럽게 증가하였다. 비록 지하수의 농도, 입자특성등에 의한 계측 센서들간의 민감도 차이가 있어, 측정된 협재층의 경향성에는 약간 차이가 있지만 모두 비슷한 심도에서 협재층을 탐지하였다.
- 10cm)인 콘은 현장적용시 강성이 부족하여 단면적이 큰 장비로 교체되어 사용되었으며, 이를 이용하여 장비 크기와 간극수압계 위치에 따른 경계면 탐지의 해상도를 관찰하였다. 현장실험결과, 실내실험의 결과와 유사하게 단면적이 작을수록 그리고 간극수압계 위치가 선단부에 근접할수록 해상도가 높게 나타났다.
후속연구
- 광양지역의 관입실험은 심도 6～15m까지 진행하였으며, 측정 데이터를 통해 3개의 협재층을 확인하였다. CRP는 실내 및 현장 실험결과 적용성과 신뢰성이 높게 나타 났으며, 추후 다양한 지반 평가에 적용될 것으로 판단된다. 또한 선단에서 측정되는 전기비저항은 지반의 간극비나 오염여부등 지반을 다각도로 평가 할 수 있어 활용성도 높게 나타날 것으로 사료된다.
- CRP는 실내 및 현장 실험결과 적용성과 신뢰성이 높게 나타 났으며, 추후 다양한 지반 평가에 적용될 것으로 판단된다. 또한 선단에서 측정되는 전기비저항은 지반의 간극비나 오염여부등 지반을 다각도로 평가 할 수 있어 활용성도 높게 나타날 것으로 사료된다.
- 2000), CRP의 관입속도가 1cm/sec 인 반면 CPT의 관입속도는 2cm/sec 인 관계로 CRP의측정값이 작게 나타난 것으로 판단된다. 추후 다양한 실험에 따른 보정이 수행된다면 CRP의 상관관계식을 통해 지반의 저항력을 정확하게 평가 할 수 있을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.