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문제 정의
- 1에서 설명한 바 있다), 구성방정식은 달리하지만, 세 번째 모델인 Carreau 모델과 다섯 번째 모델인 Papanastasiou 모델과 흡사한 결과를 가진다. Carreau 모델과 Papanastasiou 모델의 경우 항복응력보다는 점도에 대해 그리고 유동흐름특성 값인 무차원 함수인 유동지수(flow behavior index) h 에 의해 유체거동을 설명하고자 한다. 예를 들어, 〃 < 1 인 경우, 유체는 전단 담화 거동(폴리머, 페인트 등)을, ” > 1 인 경우, 유체는 전단농화 거동(굴착이수, 퀵 샌드 등)을 보이는 것으로 알려져 있다.
- 캐다다 철광석회사에 의해 1964년부터 광미를 서부 와부시 지역에 적치하기 시작하였으며, 이로인한 사면안정성 및 환경적 문제를 야기함에 따라 오늘날 철광석 개발 및 광미처분 문제를 해결할 목적으로 많은 연구를 수행중이다(Turmel 등, 2010) . 광미를 처분할 목적으로 광미와 광미에 폴리머를 섞은 두 형태가 있으나 본 연구에서는 두 경우 특별한 구분없이 채취된 광미의 전반적인 토질특성과 유변학적 특성에 대한 연구결과이다.
- 이는 향후 현장실무자가 복잡한 매개변수들에 의한 불편한 해석과정을 거치지 않더라도 간편한 방법으로 토석류의 흐름특성 및 유동시나리오를 예측할 수 있도록 도와줄 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 아래와 같이 재료 및 방법, 유변물성 측정기의 결과를 토대로 유변학적 특성들 중 항복응력과 점도의 활용성, 유변학적 모델들의 적용성 및 유동성 평가에 활용될 액성 지수와 유변학적 특성(항복응력과 소성점도)들 간의 상관관계를 제시하고자 한다.
- 두 시료를 비교분석함은 일반적인 토석류의 흐름 특성이 세립토의 영향을 받는 것으로 알려져 있으나(Locat, 1997), 세립토 내 점토질을 다량 함유한 경우와 실트질이 다량 함유된 경우의 유동학적 특성들이 달리함에 그 이유가 있다(Jeong 등, 2010). 본 연구는 유동곡선 및 유동 특성 모델, 연구대상재료와 시험방법, 유변물성 측정시험기의 원리 및 단계별 실험분석방법, 결과 및 토의 순으로 구성하고자 한다.
- 본 연구에서는 점토질과 실트질을 다량 함유한 세립토의 유동특성과 토석류의 흐름특성에 대한 유변학적 모델들의 적용성에 대해 수행된 연구과제이며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 특성에 의한 유동성과 비교하게 된다. 본 연구의 마지막 부분은 여섯 가지 유변학적 모델들을 비교분석하고, 토석류에 대한 유동성 해석에 활용할 지수함수와 유변학적 특성들 간의 상호관계를 비교분석하고자 한다. 이는 향후 현장실무자가 복잡한 매개변수들에 의한 불편한 해석과정을 거치지 않더라도 간편한 방법으로 토석류의 흐름특성 및 유동시나리오를 예측할 수 있도록 도와줄 수 있을 것으로 기대된다.
- 이런 점에 착안하여, 본 연구는 세립토를 다량 함유한 토석류의 이동성에 중요한 영향을 미치는 인자들인 항복응력과 점도를 구하는 방법 및 유동 모델의 적용성에 대해 토의하고자 한다. 연구대상 재료들은 일라이트 위주의 점토를 가진 지중해 연안에서 채취한 해저점토시료와 광미의 처분장에서 얻어진 고른 입도 분포를 가진 실트질 광미들을 대상으로 얻어진 유변학적 결과들에 대해 분석하고자 한다. 광미의 경우 캐나다 동부 지방에서 선광과 제련과정 중 유용한 광물을 회수하고 남은 저품위 불용광물을 선택하였다.
- Bingham 교수의 혁신적 업적 이후로 수많은 유변학적 모델(rheological model)들이 소개되고 있으나, 토석류의 흐름 특성(flow characteristics)을 결정하는데 적용할 간편한 유동특성모델을 제시하기란 여전히 어려운 일이다(Barnes, 1999). 이런 점에 착안하여, 본 연구는 세립토를 다량 함유한 토석류의 이동성에 중요한 영향을 미치는 인자들인 항복응력과 점도를 구하는 방법 및 유동 모델의 적용성에 대해 토의하고자 한다. 연구대상 재료들은 일라이트 위주의 점토를 가진 지중해 연안에서 채취한 해저점토시료와 광미의 처분장에서 얻어진 고른 입도 분포를 가진 실트질 광미들을 대상으로 얻어진 유변학적 결과들에 대해 분석하고자 한다.
- 점토질(지중해 해저점토)과 실트질(광미) 위주로 구성된 재료들에 대해 입자크기 효과라는 측면에서 유변학적 특성들을 알아보고자 한다. Fig.
- 않았다. 항복응력과 소성점도를 구하는 방법에 대해서 본 연구에서는 Bingham 및 이중선형 모델에 대해 구체적으로 알아보았다(Fig. 2). Herschel-Bulkley 모델의 활용법에 대해서는 Coussot와 Piau(1994)에 의해 실험결과와 함께 소개된 바 있다.
가설 설정
- 3. Flow curves of Mediterranean Sea (a 귢nd b) and iron tailing (c and d) samples: (a and c) linear plot of sh으矛 stress and shear rate for selected samples and (b and d) log-log 머자 of viscosity and shear rate. Data from Jeong (2006).
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