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동적 콘 관입지수를 이용한 철도노반의 전단파속도 추정
Shear Wave Velocity Estimation of Railway Roadbed Using Dynamic Cone Penetration Index 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.31 no.11, 2015년, pp.25 - 31  

홍원택 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  변용훈 (일리노이대학교 사회환경공학과) ,  최찬용 (한국철도기술연구원 고속철도연구본부) ,  이종섭 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
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연속 동하중을 지지하는 철도노반의 탄성거동은 대상 상부노반의 전단탄성계수에 주된 영향을 받으므로, 일정한 다짐도로 조성된 상부노반에서의 전단파속도 획득은 대상 지반의 탄성거동 예측에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 상부노반에서 수행된 동적 콘 관입시험(DCPT) 결과로부터 전단파속도($V_s$)를 추정하기 위하여 동적 콘 관입지수(DCPI)와 전단파속도의 상호관계를 제시하고자 하였다. 상호관계의 신뢰도를 확보하기 위하여 동적 콘 관입시험 및 전단파속도 획득은 시공 완료된 철도 상부노반에서 수행되었다. 전단파속도 획득 방법으로서 cross hole 방법이 사용되었으며, 수신기와 발신기의 중간 위치에서 동적 콘 관입시험이 수행되었다. 동일한 심도에서의 동적 콘 관입지수 및 전단파속도 비교 결과, 전단파속도는 결정계수가 0.8 이상인 동적 콘 관입지수의 거듭제곱 형태로 나타났다. 본 연구결과는 동적 콘 관입기를 이용한 상부노반의 강도평가와 동시에 전단파속도 추정 방법으로써 유용하게 사용될 것이라 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Elastic behavior of the railway roadbed which supports the repeating dynamic loads of the train is mainly affected by the shear modulus of the upper roadbed. Therefore, shear wave velocity estimation of the uniformly compacted roadbed can be used to estimate the elastic behavior of the railway roadb...

주제어

#Dynamic cone penetrometer   #Railway roadbed   #Shear modulus   #Shear wave velocity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 동적 콘 관입시험을 통하여 시공된 철도 상부노반에서의 강성특성을 추정하기 위하여 동적 콘 관입지수(DCPI)와 전단파속도(Vs)의 상호관계를 제시하고자 하였다. 동적 콘 관입시험 및 전단파속도 획득은 조성된 상부노반의 재료, 다짐 및 횡방향 구속압 상태 등 실제와 동일한 조건 하에서의 상호관계 규명을 위하여 강원도에 위치한 시공 완료된 상부노반 두 개소(Site-1, Site-2)를 대상으로 수행되었다.
  • 본 연구에서는, 동적 콘 관입시험 방법 및 결과를 이용하여 상부노반의 강성특성을 추정하고자 시공 완료된 철도 상부노반에서 동적 콘 관입시험 및 전단파속도 획득을 위한 cross hole 시험을 수행하였으며, 각 시험결과를 상호비교 하였다. 본 논문은 수행된 시험에 대한 과정, 결과 및 분석내용을 다룬다.
  • 조성된 시료를 대상으로 수행되는 실내실험의 경우, 사용된 재료, 다짐상태 및 횡방향 구속압 등 실제 시공된 현장 모사에 한계가 있다고 판단되는 바, 본 연구에서는 실제 시공 완료된 현장에서의 동적 콘 관입지수와 전단파속도의 상호관계 획득하고자 하였다. 선택된 현장은 강원도에 위치한 다짐완료된 상부노반으로서 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철도궤도 하부구조물에 대한 강도 및 강성특성 평가가 매우 중요한 사안중 하나인 이유는? 열차기술의 진보와 동반한 열차의 고속화 및 하중증가는 철도궤도 하부구조물에 대하여 증가된 윤중, 횡압, 시･제동력을 가한다. 도상자갈 및 콘크리트 궤도로부터 전달된 하중에 대하여 적절한 지지력을 발휘하지 못하는 노반은 열차하중에 의하여 파괴에 이를 수 있으며, 파괴까지 유발되는 큰 변형이 발생되지 않더라도 안전관리기준을 벗어난 탄성변형은 열차의 탈선 등 큰 사고로 이어질 수 있다. 그러므로, 철도궤도 하부구조물에 대한 강도 및 강성특성 평가는 매우 중요안 사안중 하나이다.
동적 콘 관입지수란? 반면, Scala(1956)에 의해 소개된 동적 콘 관입기(dynamic cone penetrometer: DCP)는 다짐토의 상태평가를 위하여 고안된 소형화된 원위치 관입시험 방법으로서, 시험 방법이 매우 간결하고 경제적이며, 장비의 유지관리 및 보관이 용이하고 대상지반을 크게 교란하지 않으므로 시공 완료된 상부노반에 대한 적용에 적합하다. 동적 콘 관입시험을 통하여 획득되는 동적 콘 관입지수(dynamic cone penetration index: DCPI)는 동적 콘 관입기를 1회 타격할 때 관입된 깊이로서, 대상 지반의 강도특성과 크게 연관된다. 이는 대상 궤도 하부구조물의 강도특성 평가에 유용하게 사용될 수 있으나, 탄성범위를 넘어선 변형을 가하여 획득된 지수이므로 강성특성 평가에는 한계가 있다.
연속 동하중을 지지하는 철도노반의 탄성거동 무엇에 주된 영향을 받는가? 연속 동하중을 지지하는 철도노반의 탄성거동은 대상 상부노반의 전단탄성계수에 주된 영향을 받으므로, 일정한 다짐도로 조성된 상부노반에서의 전단파속도 획득은 대상 지반의 탄성거동 예측에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 상부노반에서 수행된 동적 콘 관입시험(DCPT) 결과로부터 전단파속도($V_s$)를 추정하기 위하여 동적 콘 관입지수(DCPI)와 전단파속도의 상호관계를 제시하고자 하였다.
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참고문헌 (12)

  1. Al-Qadi, I. L., Xie, W., Roberts, R., and Leng, Z. (2010), "Data Analysis Techniques for GPR Used for Assessing Railroad Ballast in High Radio-frequency Environment", Journal of transportation engineering, ASCE, Vol.136, No.4, pp.392-399. 

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  11. Scala, A. J. (1956), "Simple Methods of Flexible Pavement Design Using Cone Penetrometers", New Zealand Engineering, Vol.11, No.2, pp.34-44. 

  12. Vo, P. T., Ngo, H. H., Guo, W., Zhou, J. L., Listowski, A., Du, B., Wei, Q., and Bui, X. T. (2015), "Stormwater Quality Management in Rail Transportation - Past, present and future", Science of the Total Environment, Elsevier, Vol.512-513, pp.353-363. 

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