대형다짐시험 및 표준다짐시험을 이용한 파쇄암 성토재의 다짐특성 연구 The Study of Compaction Characteristics of Cataclasite Fill Material using Large and Standard Compaction Tests원문보기
신축되는 공항은 미래 항공수요를 선점하고 주변지역 공항들과의 경쟁에서 앞서나가기 위해, 고품질의 활주로를 건설하고자 체계적으로 활주로 하부지반 건설에 임하고 있다. 본 연구에서는 여객계류장 운영시 하부 연약지반의 잔류침하를 최소화 할 수 있도록 시공관리하기 위하여 기존의 표준다짐시험의 단점을 보완하는 연구를 하고자 하였으며, 직경 100 mm 이하의 성토 재료를 사용한 4개소 현장에서 성토재료를 채취하여 표준다짐시험(KS F 2312), 대형원형몰드 다짐시험, 물치환 현장밀도시험(ASTM D 5030)을 수행하였다. 현장밀도시험과 표준 실내다짐시험의 상관관계를 회귀분석 하면, 유의수준(P-value) 0.05에서 신뢰할 수 없는 값을 나타내었으며, 현장밀도시험과 대형 실내다짐시험의 회귀분석 결과 상관계수(R)가 0.8878로 상관관계가 높게 나타났다. 설계 및 시공에 사용되는 최대건조밀도를 평가할 때 성토재료의 최대치수를 고려하여 다짐시험방법이 선택되어야만 현장여건이 충실히 반영되어 전체적으로 균질한 품질의 시공이 이루어 질 수 있을 것으로 판단된다.
신축되는 공항은 미래 항공수요를 선점하고 주변지역 공항들과의 경쟁에서 앞서나가기 위해, 고품질의 활주로를 건설하고자 체계적으로 활주로 하부지반 건설에 임하고 있다. 본 연구에서는 여객계류장 운영시 하부 연약지반의 잔류침하를 최소화 할 수 있도록 시공관리하기 위하여 기존의 표준다짐시험의 단점을 보완하는 연구를 하고자 하였으며, 직경 100 mm 이하의 성토 재료를 사용한 4개소 현장에서 성토재료를 채취하여 표준다짐시험(KS F 2312), 대형원형몰드 다짐시험, 물치환 현장밀도시험(ASTM D 5030)을 수행하였다. 현장밀도시험과 표준 실내다짐시험의 상관관계를 회귀분석 하면, 유의수준(P-value) 0.05에서 신뢰할 수 없는 값을 나타내었으며, 현장밀도시험과 대형 실내다짐시험의 회귀분석 결과 상관계수(R)가 0.8878로 상관관계가 높게 나타났다. 설계 및 시공에 사용되는 최대건조밀도를 평가할 때 성토재료의 최대치수를 고려하여 다짐시험방법이 선택되어야만 현장여건이 충실히 반영되어 전체적으로 균질한 품질의 시공이 이루어 질 수 있을 것으로 판단된다.
The new airports apply the systematic runway foundation construction to build the high quality runways in order to take the leading position to win future aerial demands and stay ahead of competitors. This study is intended to supplement the weakness of existing standard compaction test to minimize ...
The new airports apply the systematic runway foundation construction to build the high quality runways in order to take the leading position to win future aerial demands and stay ahead of competitors. This study is intended to supplement the weakness of existing standard compaction test to minimize residual settlement of lower weak foundation during operation of passenger berthage. The fill material was sampled from 4 construction sites using the fill material with diameter of 100mm or less, and the standard compacting test (KS F 2312), large circular mold compacting test, and water-replacement field density test (ASTM D 5030) were conducted. The regression analysis of correlation of the field density test and the standard indoor compaction test showed the unreliable value at P-value of 0.05, and the regression analysis of the field density test and the large indoor compaction test showed the high correlation with R value of 0.8878. It is judged that the construction of overall uniform quality can be assured as the site condition is truly reflected only if the compacting test method is selected in consideration of maximum size of fill material when evaluating the maximum dry density used in design and construction.
The new airports apply the systematic runway foundation construction to build the high quality runways in order to take the leading position to win future aerial demands and stay ahead of competitors. This study is intended to supplement the weakness of existing standard compaction test to minimize residual settlement of lower weak foundation during operation of passenger berthage. The fill material was sampled from 4 construction sites using the fill material with diameter of 100mm or less, and the standard compacting test (KS F 2312), large circular mold compacting test, and water-replacement field density test (ASTM D 5030) were conducted. The regression analysis of correlation of the field density test and the standard indoor compaction test showed the unreliable value at P-value of 0.05, and the regression analysis of the field density test and the large indoor compaction test showed the high correlation with R value of 0.8878. It is judged that the construction of overall uniform quality can be assured as the site condition is truly reflected only if the compacting test method is selected in consideration of maximum size of fill material when evaluating the maximum dry density used in design and construction.
위에서 언급한 기존 연구들을 도로, 철도, 댐 등의 구조물에 적합하게 제시된 연구로서 최근 개정된 공항 건설기준에 맞지 않는 부분이 있으며, 다짐시공의 품질관리를 위해서는 현장 다짐조건에 맞는 실내다짐시험 방법이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 공항 활주로 공사에서 적용 가능하도록 실내다짐시험, 실내다짐시험을 통한 추정식 및 현장다짐시험의 결과를 비교하여 합리적인 다짐시험법을 제시하고자 하였다.
제안 방법
다짐시험은 현장에서 최대건조밀도를 얻기 위한 개략적인 지침으로 성토에 사용하기 위한 재료 선정 및 도로, 성토, 댐 등 흙 구조물의 다짐관리, 다짐방법을 선정하기 위해 수행한다. 표준 실내다짐시험은 현장에서 필요한 다짐에너지를 고려하여, E 다짐방법을 적용하였다(Table 2).
물치환 현장밀도시험(ASTM D 5030)은 현장에서 최대건조밀도를 구하기 위하여 SGT-1~4 지역에서 각 Case별로 3회씩 수행하였다. Case 3에서 최대건조밀도에 도달한 것을 확인할 수 있었으며, 현장밀도시험을 통하여 획득된 최대건조밀도는 2.
표준 실내다짐시험은 입경 37.5 mm 이상의 재료를 제외(E 다짐시험 기준)함으로써 최대건조밀도의 산정에 현장과 다른 오차가 발생 할 수 있으므로. 본 연구에서는 현장여건을 최대한 반영할 수 있도록 대형 실내다짐시험을 실시하였다(Fig. 3). Kim D.
대상 데이터
여객계류장으로 사용하고자 하는 지역은 부지조성 건설시 인근 야산을 절취하여 연약지반처리용으로 사용한 골재를 유용하여 매립하였으며, 현재 이 지역은 연약지반처리가 완료되어 노상까지 조성된 상태이다. 여객계류장 및 원격계류장의 노상두께는 미국연방공항청(FAA (1995), Federal Aviation Administration)에서 항공기 A380 기종 등의 하중을 반영하여 노상 깊이별 다짐도 기준이 2009년 9월에 변경되었으며, 변경기준은 Fig.
데이터처리
실내다짐시험과 현장다짐시험의 상관성을 분석하기 위하여 다짐관리 기준을 모두 만족한 Case 3의 현장밀도시험과 실내다짐시험(표준다짐시험, 대형다짐시험)에서 획득된 최대건조밀도의 상관관계를 회귀분석으로 분석하였다(Table 6). 현장밀도시험과 표준다짐시험의 회귀분석 결과 유의수준(Pvalue) 0.
이론/모형
5 mm 이상의 골재 혼입율을 사용하여 모래질 골재 및 실트질 골재의 두 종류 토공재료에 대하여 표준다짐에너지 및 수정 다짐에너지를 적용한 경우의 현장 간극비를 실험식으로 추정할 수 있다. 본 연구에서는 모래질 골재에 대하여 수정다짐에너지를 적용한 경우의 추정식을 사용하였다.
이 추정식은 골재의 혼입율 30% 정도까지 사용될 수 있으나, 골재 부분의 건조밀도를 별도로 측정하여야 하고, 골재 혼입율이 많은 경우에는 오차가 크다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 골재 혼입율이 다소 크더라도 일정한 결과를 제시할 수 있는 Hsu와 Saxena (1991)의식을 적용하여 실내실험을 통한 현장밀도를 추정하였다.
현장밀도시험은 현장에서 시공관리의 기준이 되는 중요한 인자로서 본 연구에서는 실내다짐시험에서 획득한 최대건조밀도와 비교하기 위하여 모래치환법을 이용한 현장밀도시험을 사용하지 않고, 물치환법을 가용할 수 있는 ASTM D5030의 규정대로 수행하였다. 일반적으로 건설공사 노체 및 노상 공종에서의 다짐장비는 진동롤러와 타이어롤러를 많이 이용하고 쇄석이나 암버럭의 경우 머캐덤롤러를 이용하고 있다.
성능/효과
1. 표준다짐시험(KS F 2312) 보다 대형다짐시험의 최대건조단위중량이 높고, 최적함수비가 낮게 나타났다. 이는 성토재료에 포함된 다량의 37.
2. 현장밀도시험과 표준 실내다짐시험의 회귀분석 결과 상관계수(R)는 0.0282로 매우 낮은 값을 나타내었으며, 현장 밀도시험과 대형 실내다짐시험의 회귀분석 결과는 상관계수(R)는 0.8878로 상관관계가 높게 나타났다. 이는 대형실내 다짐시험이 100 mm 이하의 토공 재료가 적용된 현장을 잘 반영하고 있음을 보여주는 것이며, 설계 및 시공 등에 대형 실내 다짐시험의 결과를 적용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
8878로 상관관계가 높게 나타났다. 이는 대형실내다짐시험이 100 mm 이하의 토공 재료가 적용된 현장을 잘 반영하고 있음을 보여주는 것이며, 설계 및 시공 등에 대형 실내 다짐시험의 결과를 적용하는 것이 바람직하다고 판단된다. Hsu와 Saxena (1991)의 식을 적용하여 골재혼입율을 고려하여 추정한 최대건조단위중량이 가장 크게 나타났으며,SGT-3, SGT-4에서는 현장시험의 값에 유사한 경향을 보이는 부분도 있으나 적용된 상수가 국내 토질에 적합한지에 대한 신뢰성 검토가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
성토공의 품질확보를 위해 중요한 것은 무엇인가?
성토공의 품질확보를 위해서는 양질의 토공 재료를 확보하여 사용하는 것이 중요하며, 각각의 구조물과 사용 재료에 적합한 성토관리 기법이 적용되어야 한다. 성토공사의 특성상 상대적으로 편차가 큰 성토재료를 사용하여, 장대한 부지에 균일한 품질을 확보하고 경제성까지 고려되어야 하므로, 각 국의 학회, 감독기관 및 발주처에서는 최소한의 성토 시공 관리기준 및 품질기준을 제시하고 있다.
다짐시험을 수행하는 이유는 무엇인가?
다짐시험은 현장에서 최대건조밀도를 얻기 위한 개략적인 지침으로 성토에 사용하기 위한 재료 선정 및 도로, 성토,댐 등 흙 구조물의 다짐관리, 다짐방법을 선정하기 위해 수행한다. 표준 실내다짐시험은 현장에서 필요한 다짐에너지를 고려하여, E 다짐방법을 적용하였다(Table 2).
물치환 현장밀도시험를 수행하여 얻은 결론은 무엇인가요?
1. 표준다짐시험(KS F 2312) 보다 대형다짐시험의 최대건조단위중량이 높고, 최적함수비가 낮게 나타났다. 이는 성토재료에 포함된 다량의 37.5 mm 이상 100 mm 이하 조립 골재에 의해 발생되는 것으로 판단된다.
2. 현장밀도시험과 표준 실내다짐시험의 회귀분석 결과 상관계수(R)는 0.0282로 매우 낮은 값을 나타내었으며, 현장 밀도시험과 대형 실내다짐시험의 회귀분석 결과는 상관계수(R)는 0.8878로 상관관계가 높게 나타났다. 이는 대형실내 다짐시험이 100 mm 이하의 토공 재료가 적용된 현장을 잘 반영하고 있음을 보여주는 것이며, 설계 및 시공 등에 대형 실내 다짐시험의 결과를 적용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
3. 우리나라 국토교통부에서는 발파암, 재생골재, 선별토사 및 산업부산물의 다양한 성토재료를 활용할 수 있도록 하고 있으며, 각 현장에서 현장의 특성을 반영하여 기준을 만족하는 범위에서 현장관리기준을 적용할 수 있도록 하고 있다. 암성토 재료(φ100 mm 이하)의 다짐시공 시 품질관리를 위해서는 실내다짐시험 중 대형다짐시험이 보다 현장 여건을 충실히 반영하는 것으로 판단되며, 이에 따라 경제성을 확보 및 전체적으로 균질한 품질의 시공이 기대되는 장점이 있을 것으로 판단된다.
참고문헌 (6)
FAA, 1995, Airport pavement design and evaluation, FAA AC 150/5320-6D
Ham, T. G., 2007, An experimental study on compaction characteristics of gravel-mixed decomposed granite soil, Journal of the Korean Geotechnical Society, 23(11), 59-66 (In Korean with English abstract).
Hsu, T. S. and Saxena, S.K. (1991), A general formula for determining density of compacted soils with oversize particles, Soils and Foundations, 31(3), 91-96.
Kim, D. S., Park, S. Y., Song, J. W., Kim, S. I., and Song, J. J., 2009, A Study on the compaction characteristics of crushed rock-soil mixture for railway subgrade, Journal of the Korean Society for Railway, 12(2), 183-189 (In Korean with English abstract).
K-water, 2001, A study on the shear strength characteristics of dams using large triaxial tests, Report of K-water, 3-22 (In Korean).
Song, J. W., Song, J. J., Kim, D. S., and Park, Y. S., 2008, Experimental study on the compaction characteristics of rock fill for railway, 2008 Conference on the Korean Society for Railway, Seoul, 147-156 (In Korean).
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