고수압 해저터널에 급속 인공동결공법 적용시 간극수의 염분 농도가 동결속도에 미치는 영향 평가: 실내 동결챔버시험 위주로 Effect of pore-water salinity on freezing rate in application of rapid artificial ground freezing to deep subsea tunnel: concentration of laboratory freezing chamber test원문보기
고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.
고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.
It is extremely difficult to apply conventional grouting methods to subsea tunnelling construction in the high water pressure condition. In such a condition, the rapid artificial freezing method can be an alternative to grouting to form a watertight zone around freezing pipes. For a proper design of...
It is extremely difficult to apply conventional grouting methods to subsea tunnelling construction in the high water pressure condition. In such a condition, the rapid artificial freezing method can be an alternative to grouting to form a watertight zone around freezing pipes. For a proper design of the artificial freezing method, the influence of salinity on the freezing process has to be considered. However, there are few domestic tunnel construction that adopted the artificial freezing method, and influential factors on the freezing of the soil are not clearly identified. In this paper, a series of laboratory experiments were performed to identify the physical characteristics of frozen soil. Thermal conductivity of the frozen and unfrozen soil samples was measured through the thermal sensor adopting transient hot-wire method. Moreover, a lab-scale freezing chamber was devised to simulate freezing process of silica sand with consideration of the salinity of pore-water. The temperature in the silica sand sample was measured during the freezing process to evaluate the effect of pore-water salinity on the frozen rate that is one of the key parameters in designing the artificial freezing method in subsea tunnelling. In case of unfrozen soil, the soil samples saturated with fresh water (salinity of 0%) and brine water (salinity of 3.5%) showed a similar value of thermal conductivity. However, the frozen soil sample saturated with brine water led to the thermal conductivity notably higher than that of fresh water, which corresponds to the fact that the freezing rate of brine water was greater than that of fresh water in the freezing chamber test.
It is extremely difficult to apply conventional grouting methods to subsea tunnelling construction in the high water pressure condition. In such a condition, the rapid artificial freezing method can be an alternative to grouting to form a watertight zone around freezing pipes. For a proper design of the artificial freezing method, the influence of salinity on the freezing process has to be considered. However, there are few domestic tunnel construction that adopted the artificial freezing method, and influential factors on the freezing of the soil are not clearly identified. In this paper, a series of laboratory experiments were performed to identify the physical characteristics of frozen soil. Thermal conductivity of the frozen and unfrozen soil samples was measured through the thermal sensor adopting transient hot-wire method. Moreover, a lab-scale freezing chamber was devised to simulate freezing process of silica sand with consideration of the salinity of pore-water. The temperature in the silica sand sample was measured during the freezing process to evaluate the effect of pore-water salinity on the frozen rate that is one of the key parameters in designing the artificial freezing method in subsea tunnelling. In case of unfrozen soil, the soil samples saturated with fresh water (salinity of 0%) and brine water (salinity of 3.5%) showed a similar value of thermal conductivity. However, the frozen soil sample saturated with brine water led to the thermal conductivity notably higher than that of fresh water, which corresponds to the fact that the freezing rate of brine water was greater than that of fresh water in the freezing chamber test.
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문제 정의
본 논문에서는 동결 사질 토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 평가시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토의 유효 열전도도 측정을 위해 시험용 몰드를 제작하였으며 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 동결토의 열적 특성 변화를 파악하고자 하였다. 또한 간극수의 염도에 따른 사질토의 동결속도 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 급속 동결챔버시험을 수행하였다.
본 논문에서는 간극수의 염분 함유에 따른 인조규사의 동결속도 변화를 평가하기 위하여 동결관을 통해 시료를 동결하면서 시간에 따른 시료 내부의 온도 변화를 측정하였다. 동결챔버에 인조규사 6호사로 균질한 시료를 조성한 후 물탱크를 이용하여 하단에서부터 포화시켰으며 완전 포화를 위하여 시료 조성으로부터 24시간이 지난 후 동결시험을 수행하였다.
본 논문에서는 동결 사질 토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 평가시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토의 유효 열전도도 측정을 위해 시험용 몰드를 제작하였으며 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 동결토의 열적 특성 변화를 파악하고자 하였다.
제안 방법
2. 간극수의 염분이 사질토의 동결 속도에 미치는 영향을 파악하기 위해 동결챔버를 제작하여 동결챔버시험을 수행하였다. 시료의 입경(D = 0.
1에서 보는 바와 같이 QTM-500은 비정상 열선법에 의해 매질의 열전도도를 단시간에 간단하게 측정 가능한 쾌속 열전도도계로서 8~4300℃·cm/W의 열저항 측정범위 및 ±5%의 정밀도와 ±3%의 재현성을 가지며 장비 사양은 Table 1과 같다. QTM-500장비를 시험에 이용하기 전, 기존에 열전도도를 이미 알고 있는 표준시료의 열전도도를 측정하여 QTM-500장비의 정밀도를 검증하였으며, 결과를 Table 2에 나타내었다.
챔버 내부의 온도계 뿐만 아니라 Bypass배관의 유입구와 유출구에 설치된 온도계를 포함하여 본 시험에 적용된 모든 온도계의 종류는 K-type으로써, 서로 다른 종류의 금속 간 접점에서 온도 차이가 발생하면 온도에 따른 기전력이 재질에 따라 달라지므로 이로 인해 발생하는 전압차를 이용하여 온도를 측정하게 된다. 각 온도계에서 측정된 결과들은 전기적 신호에 의해 데이터로거로 전송되어 디지털 방식으로 기록하였다. 동결챔버시험이 수행된 장소는 상온 환경이므로 액화질소 용기로부터 나오는 액화질소(LN2)는 시료에 삽입된 동결관에 도달하기 전에 이미 기화되어, 시료에 삽입된 동결관을 일정온도로 유지하기 어렵다.
간극수의 염도(소금 질량/소금물 질량)가 유효 열전도도에 미치는 영향을 파악하기 위해 간극수를 담수조건(염도 0%)과 해수의 염도를 고려한 염수조건(염도 3.5%)으로 조제하여 각 시료를 24시간 동안 포화시켰으며 포화시료의 비동결 상태와 동결 상태에서 각각의 유효 열전도도를 측정하였다. 동결 시료의 경우24시간 동결 후 냉동고 내부에서 유효 열전도도를 측정하였으며 측정 시마다 열선(Hot wire)으로 흐르는 열에 의해 주변 얼음이 녹고 시료내부 온도가 일정하지 않을 수 있음을 고려하여, 정밀한 측정을 위해 1회 측정이 끝나면 12시간 동안 시료를 재동결하여 내부 온도를 일정하게 유지한 후 유효 열전도도를 재 측정하였다.
5%)으로 조제하여 각 시료를 24시간 동안 포화시켰으며 포화시료의 비동결 상태와 동결 상태에서 각각의 유효 열전도도를 측정하였다. 동결 시료의 경우24시간 동결 후 냉동고 내부에서 유효 열전도도를 측정하였으며 측정 시마다 열선(Hot wire)으로 흐르는 열에 의해 주변 얼음이 녹고 시료내부 온도가 일정하지 않을 수 있음을 고려하여, 정밀한 측정을 위해 1회 측정이 끝나면 12시간 동안 시료를 재동결하여 내부 온도를 일정하게 유지한 후 유효 열전도도를 재 측정하였다. 염도 0% 시료와 3.
스테인리스강으로 제작된 동결챔버에 인조규사 시료를 담수와 염수로 포화시켜 조성한 후 시료 중앙에 위치한 동결관과 이로부터 일정한 간격으로 설치된 온도계를 이용하여 시료를 동결하면서 시간에 따른 시료의 온도를 측정하였다. 동결 조건에 따른 온도 변화의 차이를 분석하였고 이를 통해 동결에 따른 열적 특성 변화가 사질토의 동결속도에 미치는 영향을 평가하였다.
동결챔버시험시, 챔버 중앙에 위치한 동결관에 액화질소를 순환시켜 시료의 중앙부터 방사 방향으로 동결시켰으며 시간에 따른 시료의 온도 변화를 측정하여 동결 속도를 평가하였다. 동결관 외관에서부터 51 mm 간격으로 설치된 4개의 온도계를 통하여 온도변화를 측정하였으며 시간에 따른 시료의 온도 변화를 간극수의 염도조건에 따라 Fig. 10과 Fig. 11에 나타내었다. 또한 간극수의 염도에 따른 온도변화를 거리 별로 비교하여 Fig.
동결챔버시험시, 챔버 중앙에 위치한 동결관에 액화질소를 순환시켜 시료의 중앙부터 방사 방향으로 동결시켰으며 시간에 따른 시료의 온도 변화를 측정하여 동결 속도를 평가하였다. 동결관 외관에서부터 51 mm 간격으로 설치된 4개의 온도계를 통하여 온도변화를 측정하였으며 시간에 따른 시료의 온도 변화를 간극수의 염도조건에 따라 Fig.
동결챔버시험에서는 약 150 kg 용량의 액화질소용기를 이용하여 액화질소를 공급하였으며, 1회 동결챔버시험시 필요한 액화질소량이 액화질소 1개 용기의 용량을 상회하여 동결시험 중간에 용기를 교체하여 시험을 진행하였다. Fig.
동결챔버시험은 동결관 외관으로부터 204 mm 떨어진 4번 온도계의 값이 물의 어는점 이하가 될 때까지 수행하였다. 다만, 담수조건에서의 동결챔버시험과 염수조건에서의 동결챔버시험의 수행시기는 약 3주정도 차이가 있다.
본 논문에서는 간극수의 염분 함유에 따른 인조규사의 동결속도 변화를 평가하기 위하여 동결관을 통해 시료를 동결하면서 시간에 따른 시료 내부의 온도 변화를 측정하였다. 동결챔버에 인조규사 6호사로 균질한 시료를 조성한 후 물탱크를 이용하여 하단에서부터 포화시켰으며 완전 포화를 위하여 시료 조성으로부터 24시간이 지난 후 동결시험을 수행하였다. 시료 중앙에서부터 방사 방향으로 열전달이 이루어지도록 동결관을 시료 상단의 중앙에 위치시켰으며, 챔버 하단으로부터 300 mm 높이의 위치에 동결관으로부터 수평 방향으로 일정한 간격으로 4개의 온도계를 설치하여 시간에 따른 거리 별 시료의 온도 변화를 측정하였다.
동결챔버시험이 수행된 장소는 상온 환경이므로 액화질소 용기로부터 나오는 액화질소(LN2)는 시료에 삽입된 동결관에 도달하기 전에 이미 기화되어, 시료에 삽입된 동결관을 일정온도로 유지하기 어렵다. 따라서 본 시험을 시작하기 전에 우회배관을 이용하여 동결챔버 내부에 있는 동결관을 제외한 외부 배관의 온도를 미리 액화질소의 온도만큼 하강시킨 후 동결챔버시험을 수행하였다. 외부 대기온도의 영향을 최소화하고 시료에 삽입된 동결관에 주입되는 액화질소의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 동결챔버와 연결된 모든 배관을 단열처리 하였으며, 시험 전 과정에서 유입구와 유출구의 온도를 상시 확인하였다.
동결토의 유효 열전도도 측정을 위해 시험용 몰드를 제작하였으며 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 동결토의 열적 특성 변화를 파악하고자 하였다. 또한 간극수의 염도에 따른 사질토의 동결속도 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 급속 동결챔버시험을 수행하였다. 스테인리스강으로 제작된 동결챔버에 인조규사 시료를 담수와 염수로 포화시켜 조성한 후 시료 중앙에 위치한 동결관과 이로부터 일정한 간격으로 설치된 온도계를 이용하여 시료를 동결하면서 시간에 따른 시료의 온도를 측정하였다.
6과 같이 시료 포화용 물을 저장할 수 있는 물탱크와 시료 조성을 위한 지지대를 부착하였으며, 동결 과정 종료 후 시료 채취를 할 수 있도록 코어드릴을 설치하였다. 또한 동결관의 외측 접합부에 우회밸브(Bypass valve)를 연결함으로써 본 시험 전 배관에 냉매를 미리 순환시켜 본 시험 시 액화질소가 기화하지 않고 동결챔버 내부의 동결관에 다다를 수 있도록 하였다. 냉매와 동결관의 온도를 측정하기 위하여우회 밸브의 유입구(Inlet)와 유출구(Outlet)에 별도의 온도계를 설치하였으며 Fig.
본 연구에서는 담수와 염수로 포화된 비동결토와 동결토 시료를 조성하여 유효 열전도도를 측정하였다. 또한 동결챔버를 제작하여 담수 및 염수로 포화된 사질토에 대한 동결챔버시험을 수행하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 논문에서는 비정상 열선법에 의해 시료의 유효 열전도도를 측정하였으며 측정 원리는 비정상 탐침법과 유사하다. 즉, 열선에 일정량의 열량이 공급될 때, 시간에 따라 열선의 온도가 상승하게 되며 온도와 시간의 관계(lnt-∆T)가 직선 형태로 나타나고 이때 직선의 기울기의 역수를 계산하여 대상 시료의 유효 열전도도를 산정하게 된다.
본 시험에서는 담수와 염수로 포화된 인조규사 시료에 대한 비동결토와 동결토의 유효 열전도도 측정을 위해 KEM사의 열 계측 기기인 QTM-500을 적용하였다. Fig.
본 연구에서는 담수 및 염수로 포화된 지반의 동결특성을 파악하기 위해 Fig. 5와 같은 급속 동결시험용 챔버를 제작하였다. 스테인리스강 재질의 동결챔버는 Fig.
고수압 해저터널 공사에 적용하기 위한 인공동결공법의 최적 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 적절하게 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야한다. 본 연구에서는 담수와 염수로 포화된 비동결토와 동결토 시료를 조성하여 유효 열전도도를 측정하였다. 또한 동결챔버를 제작하여 담수 및 염수로 포화된 사질토에 대한 동결챔버시험을 수행하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다.
또한 간극수의 염도에 따른 사질토의 동결속도 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 급속 동결챔버시험을 수행하였다. 스테인리스강으로 제작된 동결챔버에 인조규사 시료를 담수와 염수로 포화시켜 조성한 후 시료 중앙에 위치한 동결관과 이로부터 일정한 간격으로 설치된 온도계를 이용하여 시료를 동결하면서 시간에 따른 시료의 온도를 측정하였다. 동결 조건에 따른 온도 변화의 차이를 분석하였고 이를 통해 동결에 따른 열적 특성 변화가 사질토의 동결속도에 미치는 영향을 평가하였다.
동결챔버에 인조규사 6호사로 균질한 시료를 조성한 후 물탱크를 이용하여 하단에서부터 포화시켰으며 완전 포화를 위하여 시료 조성으로부터 24시간이 지난 후 동결시험을 수행하였다. 시료 중앙에서부터 방사 방향으로 열전달이 이루어지도록 동결관을 시료 상단의 중앙에 위치시켰으며, 챔버 하단으로부터 300 mm 높이의 위치에 동결관으로부터 수평 방향으로 일정한 간격으로 4개의 온도계를 설치하여 시간에 따른 거리 별 시료의 온도 변화를 측정하였다. 챔버 내부의 온도계 뿐만 아니라 Bypass배관의 유입구와 유출구에 설치된 온도계를 포함하여 본 시험에 적용된 모든 온도계의 종류는 K-type으로써, 서로 다른 종류의 금속 간 접점에서 온도 차이가 발생하면 온도에 따른 기전력이 재질에 따라 달라지므로 이로 인해 발생하는 전압차를 이용하여 온도를 측정하게 된다.
시료의 두께 차이가 유효 열전도도측정에 영향을 줄 수 있으므로 열선을 시료의 중앙에 위치할 수 있도록 높이 0.06 m의 균질한 밀도(γd =1.4 t/m3)로 시료를 조성하였으며 하부의 밸브를 통해 물을 유입하여 시료의 하단부터 포화시켰다.
시료의 입경(D = 0.35 ~ 0.70 mm) 및 밀도(γd =1.4 t/m3)는 열전도도 시험과 동일하게 적용하였으며, 동결관의 온도를 극저온인 –196℃로 유지하여 시료를 급속 동결하였다.
4 t/m3)는 열전도도 시험과 동일하게 적용하였으며, 동결관의 온도를 극저온인 –196℃로 유지하여 시료를 급속 동결하였다. 시료의 중앙에서 방사 방향으로 동결을 수행하였으며 일정한 간격으로 배치된 온도 센서를 통하여 시간에 따른 온도변화를 측정하였다.
따라서 본 시험을 시작하기 전에 우회배관을 이용하여 동결챔버 내부에 있는 동결관을 제외한 외부 배관의 온도를 미리 액화질소의 온도만큼 하강시킨 후 동결챔버시험을 수행하였다. 외부 대기온도의 영향을 최소화하고 시료에 삽입된 동결관에 주입되는 액화질소의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 동결챔버와 연결된 모든 배관을 단열처리 하였으며, 시험 전 과정에서 유입구와 유출구의 온도를 상시 확인하였다. 시험은 시료의 체적 팽창으로 인한 챔버의 손상을 피하고자 동결관으로부터 가장 멀리 떨어진 4번 온도계의 측정값이 –2℃에 이를 때까지 진행하였으며 동결시험 후 시료의 상부 단면을 Fig.
각 온도계는 상부 첨단에서 온도를 측정하므로 동결 과정에서 온도계 자체를 통해 열 전달이 발생할 경우 시료의 온도 변화를 정확히 측정하기 어렵다. 이를 방지하기 위해 온도계의 온도 측정부외의 외관에 단열 처리를 하여 가공하였다. 챔버 외부에는 Fig.
일정한 입도조건의 시료를 사용하기 위해 20번체와 50번체 사이의 입경의 인조규사 6호사(D = 0.35~0.70 mm)를 대상으로 KS규정에 준하여 비중시험, 입도분포 시험을 각각 수행하였다. 시험 결과를 Fig.
시료 중앙에서부터 방사 방향으로 열전달이 이루어지도록 동결관을 시료 상단의 중앙에 위치시켰으며, 챔버 하단으로부터 300 mm 높이의 위치에 동결관으로부터 수평 방향으로 일정한 간격으로 4개의 온도계를 설치하여 시간에 따른 거리 별 시료의 온도 변화를 측정하였다. 챔버 내부의 온도계 뿐만 아니라 Bypass배관의 유입구와 유출구에 설치된 온도계를 포함하여 본 시험에 적용된 모든 온도계의 종류는 K-type으로써, 서로 다른 종류의 금속 간 접점에서 온도 차이가 발생하면 온도에 따른 기전력이 재질에 따라 달라지므로 이로 인해 발생하는 전압차를 이용하여 온도를 측정하게 된다. 각 온도계에서 측정된 결과들은 전기적 신호에 의해 데이터로거로 전송되어 디지털 방식으로 기록하였다.
(b)와 같이 스테인리스강 재질의 이중관으로, 방사 방향의 동결을 유발하기 위해 챔버 내부 중앙에 위치하고 있으며, 내관을 통해 냉매인 액화질소가 유입되면 곡면부 하단에서 기화한 후 외관을 거쳐 외부로 배출되는 구조로 제작되었다. 챔버 하단에는 시료의 포화를 위해물을 주입할 수 있는 밸브가 설치되어 있으며 챔버 중앙에 위치한 동결관에서 수평 방향으로 일정한 간격(51 mm)으로 4개의 온도계(Thermocouple)가 설치되어 시간에 따른 시료의 온도변화를 측정할 수 있도록 하였다. 각 온도계는 상부 첨단에서 온도를 측정하므로 동결 과정에서 온도계 자체를 통해 열 전달이 발생할 경우 시료의 온도 변화를 정확히 측정하기 어렵다.
성능/효과
1. 비정상 열선법(Transient hot wire method)을 적용하여 인조규사 시료의 비동결토와 동결토의 유효열전도도를 측정한 결과, 간극수가 담수(염도 0%)로 포화된 경우, 유효 열전도도가 2.22W/m·K으로 측정되었으며 동결 시에는 3.79W/m·K으로 측정되었다.
3. 동결챔버시험에서 간극수가 담수(염도 0%)인 경우, 물의 어는점이 0℃이므로 상변화에 의한 온도유지 구간이 발생해야 하나 급속 동결 시 나타나지 않았다. 간극수가 염수(염도 3.
4. 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 경우, 동결관으로부터 204 mm 떨어진 위치까지 동결이 이루어지기까지 536.45분(32187초)이 소요되었다. 반면, 간극수가 담수인 경우, 동일한 범위의 동결까지 549.
시험 결과, 간극수가 담수인 경우(염도 0%), 일반적으로 시료의 동결 과정 중 잠열에 의해 0℃에서 온도가 유지되는 구간이 발생해야 하나 동결관의 온도가 극저온인 –196℃로 유지됨에 따라 주변 시료가 급격히 동결되어 본 시험에서는 온도가 유지되는 구간은 나타나지 않았다.
유효 열전도도 측정 결과, 포화 비동결토의 경우, 간극수의 염도에 상관없이 유효 열전도도가 2.11~2.22 W/m·K으로 측정되어 유효 열전도도에 미치는 염분의 영향이 미소한 것을 확인할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인공동결공법이란?
해저터널의 시공이 이루어지는 고수압 조건에서는 기존의 고압 그라우팅 공법이 제한을 받게 되어 굴착 작업이 어려울 수 있으므로 인공동결공법(artificial ground freezing method)을 적용해야 한다. 인공동결공법은 강관(동결관)을 지중에 매설한 후 강관 속으로 냉매를 순환시켜 연약 지반이나 대수 모래층을 인공적으로 일시 동결하여 내력벽 또는 차수벽으로 이용하는 공법으로, 동결의 방식에 따라 브라인(brine) 방식과 저온 액화가스방식으로 구분된다(Andersland and Ladanyi, 2004). 인공동결공법은 강도 및 차수성이 뛰어나 동토벽 만으로 내력벽 또는 차수벽의 역할이 가능하고 강재나 콘크리트와의 동착력이 크므로 부재와 연속 또는 합성된 벽 구조의 형성이 가능하다.
토양의 열전도도를 측정하는 방법 중 간접법이란?
이 중비정상 탐침법은 측정방법이 간단하고 짧은 시간 내에 측정이 가능할 뿐만 아니라 높은 신뢰도의 측정값을 갖는 것으로 알려져 있다. 간접법은 경험에 의한 예측식을 활용하는 방법으로 주로 점토와 모래, 실트시료의 유효 열전도도 예측에 적합하고 순환골재와 같이 복잡한 성상을 가진 재료에는 적합하지 않으며, 낮은 함수비에서는 열저항의 예측이 불가능하다.
인공동결공법의 동결 방식에 따른 분류는?
해저터널의 시공이 이루어지는 고수압 조건에서는 기존의 고압 그라우팅 공법이 제한을 받게 되어 굴착 작업이 어려울 수 있으므로 인공동결공법(artificial ground freezing method)을 적용해야 한다. 인공동결공법은 강관(동결관)을 지중에 매설한 후 강관 속으로 냉매를 순환시켜 연약 지반이나 대수 모래층을 인공적으로 일시 동결하여 내력벽 또는 차수벽으로 이용하는 공법으로, 동결의 방식에 따라 브라인(brine) 방식과 저온 액화가스방식으로 구분된다(Andersland and Ladanyi, 2004). 인공동결공법은 강도 및 차수성이 뛰어나 동토벽 만으로 내력벽 또는 차수벽의 역할이 가능하고 강재나 콘크리트와의 동착력이 크므로 부재와 연속 또는 합성된 벽 구조의 형성이 가능하다.
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