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Micro X-ray CT 촬영을 통한 동결 사질토 시료의 세립분 함유량에 따른 입자간 거리 분석
Particle Spacing Analysis of Frozen Sand Specimens with Various Fine Contents by Micro X-ray Computed Tomography Scanning 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.18 no.1, 2017년, pp.31 - 35  

채덕호 (Korea Railroad Research Institute) ,  이장근 (Korea Institute of Construction Technology) ,  김광염 (Korea Institute of Construction Technology) ,  조완제 (Department of Civil & Environmental Engineering, Dankook University)

초록
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Chae et al.(2015)에 따르면 동결 사질토의 역학적 거동은 동결온도와 세립분 함유량에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 원인으로 동결온도에 따른 부동수분의 차이일 것이라는 의견과 세립분 함유량 및 간극 내 얼음에 의해 사질토 입자들 이격거리 차이에 의한 것이라는 의견이 제시되었다. 제시된 두 가지 의견 중 사질토 입자들 이격거리의 확인을 위해 micro X-ray CT 촬영을 수행하였다. X-ray CT 촬영에 의한 비파괴 검사는 최근 지반공학 분야에서 진행되고 있는 다양한 융복합 연구 중 하나로 CT 촬영을 통하여 지반재료의 내부 구조를 마이크로미터 단위의 높은 해상도를 통해 평가할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 -5, -10, $-15^{\circ}C$의 동결온도에서 성형된 5, 10, 15%의 세립분을 포함하고 있는 동결 사질토 공시체에 대하여 micro X-ray CT 촬영을 수행하고 기존의 개발된 이미지 해석 기법을 적용하여 동결 사질토 내의 조립질 입자들의 최단거리 및 평균거리를 통하여 세립분 함유량 및 동결온도가 조립질 입자간의 거리에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. X-ray CT 촬영 결과, 동결온도 및 세립분 함유량은 동결 사질토 내 입자간 거리에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The mechanical characteristics of frozen sand greatly depend on the frozen temperature and the fine contents according to the previous study by Chae et al. (2015). There are two hypotheses to explain this experimental results; one is the unfrozen water contents greatly affected by the fine contents ...

주제어

#동결 사질토   #입자간 이격거리   #세립분 함유량  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 동결 사질토 내 세립분 함유량에 따른 사질토 입자 간의 거리분석을 통하여 강도 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 X선 CT 촬영을 통하여 각 시료들에 대하여 가장 가까운 사질토 입자 간의 거리(nearest spacing) 및 평균 거리(average spacing)를 파악하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
동토지반에서의 건설활동에 연구가 진행되고 있는 까닭은 무엇인가? 최근 우리나라는 장보고 기지 건설 및 러시아 극동지역의 천연파이프 라인 건설계약 체결을 통하여 극지 개발에 대한 다양한 노력을 기울이고 있다. 동토지반에서의 건설활동은 기상 및 기후조건, 지반의 역학적 특성이 비동결 상태의 지반과는 달라 이를 규명하고자 하는 연구도 다양하게 진행되고 있다(Andersonland & Ladanyi, 2004; Anderson & Morgenstern, 1973; Bourbonnais & Ladanyi, 1985; Bragg & Andersland, 1982; Freitag & McFadden, 1997; Haynes & Karalius, 1977; Hivon & Sego, 1995; Wolfe & Thieme, 1964). 이러한 연구 동향에 따라 국내에서도 Chae et al.
X-ray Computed Tomography촬영은 무엇인가? X-ray Computed Tomography(CT) 촬영은 내부의 단층영상을 재구성하는 비파괴 검사의 한 방법으로 물질을 투과하는 방사선을 이용해 획득한 투과 영상을 통해 다양한 위치의 정보를 획득하고 수학적으로 연산하는 과정을 거쳐 피사체 내부의 투과정보를 얻는 기술이다(Kim et al., 2011).
일축압축시험에서 세립분 함유량이 동결 사질 토의 강도 및 강성에 미치는 영향은 무엇인가? 그 결과 일정한 동결 온도 하에서 세립분이 증가할수록 최대 일축압축강도는 감소하는 경향을 보였으며 온도가 감소할수록 최대 일축압축강도는 증가하는 경향을 보였다. 강성 또한 동일한 동결 온도 하에서 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
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참고문헌 (17)

  1. Andersland, O. B. and Ladanyi, B. (2004), "Frozen ground engineering second edition", John Wiley & Sons, New York, pp. 20-55. 

  2. Anderson, D. M. and Morgenstern, N. R. (1973), "Physics, chemistry and mechanics of frozen ground", National Academy of Sciences, pp. 257-288. 

  3. Bourbonnais, J. and Ladanyi, B. (1985), "The mechanical Behavior of Frozen Sand Down to Cryogenic Temperatures", Proceedings, 4th International Symposium of Ground Freezing, Sapporo, Japan, pp. 235-244. 

  4. Bragg, R. A. and Andersland, O. B. (1982), "Strain rate, Temperature and Sample Size Effects on Compression and Tensile Properties of Frozen Sand", Developments in Geotechnical Engineering, Vol. 28, pp. 35-46. 

  5. Chae, D., Hwang, B. and Cho, W. (2015), "Stress-Strain-Strength Characteristics of Frozen Sands with Various Fine Contents", Journal of Korean Geo-environmental Engineering, 16(6), pp. 31-38 (in Korean). 

  6. Chung, S. Y., Kim, Y. J., Yun, T. S. and Jeon, H. K. (2011), Evaluation of void distribution on lightweight aggregate concrete using Micro CT image processing, Journal of Korean Society of Civil Engineering, Vol. 31, No. 2 A, pp. 121-127 (in Korean). 

  7. Freitag, D. R. and McFadden, T. (1997), "Introduction to cold regions engineering", New York: ASCE Press, pp. 291-301. 

  8. Haynes, F. D. and Karalius, J. A. (1977), "Effect of Temperature in the Strength of Frozen Silt", U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory Research Report, 350, pp. 1-27. 

  9. Hivon, E. G. and Sego, D. C. (1995), "Strength of frozen saline soils", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 32, No. 2, pp. 336-354. 

    상세보기 crossref

  10. Jeon, H. K. and Youm, K. S. (2011), Analysis of lightweight aggregate and lightweight aggregate concrete through the use of Micro CT technology, Journal of the Korea Institute of Building Construction, Vol. 11, No. 3. pp. 6-14 (in Korean). 

  11. Jung, Y. J. and Yun T. S. (2011), Quantification of 3D pore structure in glass bead using Micro X-ray CT, Journal of the Korean geotechnical society, Vol. 27, No. 11, pp. 83-92 (in Korean). 

    원문보기 상세보기 crossref

  12. Kim, J. T., Takahashi, M., Choo, C. O., Ro, B. D. and Jeong, G. C. (2011), Comparison of X-ray CT analysis of rocks and low permeability, KSEG Conference, Jeju, Korea, pp. 170-172 (in Korean). 

  13. Park, H., Choo, C. O. and Jeong, G. C. (2013), Micro focus X-ray and permeability characteristics of damaged rocks, proceedings of KSEG Spring Conference, pp. 113-115 (in Korean). 

  14. Shin, H. S., Kim, K. Y., Heo, S. J., Yim, S. B., Kwon, Y. C. and Kim, H. T. (2011), Estimation of void ratio of sandy soil using X-ray CT scan, Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 27, No. 1, pp. 170-172 (in Korean). 

  15. Shin, K. H., Kim, S. K. and Lee, K. H. (2012), Evaluation of void distribution of hot mix asphalt using Micro CT scanner, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 12, No. 3, pp. 169-175 (in Korean). 

  16. Suh, H. S., Yeom, S., Yun, T. S., Kim, K. Y. and Seo Y. S. (2015), Evaluation of shape parameters by 3D X-ray CT and image processing, Korean Society of Civil Engineering Conference, pp. 35-36 (in Korean). 

  17. Wolfe, L. H. and Thieme, J. O. (1964), "Physical and Thermal Properties of Frozen Soil and Ice", Society of Petroleum Engineering Journal, Vol. 4, No. 01, pp. 67-72. 

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