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소형동적콘관입시험을 이용한 전단강도 산정 및 N-Nc 상관관계 연구
Study on Shear Strength Using a Portable Dynamic Cone Penetration Test and Relationship between N-Nc 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.50 no.2, 2017년, pp.145 - 157  

김혁호 (한국수자원공사) ,  임희대 (충남대학교 토목공학과)

초록
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최근 집중강우로 인하여 전국적으로 산사태 및 사면붕괴 현상이 빈번히 발생하고 있다. 이러한 산지 및 비탈면에서 발생하는 자연재해에 대한 대책안 마련 및 설계 입력자료로서 지반의 강도정수(전단강도)를 도출해야만 한다. 그러나 현재 산지 및 비탈면에 접근하여 지반조사를 하기 위해서는 과다한 산림훼손과 많은 경제적인 비용 등이 요구되어진다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 인력운반이 가능한 경량화된 소형동적콘관입시험기를 제작하여 다수의 지역에 대한 지반의 특성 및 강도정수를 산출하였다. 그리고 국내 및 외국의 소형동적콘관입시험 방법에 대해서 연구 분석하여 국내에 적합한 콘 재료와 시험방법을 제안하였으며, 대표적인 지역을 대상으로 현장에서 콘관입시험 Nc값과 표준관입시험 N값과 비교 분석하였다. 이와 더불어 직접전단시험공내전단시험을 실시하여 토층심도별, 기반암별, 흙의 분류별 그리고 #200번체 통과량별로 Nc값과 전단강도와의 상관관계를 분석하였다. 특히 본 연구에서는 산지조건에서 가장 많이 분포하는 사질토를 대상으로 Nc값에 대응하는 전단강도(점착력내부마찰각)와의 상관식을 제안하여 산지 토층에 대한 효율적인 지반강도정수를 산출하도록 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because of Recent intensive rainfall, nationally landslides and slope failure phenomenon has been frequently occur. Providing proposed-measures to the natural disasters that occur in these localities and the slope, must be derived ground of strength parameters(shear strength) as a design input data....

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 상기 일반적인 조사 및 시험방법과 병행하여 지반의 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 소형동적콘관입시험기를 제작하여 관련 시험을 실시하였다. 연구 대상지로는 도심지 인근에 위치한 서울 산지지역과, 균질한 사질토로 구성되어 있어 별도의 시추기 진입이 용이한 충청북도 음성지역을 대상으로 연구 시험을 실시하였다.
  • 이에 반해 소형동적콘관입시험에서는 5~10 cm 단위로 Nc값을 파악할 수 있으므로 표준관입시험에 비해서 연속적 및 세밀한 지반정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 음성 지역에 시추장비 진입이 용이하고, 표준관입시험과 병행하여 소형동적콘관입시험을 실시할 수 있는 부지를 확보하였다. 그리고 자갈함유량이 적은 비교적 균질한 사질토(SM) 지반을 대상으로 Fig.
  • 본 연구에서는 장비의 접근성, 경제성 등 산지조사의 한계를 고려하여 소형동적콘관입시험기를 제작하여 서울 산지 및 음성 지역을 대상으로 시험을 실시하였다. 그리고 소형동적콘관입시험과 병행하여 일련의 현장시험 및 실내시험을 실시하였다.
  • 동적콘관입시험 방법의 분류는 국내외적으로 다소 차이가 있지만 크게 표준관입시험, 대형관입시험, 오토매틱 램사운드, 대형동적콘관입시험, 중형동적콘관입시험, 동적원추관입시험, 소형(경량) 동적콘관입시험 등으로 구분할 수가 있다. 본 연구에서는 현장조건과 합리적인 최적의 data를 구하기 위하여 여러 방식의 현장시험을 실시하였으며, 기존의 국내외 여러 방법을 검토한 결과 장비의 효율성이 좋은 본 연구안을 채택하였다.
  • 소형동적콘관입 시험은 질량 5 kg 해머를 50 cm 높이에서 자유 낙하시키고 원위치 흙의 관입저항을 간이로 구하는 것을 목적으로 한다. 국내에서는 주로 도로 노반의 다짐상태를 확인하기 위한 목적으로 가끔 이용하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국토교통부 및 한국도로공사 등 정부의 산사태 조사 현황은? 최근 서울시 우면산 등 산지 지층 경사가 가파르고, 토층이 비교적 두꺼운 지역에서 집중강우에 따른 토층 연약화(강우로 인한 지반의 전단강도 약화)로 인하여 산사태가 다수 발생하고 있으며, 이러한 산사태의 대부분은 물과 토사의 혼합물인 토석류(Debris flow) 형태로 주로 발생하게 되며, 발생범위도 상부 지표하 1~3 m 범위의 연약한 토층에서 주로 발생하는 양상을 보이고 있다. 국토교통부 및 한국도로공사 그리고 각 지방 자치단체별로 산사태에 대비한 연구 및 과제가지속적으로 진행되고 있으며, 신설 도로개설시 설계단계에서 산사태에 대한 사전조사 및 해석을 수행하고 있다. 그러나 광범위한 산림지역을 대상으로 산사태를 대비한 조사 및 연구과정에서 각 지역의 지반특성 및 토층의 심도와 강도특성을 조사하기 위한 방법의 하나로서 시추 조사시 병행하는 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)이 있다.
최근 산사태의 특징은? 최근 서울시 우면산 등 산지 지층 경사가 가파르고, 토층이 비교적 두꺼운 지역에서 집중강우에 따른 토층 연약화(강우로 인한 지반의 전단강도 약화)로 인하여 산사태가 다수 발생하고 있으며, 이러한 산사태의 대부분은 물과 토사의 혼합물인 토석류(Debris flow) 형태로 주로 발생하게 되며, 발생범위도 상부 지표하 1~3 m 범위의 연약한 토층에서 주로 발생하는 양상을 보이고 있다. 국토교통부 및 한국도로공사 그리고 각 지방 자치단체별로 산사태에 대비한 연구 및 과제가지속적으로 진행되고 있으며, 신설 도로개설시 설계단계에서 산사태에 대한 사전조사 및 해석을 수행하고 있다.
산사태를 대비한 조사 및 연구과정 방법인 SPT의 문제점은? 그러나 광범위한 산림지역을 대상으로 산사태를 대비한 조사 및 연구과정에서 각 지역의 지반특성 및 토층의 심도와 강도특성을 조사하기 위한 방법의 하나로서 시추 조사시 병행하는 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)이 있다. 그러나 산림지역에서 시추장비의 이동 및 설치를 위해 과도한 산림훼손과 많은 예산이 필요한 실정이며, 또한 조사 지점에 대한 한정된 결과와 표준관입시험의 특성상 1 m 단위 구간에 대한 조사 자료만이 획득되므로 좀 더 상세하고 정밀한 자료를 얻을 수 없는 한계가 발생한다. 그리고 또 다른 방법은 인력으로 이동하여 현장밀도시험 및 불교란 시료를 채취하여 직접전단시험을 할 수 있는시험굴조사(Test pit)와 핸드오거에 의한 방법들이 있다.
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참고문헌 (16)

  1. A.Keith.T. and Robert, L.S. (1996) Landslides investigation and mitigation Special Report 247, Transportation Research Board, National Research Council, p.255-257 

  2. ASTM D1586-99 Standard Test Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling of Soils. 

  3. ASTM D7380 (2008) Standard Test Method for Soil Compaction Determination at Shallow Depths Using 5-lb(2.3 kg) Dynamic Cone Penetrometer. 

  4. ASTM D6951/D6951M Standard Test Method for Use of the Dynamic Cone Penetrometer in Shallow Pavement Applications1. 

  5. DIN 4094-1 (2002) Subsoil - Field investigations - Part 1: Cone penetration tests. 

  6. JGS 1433-1955, Method for Portable Dynamic Cone Penetration Test. 

  7. KIGAM (1995) Geological Map of DAEJEON(1:250,000), KIGAM. 

  8. KIGAM (1999) Geological Map of SEOUL-NAMCHONJEOM( 1:250,000), KIGAM. 

  9. Kim, B.I. and Jeon, S.I. (2006) A Comparative Study on Field Test for Field Application of Dynamic Cone Penetration Test, Journal of the Korean Society of Roads Engineers, v.8, no.4, December 2006, p.75-85. 

  10. Kim, S.M. and Lee, S.M. (2013) Application of Portable Dynamic Conduit Test for the Survey of Mountainous Disasters, Proceedings of the Korean Geotechnical Society, June 2013, p.135-140 

  11. Kim, J.H. (2000) Estimation of Weathering and Shear Constants of Cut-Sided Cutting Plane Using Small Dynamic Cone Penetration Test, Chonnam National University Master's Thesis. 

  12. Kim, Y.P. and Jeong, K.H. (1995) Geotechnical Test Methods and Applications, Publishing Sejin, p.411-413. 

  13. Korean Geotechnical Society (2003) Interpretation and Utilization of Geotechnical Investigation Results, Geotechnical Engineering Series, p.464-466. 

  14. Lee, M.C. (2008) Estimation of Strength Parameter of Weathered Soil Using Artificial Neural Network, Journal of Structural Science, v.12, no.3, May 2008, p.147-154. 

  15. Office of Minesota Road Research (1999) USER GUIDE TO THE DYNAMIC CONE PENETROMETER. 

  16. Roy E. Hunt (2006) A Field Guide for Geotechnical Engineers, CRC Press, p.167-171, p.199-206. 

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