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문제 정의
- 앞선 9가지 실험 케이스의 시료는 급결제 혼합 필요 영역, 시멘트 침투그라우팅 가능 영역, 시멘트 침투그라우팅 불가능 영역을 각각 대표한다. 각 영역을 입도분포에 따라 명확히 구분하기 위하여 시멘트 그라우팅의 거동이 변화하는 경계 입도분포를 찾는 연구를 진행하였다. 시행 착오법으로 입도분포를 변화시켜가며 그라우트 주입실험을 실시하였고 주입거동의 경계 결정 기준은 다음과 같다.
- 따라서 본 논문에서는 lumped parameter (θ)에 영향을 미치는 주된 요소를 시멘트 그라우트의 물시멘트 비와 지반의 간극 반지름으로 보고 물시멘트비, 간극 반지름, 그리고 lumped parameter (θ)의 관계식을 도출하여 별도의 실험 없이 lumped parameter (θ)를 결정하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 시멘트 그라우트가 뉴턴 유체로 거동하여 시멘트 침투 그라우팅의 적용 가능성이 높은 w/c = 1.25 이상인 조건(Yang et al., 2011)에서 실내 챔버 모형실험을 실시하여 사질토 지반의 입도분포에 따른 시멘트 그라우트의 거동 특성을 분석하고자 한다.
- 또한, 시멘트 침투 그라우팅이 가능한 조건에서 lumped parameter (θ)에 대한 경험식을 제안하고 급결제가 필요한 조건에서는 실험값과 점도 변화 함수를 적용한 이론값이 일치함을 보여 각 거동에서 그라우트 침투 모델을 통한 주입 성능 예측의 가능성을 검증하고자 한다.
- 본 논문에서는 사질토에서의 시멘트 침투 그라우팅 거동 특성을 입도분포에 따라 분류하고 각 거동을 일차원 그라우트 침투 프로그램을 이용해 사전에 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 연구수행 결과를 종합하면 다음과 같고 연구 내용을 바탕으로 사질토에서의 시멘트 침투 그라우팅 거동을 예측하고 분석하여 설계에 반영할 수 있 을 것으로 판단된다.
- 본 논문의 실험 및 연구는 모두 일차원 흐름을 기반으로 이루어졌으므로 Kim et al. (2009)의 그라우트 침투 모델 중 일차원 흐름에 관련된 이론식을 바탕으로 일차원 그라우트 침투 프로그램에 대하여 단계적으로 설명하고자 한다. 먼저 그라우트 침투 프로그램이란 주입영역을 미소영역으로 분할하고 미분된 주입시간 동안 발생되는 그라우트의 점도 변화, 그라우트 입자의 흡착으로 인한 간극률, 투수계수, 간극유속, 그리고 흡착계수의 변화를 고려하고 주입시간에 대해 적분 개념을 적용하여 주입시간에 따른 주입량, 그라우트 입자의 흡착량, 지반의 투수 계수 및 간극률을 단계적으로 계산하는 프로그램이다.
가설 설정
- 2. 급결제를 혼합한 그라우트의 점도는 수화반응 시간의 함수이다.
- 3. 흡착된 그라우트 입자는 다시 이탈되지 않는다.
- 4. 시멘트 입자의 분산과 확산은 무시할 수 있다.
- 5. 주입압은 일정한 크기로 유지 된다 (등압주입 조건).
- 6. 초기 지반 간극은 물로 포화되어 있다.
- 포화가 완료되면 그라우트를 조성하고 주입장치 내에서 일정한 속도로 교반시켜 재료분리를 방지하며 모형지반으로 주입한 다. 그라우트의 주입량은 포화조건에서 그라우트 주입에 따라 발생된 유출수의 양과 동일하다는 가정 하에 시간에 따른 유출수의 양을 Data Logger를 이용하여 측정해 구한다.
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