[논문]압밀비배수 삼축압축실험을 이용한 지반의 포아송비 예측

임성윤; 유석철; 김유용; 김명환

doi:10.5389/ksae.2020.62.4.045

압밀비배수 삼축압축실험을 이용한 지반의 포아송비 예측
Poisson's Ratio Prediction of Soil Using the Consolidation Undrained Triaxial Compression Test 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.62 no.4, 2020년, pp.45 - 51

임성윤 (Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences) , 유석철 (Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences) , 김유용 (Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences) , 김명환 (Geo Mechanics Technology Group)

Abstract ▼ AI-Helper

The poisson's ratio was obtained from the effective vertical stress and horizontal stress of consolidation-undrained test. It was analyzed void ratio verse poisson's ratio. At the result, the effective friction angle was increase with relative density increased, was decreased the poisson's ratio. The empirical equation of void ratio and poisson's ratio was showed very high correlation r2=0.846. The empirical equation was showed that the smaller the void ratio in the fine grained soil than granular soil. In the case of 0.85 times the correlation analysis equation of granular and fine grained soil, the experimental results were shown very similarly. In especially, the poisson's ratio prediction results was shown within 5% of the error range, was revalidation 0.85 times the correlation analysis equation using the void ratio. In this study, correlation analysis equation of the granular and fine grained soil was more reliability of the poisson's ratio prediction results apply to the void ratio than dry unit weight.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1 Grain size distribution curve of soils
그림 Fig. 2 Apparatus of triaxial compression test
표 Table 1 Physical and mechanical properties of soils
표 Table 2 Results of CU test according to relative density
표 Table 3 Results of poisson's ratio using the σ_v' and σ_v' of samples
그림 Fig. 3 Results of poisson's ratio and effective vertical stress
그림 Fig. 4 Prediction of poisson's ratio according to dry unit weight and void ratio
표 Table 4 Prediction equation of poisson's ratio using the void ratio
그림 Fig. 5 Prediction results of dry unit weight and vid ratio
그림 Fig. 6 Prediction results of dry unit weight and vid ratio
표 Table 5 Results of poisson's ratio using the σ₁' and σ₃' of D sample
그림 Fig. 7 Verification comparisons of prediction results and experimental data
표 Table 6 Prediction equation of poisson's ratio using the void ratio
표 Table 7 Physical properties of verification soils
표 Table 8 Results of CU test for verification soils

AI 본문요약
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문제 정의

최근 지반의 여러 가지 변형문제와 관련된 해석에 있어 정적실험의 정확도가 증가하면서 정적물성치와 동적물성치 사이의 오차가 줄어들고 있지만, 변형특성 파악을 위한 실험장비의 구축과 장비보유의 한계로 문헌결과 또는 기실험결과의 대표적인 값들의 사용하고 있어 정확한 해석결과를 파악하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 정적 삼축압축실험 중압밀비배수실험의 유효수직응력과 유효수평응력을 이용하여 단동 비닐하우스 파이프 줄기초부의 지반 거동 특성 파악을 위한 수치해석 입력요소 중 포아송비를 산정하고, 적용성을 분석하였다.

제안 방법

교란시료를 이용한 압밀비배수실험 (ASTM D 4767) 공시 체는 직경 5.0 cm, 높이 10.0 cm로 D 다짐시험 결과에서 얻어 진 최대건조밀도의 75%, 80%, 85%, 90%로 제작하였다. 공시 체를 포화하기 전에 이산화탄소를 이용하여 공시체 내부의 공기를 제거한 후 포화를 하였다.
95 이상인 경우 공시체가 포화된 것으로 간주하였으며, 24시간 압밀 후 체적 이 더 이상 변하지 않는 것을 확인하고 비배수 전단을 실시였 다. 전단속도는 ASTM D 4767의 삼축압축실험 방법을 참고하 여 1.0 mm/min의 속도로 전단응력이 최대강도가 발현될 수 있도록 공시체 높이의 15%이상, 수평변위가 15.0 mm에 도달 할 때까지 측정하였다

대상 데이터

강도정수와 포아송비 변화를 관찰하기 위해 경남 산청 (이 하 A), 경북 성주 (이하 B), 전북 완주 (이하 C), 청주 장암 (이하 D)에서 시료를 채취하였다. Table 1에 물리⋅역학적 특 성을 정리하였으며, Fig.

성능/효과

1. 압밀비배수실험결과 상대밀도가 증가됨에 따라 내부마 찰각은 증가하는 경향을 보였으며, 점착력은 상대밀도 에 따라 경향이 일정하지 않은 것으로 나타났다. 전단시 발생하는 간극수압 변화로 구속응력이 내부에서 증가한 시료 C의 유효마찰각이 가장 큰 것으로 나타났다.
2. 상대밀도가 증가하면서 A, B, C의 포아송비 차이는 점점 더 큰 차이를 보이고 있으며, 이는 구속압이 커질수록 측정된 간극수압은 감소하여 유효수직응력이 크게 증가 하기 때문으로 사료된다.
3. 단위중량과 간극비를 이용한 포아송비의 관계에서 조립토와 세립토로 구분하여 회귀분석한 결과 결정계수가 최 소 0.846이상으로 매우 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.
4. 조립토와 세립토로 구분하여 예측한 결과에 0.85배 한 경우에서 실측결과와 매우 근사한 값을 보였으며, 기존에 수행되었던 실험결과로 재검증한 경우에서도 오차범 위 5% 이내에서 포아송비 분포를 보이는 것으로 나타났 다. 본 연구에서 제시된 조립토와 세립토 회귀분석식은 간극비를 적용한 예측식으로 흙의 포아송비를 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 이러한 결과는 단동 비닐하우스 파이프 줄기초부의 지반거동을 파악하기 위한 수치 해석 프로그램의 입력요소로도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

85배 한 경우에서 실측결과와 매우 근사한 값을 보였으며, 기존에 수행되었던 실험결과로 재검증한 경우에서도 오차범 위 5% 이내에서 포아송비 분포를 보이는 것으로 나타났 다. 본 연구에서 제시된 조립토와 세립토 회귀분석식은 간극비를 적용한 예측식으로 흙의 포아송비를 보다 정확하게 예측할 수 있으며, 이러한 결과는 단동 비닐하우스 파이프 줄기초부의 지반거동을 파악하기 위한 수치 해석 프로그램의 입력요소로도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

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상세보기
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