[논문]진동삼축시험을 통한 포항 지역 사질토의 액상화 저항 특성 연구

황병윤; 한진태; 김종관; 곽태영

doi:10.7843/kgs.2020.36.9.21

진동삼축시험을 통한 포항 지역 사질토의 액상화 저항 특성 연구
Liquefaction Characteristic of Pohang Sand Based on Cyclic Triaxial Test 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.36 no.9, 2020년, pp.21 - 32

황병윤 (서울대학교 건설환경공학부) , 한진태 (한국건설기술연구원) , 김종관 (한국건설기술연구원) , 곽태영 (한국건설기술연구원)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 포항 액상화 현상 발생 현장에서 채취한 모래를 사용하여 진동삼축시험 및 전단파 속도 측정을 수행하였으며, 시험결과를 기반으로 액상화 저항곡선을 도출하여 액상화 저항강도(CRR)를 산정하였다. 전단파 속도는 지진 발생 전 현장상태를 모사하고자 압밀 단계 종료 시점에서 측정한 값을 활용하였다. 시험을 통해 액상화 저항강도에 대한 두 가지 인자(입도분포, 상대밀도)의 영향을 확인하였으며 기존 문헌에서 제시된 타 사질토의 액상화 저항강도와의 비교를 통해 포항 모래의 액상화 저항강도를 정량적으로 평가하였다. 또한, 측정한 전단파 속도를 활용하여 실제 현장에서 사용되는 액상화 평가 곡선과의 비교를 통해 시험 결과의 신뢰성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, series of cyclic triaxial tests and shear velocity measurement were conducted using Pohang sand, which was taken from liquefaction observed area, to verify the liquefaction characteristics of Pohang. The cyclic resistance ratio(CRR) was derived based on the test results. A specimen was reconstituted into 40% and 80% relative density conditions and then a series of cyclic triaxial tests and shear-wave velocity measurement were conducted. As a result, the effect of particle distribution and relative density to liquefaction resistance was verified. The liquefaction resistance of Pohang sand was evaluated by comparing with other liquefaction resistance of sands from previous research. In addition, the liquefaction resistance curve from field observation data was used to verify the reliability of results from this study by measured shear-wave velocity.

주제어

표/그림 (17)

그림 Fig. 1. Particle distribution of soil having the possibility of lique-faction (Yamazaki et al., 1998)
표 Table 1. Physical properties of sands
그림 Fig. 2. Cyclic Triaxial test and Shear wave velocity measurement apparatus
표 Table 2. Test conditions of cyclic triaxial test
그림 Fig. 3. Determination method of arrival time of shear-wave
그림 Fig. 4. Measured shear-wave traces of Pohang sand(Dr=40%)
그림 Fig. 5. Shear-wave velocity of Jumunjin sand against relative density
그림 Fig. 6. Results of cyclic triaxial test (D_r=40%, 80%, CSR=0.17)
표 Table 3. Results of Cyclic Triaxial test
그림 Fig. 6. Results of cyclic triaxial test (D_r=40%, 80%, CSR=0.17) (Continued)
그림 Fig. 7. Liquefaction resistance curve of Pohang sand
그림 Fig. 8. Cyclic resistance ratio of sands against relative density
표 Table 4. Arrival time of shear wave and shear wave velocity
그림 Fig. 9. Particle distribution of soils having the possibility of liquefaction (Yamazaki et al., 1998)
표 Table 5. Comparison of Cyclic resistance ratio from this study and reference
그림 Fig. 10. CRR-V_S1 curve with Pohang sand (Andrus and Stokoe, 2000)
표 Table 6. Correction factor of CRR and VS with field condition

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서 산정한 포항 송림공원 현장 모래의 액상화 저항강도를 정량적으로 파악하기 위하여 국내 기존 문헌 연구 결과와의 비교를 수행하였다. 본 연구에서 설정한 상대밀도(40%, 80%)와 유사한 조건에서 수행된 진동삼축시험 또는 반복직접단순전단시험을 통해 산정된 액상화 저항강도와 함께 참조한 문헌과 시험 조건 및 사용 시료 등의 자세한 내용을 Table 5에 정리하여 나타내었으며, Fig.
본 연구에서는 포항 지역의 액상화 발생 현장 중 하나인 송도동 송림공원에서 채취한 모래의 액상화 저항 특성을 연구하였다. 이를 위해 두 가지 상대 밀도 조건(40%, 80%)에 맞추어 시료를 제작하였고, 진동삼축시험 및 전단파 속도 측정을 수행하였다.

가설 설정

정지토압계수 K₀는 Jaky가 제안한 산정식을 사용하여 산정하였다(식 (3)). 내부마찰각은 본 연구에서 사용한 포항 송림공원 모래의 경우 직접전단시험을 수행하여 내부마찰각을 30˚로 결정하였고 주문진 표준사와 오타와 모래의 경우 기존 연구에서 제시된 값을 사용하였으며(Lee et al., 2013; Santamarina and Cho, 2001), 나머지 사질토의 경우 사질토에서 통상적으로 사용되는 값인 30˚로 가정하였다. 비교에 사용된 사질토의 내부마찰각 및 정지토압계수를 Table 5에 나타내었다.

제안 방법

1과 같이 각 시료의 입도분포곡선을 Yamazaki et al.(1998)가 제시한 입도분포에 따른 액상화 발생 가능성 도표에 함께 도시하였으며, 이를 토대로 시료의 입도분포에 따른 액상화 저항성을 확인하였다. 그 결과, 포항 현장 모래의 경우 액상화 가능성이 높은 (A) 구간에 위치하여 액상화에 대해 취약할 것으로 판단하였다.
, 2016). 과정 중 간극수의 배수량과 공시체의 높이 변화가 컴퓨터 소프트웨어를 통해 자동적으로 기록되며, 체적 변화 및 연직 방향 변위가 더 이상 발생하지 않고 수렴하는 시점을 압밀 종료 시점으로 간주하였다. 이후, 비배수 조건 하에서 응력제어 조건으로 입력한 진동전단응력비(CSR)에 따른 축차응력을 정현파 형태로 반복적으로 재하하였다.
이후 시료를 균등한 높이의 7층으로 나눈 후 다짐봉을 통해 연직방향으로 다짐하여 목표 상대밀도에 맞추어 제작하였다. 목표 상대밀도는 시료의 느슨 및 조밀한 상태를 가정하기 위하여 각각 상대밀도 40, 80%로 결정하였다. 시료의 원활한 포화를 위하여 시료 내부에 이산화탄소를 일정시간동안 주입하여 간극 속에 존재하는 공기를 이산화탄소로 치환하였고, 탈기 장치를 통해 제조된 탈기수를 수두차를 이용하여 시료 내부에 일정시간동안 순환시켰다.
본 연구에서는 진동삼축시험 과정 동안 벤더 엘리먼트 장비를 통해 정현파 형태의 신호를 2kHz의 주파수로 송출하였으며 보다 정확한 신호 획득을 위하여 총 64개의 신호를 이용하여 스태킹(Stacking)을 수행하였다. 전단파 속도 산정을 위해 끝단 거리와 전단파 도달 시간을 2.
본 연구에서는 포항 지역의 액상화 발생 현장에서 채취한 모래를 사용하여 Table 2에 제시된 조건에 따라 진동삼축시험을 수행하였다. 시료는 ASTM D5311(ASTM International, 2013)에 의거하여 직경 71.
목표 상대밀도는 시료의 느슨 및 조밀한 상태를 가정하기 위하여 각각 상대밀도 40, 80%로 결정하였다. 시료의 원활한 포화를 위하여 시료 내부에 이산화탄소를 일정시간동안 주입하여 간극 속에 존재하는 공기를 이산화탄소로 치환하였고, 탈기 장치를 통해 제조된 탈기수를 수두차를 이용하여 시료 내부에 일정시간동안 순환시켰다. Skempton(1954)이 제안한 간극수압계수(B-value)가 0.
5 기준 반복 재하횟수 15회 시의 반복전단응력비(CSR)를 사용하고 있다. 시험 결과를 토대로 도시한 액상화 저항곡선을 통해 국내 기준에 해당하는 액상화 저항강도(CRR)을 상대밀도 별로 산정하였다. 상대밀도가 40%인 경우 반복 재하횟수 10회에서의 액상화 저항강도는 0.
이를 위해 두 가지 상대 밀도 조건(40%, 80%)에 맞추어 시료를 제작하였고, 진동삼축시험 및 전단파 속도 측정을 수행하였다. 시험을 통해 액상화 저항강도에 대한 두 가지 인자(입도분포, 상대밀도)의 영향을 확인하였으며 실제 현장에서 사용되는 액상화 평가 곡선과의 비교를 통해 시험 결과의 신뢰성을 확인하였다. 본 연구를 토대로 도출한 결론은 다음과 같다:
1Hz를 사용하였다. 실험 시 액상화 발생 기준은 일반적으로 유효구속응력에 대한 과잉간극수압 발생량 혹은 축변형률로 판단하며(Ishihara and Yamazaki, 1980; Ishihara, 1993; Jiaer et al., 2004; NRC, 1985), 본 연구에서는 Ishihara(1993)에 의거하여 양진폭 축변형률이 5%에 도달했을 때를 액상화 발생으로 간주하고 시험을 종료하였다.
앞서 진동삼축시험을 통해 산정한 액상화 저항강도의 적절성을 확인하기 위하여 측정한 전단파 속도와 함께 Andrus and Stokoe(2000)이 제시한 지진규모 7.5 기준에서의 현장 실측 데이터를 기반으로 작성된 세립분 함유량 5% 이하의 깨끗한 모래(Clean sand) 지반의 액상화 저항강도(CRR)과 보정 전단파 속도(V_S1)의 관계 곡선에 본 연구에서 수행한 포항 현장 모래 결과를 Fig. 10에 도시하였다. 해당 곡선은 실제 현장 지반의 액상화 평가를 위하여 전단파 속도를 사용하여 평가지반의 액상화 저항강도를 산정하는데 활용되고 있으며, 산정 곡선을 기준으로 현장 조사 결과에 의한 점의 배치에 따라 액상화 발생 여부를 개괄적으로 예측할 수 있다(Boulanger and Idriss, 2008).
4와 같이 출력된다. 이때, Lee and Lee(2006)가 언급한 바와 같이 주변의 고주파수 잡음을 제거하여 보다 정확한 신호를 획득하고자 총 64개의 신호에 대한 스태킹(Stacking)을 실시하였다.
본 연구에서는 포항 지역의 액상화 발생 현장 중 하나인 송도동 송림공원에서 채취한 모래의 액상화 저항 특성을 연구하였다. 이를 위해 두 가지 상대 밀도 조건(40%, 80%)에 맞추어 시료를 제작하였고, 진동삼축시험 및 전단파 속도 측정을 수행하였다. 시험을 통해 액상화 저항강도에 대한 두 가지 인자(입도분포, 상대밀도)의 영향을 확인하였으며 실제 현장에서 사용되는 액상화 평가 곡선과의 비교를 통해 시험 결과의 신뢰성을 확인하였다.
(1998)의 액상화 발생가능성 도표에 도시한 결과, 액상화 발생 가능성이 가장 높은 구역에 위치한 포항 모래의 액상화 저항강도가 다른 두 모래에 비해 현저히 낮은 값으로 산정되어 액상화에 대한 저항력이 약한 것으로 나타났다. 이를 통해 액상화 저항강도에 대한 입도분포의 영향을 확인하였다.
멤브레인을 하부 받침대에 씌우고 O-ring으로 고정시킨 후 진공 몰드를 하부 받침대에 결합시킨다. 이후 시료를 균등한 높이의 7층으로 나눈 후 다짐봉을 통해 연직방향으로 다짐하여 목표 상대밀도에 맞추어 제작하였다. 목표 상대밀도는 시료의 느슨 및 조밀한 상태를 가정하기 위하여 각각 상대밀도 40, 80%로 결정하였다.
과정 중 간극수의 배수량과 공시체의 높이 변화가 컴퓨터 소프트웨어를 통해 자동적으로 기록되며, 체적 변화 및 연직 방향 변위가 더 이상 발생하지 않고 수렴하는 시점을 압밀 종료 시점으로 간주하였다. 이후, 비배수 조건 하에서 응력제어 조건으로 입력한 진동전단응력비(CSR)에 따른 축차응력을 정현파 형태로 반복적으로 재하하였다. 진동전단응력비(CSR)은 지진 시 지반에 가해지는 진동력을 의미하며, 진동삼축시험과 같은 동적실내시험에서는 유효구속압에 따른 축차응력의 비로 표현된다.

대상 데이터

Andrus and Stokoe(2000)이 언급한 바에 따라 P_a의 추천 값으로 100kPa를 사용하였다. CRR은 Fig. 7에 제시된 액상화 저항곡선에서 반복 하중 재하횟수 15회에 해당하는 CRR 값을 사용하였다.
본 연구에 사용된 실험 장비는 미국 Geocomp사에서 제작된 진동삼축압축시험기로, 공압을 통해 Cell pressure를 제어하며 수직 방향 변위를 측정하고, 삼축셀 장착부분의 위에 위치하고 있는 Linear actuator를 이용하여 기계적 모터 방식으로 축차응력을 재하하는 Cyclic - RM과 배압(Back pressure)을 제어하는 FlowTrac-II, 총 두 모듈로 구성되어있다. 컴퓨터 소프트웨어와의 연계를 통해 시험의 전 과정을 입력한 조건에 따라 자동적으로 수행할 수 있으며, 실시간으로 그래프화된 결과 데이터를 확인할 수 있다.
본 연구에서는 국내에서 실제 액상화 현상이 관측된 경상북도 포항시 송도동의 심도 1.0-1.8m에서 채취한 모래를 시료로 사용하였으며, 해당 시료에 대한 기본 물성시험을 수행하였다. Fig.
본 연구에서는 포항 지역의 액상화 발생 현장에서 채취한 모래를 사용하여 Table 2에 제시된 조건에 따라 진동삼축시험을 수행하였다. 시료는 ASTM D5311(ASTM International, 2013)에 의거하여 직경 71.3mm, 높이 142.6mm로 재성형하였다. 멤브레인을 하부 받침대에 씌우고 O-ring으로 고정시킨 후 진공 몰드를 하부 받침대에 결합시킨다.

데이터처리

공시체의 압밀을 완료한 시점에서 측정한 전단파 도달 시간과 식 (1)을 통해 산정된 전단파 속도를 Table 4에 제시하였다. 같은 상대밀도 조건에서 시험별 측정 전단파 속도는 거의 유사하므로, 대표값으로 평균치를 사용하였다. 측정 결과, 상대 밀도 40%의 경우 162m/s, 상대 밀도 80%에서의 전단파 속도는 177m/s로 측정되어 상대 밀도 80%에서의 전단파 속도가 상대 밀도 40%의 경우보다 빠른 것으로 확인되었다.
본 연구에서 측정한 전단파 속도 결과의 신뢰성 확보를 위해 Yoo and Park(2015)가 제시한 주문진 표준사의 전단파 속도 측정 결과와의 비교를 수행하였다. Yoo and Park(2015)와 동일한 유효구속응력 100kPa를 적용하여 주문진 표준사의 전단파 속도를 측정하였으며, 상대밀도에 따른 측정 결과를 Fig.

이론/모형

전단파의 도달 시간은 Lohani et al.(1999)이 제시한 바에 따라 입력파와 출력파의 첫 번째 최고점까지의 시간을 전단파의 도달 시간으로 결정하였다(Fig. 3).
시료의 원활한 포화를 위하여 시료 내부에 이산화탄소를 일정시간동안 주입하여 간극 속에 존재하는 공기를 이산화탄소로 치환하였고, 탈기 장치를 통해 제조된 탈기수를 수두차를 이용하여 시료 내부에 일정시간동안 순환시켰다. Skempton(1954)이 제안한 간극수압계수(B-value)가 0.95 이상의 값에 도달하였을 때를 완전히 포화된 것으로 간주하고 등방 및 배수 조건에서의 압밀을 실시하였다. 압밀 시 유효구속응력으로는 액상화 평가가 통상적으로 심도 20m 이내의 지층에 대해 수행됨을 고려하여 중간 심도인 10m를 기준으로 계산하여 100kPa로 결정하였으며, 이는 동적실내시험 조건으로 주로 사용되고 있다(Vaid and Sivathayalan, 1996; Mandokhail et al.
일련의 과정을 통해 결정한 보정계수 및 현장조건에 맞게 수정한 액상화 저항강도를 앞서 산정한 보정 전단파 속도(V_S1)과 함께 Table 6에 나타내었다. 도시한 결과, 본 연구에서 수행된 결과는 Andrus and Stokoe(2000)가 제안한 현장 액상화 평가곡선에 근접하였다. 이를 통해 본 연구에서 실내 동적시험을 통해 측정된 전단파 속도와 액상화 저항강도가 적절하게 평가되었음을 확인하였다.
등방 조건에서 압밀 후 축방향 응력을 반복 재하하여 시료 내 45º 경사면에 전단응력이 발생하는 진동삼축시험과는 달리 반복직접단순전단시험은 측방향에 구속압을 가하는 대신 와이어 보강 멤브레인 또는 전단링을 통해 측방향 변위를 억제한 채 시료에 연직응력을 재하하여 이방 조건으로 압밀하게 되며, 수평방향으로 직접 전단응력을 반복적으로 가해 시료를 전단시킨다. 이러한 차이로 인해 각 시험을 통해 결정된 액상화 저항강도를 직접적으로 비교하는 것은 무리가 있다 판단하여 Idriss and Boulanger(2008)이 제안한 보정식(식 (2))을 사용하여 반복직접단순전단시험 결과를 진동삼축시험 결과로 보정하였다. Idriss and Boulanger(2008)는 두 동적실내시험에서 시료의 서로 다른 압밀응력상태를 고려하여 반복직접단순전단시험에서의 CRR과 진동삼축시험에서의 CRR의 상관관계를 아래의 식과 같이 제시하였다.
9에 도시하였다. 입도분포곡선의 경우, 포항 모래는 본 연구에서 수행한 물성 시험결과 곡선을 사용하였으며, 주문진 표준사 및 오타와 모래의 경우 기존 문헌에 제시된 곡선을 이용하였다(Santamarina and Cho, 2001; Yoo and Park, 2015).
는 사용 시료의 정지토압계수를 의미한다. 정지토압계수 K₀는 Jaky가 제안한 산정식을 사용하여 산정하였다(식 (3)). 내부마찰각은 본 연구에서 사용한 포항 송림공원 모래의 경우 직접전단시험을 수행하여 내부마찰각을 30˚로 결정하였고 주문진 표준사와 오타와 모래의 경우 기존 연구에서 제시된 값을 사용하였으며(Lee et al.
정현파의 주파수로는 ASTM D5311에서 제안한 가용 주파수 범위(0.1Hz – 2.0Hz) 중 설정한 진동전단응력비를 안정적으로 재하할 수 있도록 가장 낮은 값인 0.1Hz를 사용하였다.
포항 모래를 사용한 진동삼축시험 결과로 축변형률 및 과잉간극수압 등을 확인하였으며, Ishihara(1993)가 제시한 시험 종료 기준을 토대로 각 시험별 액상화 발생 시점에서의 반복하중 재하 횟수(N_liq)를 측정하여 Table 3에 나타내었다. 시료가 느슨하게 성형된 경우, CSR에 따른 N_liq의 차이가 조밀한 경우보다 더 크게 발생하는 경향을 나타내었다.

성능/효과

(2) 진동삼축시험 결과, 포항 현장 모래의 액상화 저항 강도는 상대 밀도 40% 조건에서 국내기준 0.15이고, 80% 조건에서 0.19로, 상대 밀도가 2배 증가함에 따라 액상화 저항강도의 증가량은 약 27%로 나타났다. 추가적으로 국내 기존 문헌 결과와의 비교를 통해 포항 지역 모래의 액상화 저항강도가 다른 사질토에 비해 낮은 값을 가지고 있음을 확인하였다.
(4) 전단파 속도 측정 결과, 상대 밀도 40%의 경우 전단파 속도는 162m/s이며 상대 밀도 80%의 경우 전단파 속도는 177m/s로 측정되었다. 또한, Andrus and Stokoe(2000)가 제시한 현장 실측 V_S1 기반 액상화 저항강도 산정 곡선에 대입한 결과, 해당 곡선에 근접하여 본 연구에서의 액상화 강도 및 전단파 속도가 적절하게 평가되었음을 확인하였다.
Fig. 6(c)는 응력-변형률 이력 곡선으로, 과잉간극수압 발생량이 유효구속압에 근접함에 따라 이력곡선에서 그려지는 루프의 기울기가 점차 감소함을 확인하였다. 이는 축차응력이 반복적으로 작용함에 따라 과잉간극수압이 증가하여 토립자간의 접촉이 끊어져 시료의 강성이 감소하는 것으로 판단된다.
도시한 결과, 세 시료 모두 액상화 발생 가능성이 있는 구역 내에 위치하고 있으며, 특히 포항 모래의 경우 액상화 발생 가능성이 높은 (A) 구역 내에 위치하고 있음을 확인하였다. 각 시료의 액상화 저항강도는 상대밀도 40% 조건에서 포항 모래, 주문진 표준사, 오타와 모래가 각각 0.15, 0.27, 0.19으로 산정되었다. 상대밀도 80% 조건에서는 포항 모래, 주문진 표준사, 오타와 모래가 각각 0.
(1998)가 제시한 입도분포에 따른 액상화 발생 가능성 도표에 함께 도시하였으며, 이를 토대로 시료의 입도분포에 따른 액상화 저항성을 확인하였다. 그 결과, 포항 현장 모래의 경우 액상화 가능성이 높은 (A) 구간에 위치하여 액상화에 대해 취약할 것으로 판단하였다.
도시한 결과, 세 시료 모두 액상화 발생 가능성이 있는 구역 내에 위치하고 있으며, 특히 포항 모래의 경우 액상화 발생 가능성이 높은 (A) 구역 내에 위치하고 있음을 확인하였다. 각 시료의 액상화 저항강도는 상대밀도 40% 조건에서 포항 모래, 주문진 표준사, 오타와 모래가 각각 0.
추가적으로 국내 기존 문헌 결과와의 비교를 통해 포항 지역 모래의 액상화 저항강도가 다른 사질토에 비해 낮은 값을 가지고 있음을 확인하였다. 또한 포항 지역 모래의 상대밀도 증가에 따른 액상화 저항강도 증가량은 약 27%에서 47% 정도로 다른 모래의 액상화 저항강도 증가량(48% - 111%)에 비해 다소 낮은 것으로 확인되었다. 이에 대한 원인 분석을 위해 포항 현장 모래를 사용하여 직접전단시험과 같은 정적 시험을 수행하여 본 연구에서 확인한 포항 현장 모래의 동적 특성과 정적 특성에 대한 비교 및 분석을 수행하고, 나아가서 SEM 사진을 통한 입자 형상에 대한 영향을 확인하여 주문진 표준사와 같은 다른 사질토 시료와의 비교를 수행하는 등의 추가적인 연구가 필요할 것이라 판단된다.
(4) 전단파 속도 측정 결과, 상대 밀도 40%의 경우 전단파 속도는 162m/s이며 상대 밀도 80%의 경우 전단파 속도는 177m/s로 측정되었다. 또한, Andrus and Stokoe(2000)가 제시한 현장 실측 V_S1 기반 액상화 저항강도 산정 곡선에 대입한 결과, 해당 곡선에 근접하여 본 연구에서의 액상화 강도 및 전단파 속도가 적절하게 평가되었음을 확인하였다. 향후 추가적인 실험을 통해 포항 지역 현장 지반에 대하여 실제 현장 조건을 모사하여 수행한 결과를 포함하여 다양한 상대밀도 조건에서의 액상화 저항강도 및 전단파 속도 데이터가 확보되어 산정 곡선과의 경향성을 확인한다면, 포항 지반 특성에 부합하는 액상화 강도 산정 곡선을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.
반복전단단계에서는 Load Frame에 고정되어 있는 Linear actuator가 공시체 상부에서 상･하 방향으로 움직이며 반복하중을 재하한다. 발생가능한 최대 수직 변위는 초기 위치로부터 상, 하로 약 35mm로, 본 연구에서 사용된 공시체 높이(142mm)의 25%에 상응하는 범위까지의 축방향 변형이 가능하다. 응력 제어 및 변위 제어 조건 모두 수행 가능하며, 최대 10Hz까지의 주파수를 적용할 수 있다.
비교 결과, 본 연구에서 사용한 포항 송림공원 현장 모래의 액상화 저항강도가 두 상대밀도 조건 모두에서 다른 사질토의 저항강도에 비해 가장 낮은 것으로 나타났으며, 그 다음으로 Park et al.(2018)이 사용한 포항 망천리 액상화 발생 지역에서 채취한 두 모래가 낮은 값을 가지고 있음을 확인하였다.
5에 나타내었다. 비교 결과, 상대밀도 40%의 경우 본 연구에서 수행한 전단파 속도 측정 결과는 약 235m/s, 기존 문헌에 제시된 결과는 약 220m/s 정도로 약 6%의 차이를 나타내었으며, 상대밀도 80%의 경우 거의 유사한 값을 나타냄을 확인하여 측정 결과의 신뢰성을 입증하였다.
19으로 산정되었다. 상대밀도 80% 조건에서는 포항 모래, 주문진 표준사, 오타와 모래가 각각 0.19, 0.40, 0.35으로 확인되었다. 액상화 저항 강도 비교를 통해 액상화 발생 가능성 도표 상 (A) 구역에 위치하고 있는 포항 모래의 액상화 저항강도가 현저히 낮은 것으로 확인되었다.
35으로 확인되었다. 액상화 저항 강도 비교를 통해 액상화 발생 가능성 도표 상 (A) 구역에 위치하고 있는 포항 모래의 액상화 저항강도가 현저히 낮은 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과는 Yamazaki et al.
도시한 결과, 본 연구에서 수행된 결과는 Andrus and Stokoe(2000)가 제안한 현장 액상화 평가곡선에 근접하였다. 이를 통해 본 연구에서 실내 동적시험을 통해 측정된 전단파 속도와 액상화 저항강도가 적절하게 평가되었음을 확인하였다.
6의 (a)와 (b)는 반복하중 재하횟수에 따른 축변형률과 과잉간극수압의 변화를 나타내고 있으며, 액상화 발생 시점을 검정색 점선으로 표시하였다. 이를 통해 시료의 상대밀도에 상관없이 유효구속압 100kPa에 대한 과잉 간극수압 발생량이 80% 미만일 경우 축변형률이 거의 발생하지 않다가 80%에 도달한 후 변형이 급격하게 증가하는 경향을 확인하였다. Fig.
(2011)이 사용한 낙동강 모래가 각각 48%, 84%, 111%로 나타난 것에 비해 세 가지 포항 모래의 경우 각각 27%, 38%, 47%로 다른 모래의 액상화 저항강도 증가량(48% - 111%)에 비해 최대 64% 정도 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 이를 통해 포항 지역의 모래가 다른 사질토에 비해 액상화에 대해 낮은 저항력을 지니고 있으므로 지진 시 액상화 발생에 취약하다는 사실을 확인할 수 있었다.
19로, 상대 밀도가 2배 증가함에 따라 액상화 저항강도의 증가량은 약 27%로 나타났다. 추가적으로 국내 기존 문헌 결과와의 비교를 통해 포항 지역 모래의 액상화 저항강도가 다른 사질토에 비해 낮은 값을 가지고 있음을 확인하였다. 또한 포항 지역 모래의 상대밀도 증가에 따른 액상화 저항강도 증가량은 약 27%에서 47% 정도로 다른 모래의 액상화 저항강도 증가량(48% - 111%)에 비해 다소 낮은 것으로 확인되었다.
같은 상대밀도 조건에서 시험별 측정 전단파 속도는 거의 유사하므로, 대표값으로 평균치를 사용하였다. 측정 결과, 상대 밀도 40%의 경우 162m/s, 상대 밀도 80%에서의 전단파 속도는 177m/s로 측정되어 상대 밀도 80%에서의 전단파 속도가 상대 밀도 40%의 경우보다 빠른 것으로 확인되었다. 이는 상대 밀도가 증가함에 따라 간극비가 감소하여 전단파가 시료를 빠르게 통과하기 때문으로 판단된다.

후속연구

본 연구에서 산정한 액상화 저항강도는 모두 실내시험을 통해 결정된 값으로, 현장 실측 데이터와의 비교를 위해 현장상태를 고려한 보정 과정이 요구된다. Yoshimi et al.
또한 포항 지역 모래의 상대밀도 증가에 따른 액상화 저항강도 증가량은 약 27%에서 47% 정도로 다른 모래의 액상화 저항강도 증가량(48% - 111%)에 비해 다소 낮은 것으로 확인되었다. 이에 대한 원인 분석을 위해 포항 현장 모래를 사용하여 직접전단시험과 같은 정적 시험을 수행하여 본 연구에서 확인한 포항 현장 모래의 동적 특성과 정적 특성에 대한 비교 및 분석을 수행하고, 나아가서 SEM 사진을 통한 입자 형상에 대한 영향을 확인하여 주문진 표준사와 같은 다른 사질토 시료와의 비교를 수행하는 등의 추가적인 연구가 필요할 것이라 판단된다.
또한, Andrus and Stokoe(2000)가 제시한 현장 실측 V_S1 기반 액상화 저항강도 산정 곡선에 대입한 결과, 해당 곡선에 근접하여 본 연구에서의 액상화 강도 및 전단파 속도가 적절하게 평가되었음을 확인하였다. 향후 추가적인 실험을 통해 포항 지역 현장 지반에 대하여 실제 현장 조건을 모사하여 수행한 결과를 포함하여 다양한 상대밀도 조건에서의 액상화 저항강도 및 전단파 속도 데이터가 확보되어 산정 곡선과의 경향성을 확인한다면, 포항 지반 특성에 부합하는 액상화 강도 산정 곡선을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지반의 액상화에 대한 저항력 평가법 중, 국내에서는 어떤 연구가 주로 진행되었는가?	국내의 경우, 반복직접단순전단시험을 이용한 연구가 주로 진행되었으며, 진동삼축시험을 통한 연구도 함께 수행되었다. Mandokhail et al.
	국내에서 2017년 기기 계측 최초로 액상화 현상이 관측되었던 곳은?	일본, 미국, 중국, 뉴질랜드 등 다양한 국가에서 지진으로 인한 액상화 현상이 보고되었으며(Idriss and Boulanger, 2008), 이로 인해 막대한 규모의 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 국내에서도 2017년 포항 지역에서 발생한 규모 5.4의 지진으로 인해 기기 계측 최초로 액상화 현상이 관측되었다.
	액상화는 어떤 현상인가?	지진 발생 시에 포화된 모래 지반에서 순간적인 충격이나 진동으로 인해 과잉간극수압이 증가함에 따라 유효응력이 감소하여, 최종적으로 모래가 액체와 같이 거동하는 현상을 액상화(liquefaction)라 정의한다. 일본, 미국, 중국, 뉴질랜드 등 다양한 국가에서 지진으로 인한 액상화 현상이 보고되었으며(Idriss and Boulanger, 2008), 이로 인해 막대한 규모의 인명 및 재산 피해가 발생하였다.

참고문헌 (35)

Andrus, R. D. and Stokoe II, K. H. (2000), "Liquefaction Resistance of Soils from Shear-wave Velocity", Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol.126, No.11, pp.1015-1025.

상세보기
ASTM International (2013), D5311/D5311M-13, Standard Test Method for Load Controlled Triaxial Strength of Soil, West Conshohocken, PA.
Boulanger, R. W. and Idriss, I. M. (2014), "CPT and SPT based liquefaction triggering procedures", Report No. UCD/CGM.-14, 1.
Chang, W.-J. and Hong, M.-L. (2008), "Effects of Clay Content on Liquefaction Characteristics of Gap-Graded Clayey Sands", Soils and Foundations, Vol.48, No.1, pp.101-114.

상세보기
Hardin, B. O. and Drnevich, V. P. (1972), "Shear Modulus and Damping in Soils: Measurement and Parameter Effects", Journal of Soil Mechanics and Foundations Div, Vol. 98, No. sm6.
Idriss, I. and Boulanger, R. W. (2008), Soil liquefaction during earthquakes, Earthquake engineering research institute.
Ishihara, K., Sodekawa, M., and Tanaka, Y. (1978), "Effects of overconsolidation on liquefaction characteristics of sands containing fines", Dynamic geotechnical testing, ASTM International.
Ishihara, K. (1993), "Liquefaction and Flow Failure during Earthquakes", Geotechnique, Vol.43, No.3, pp.351-451.

상세보기
Ishihara, K. (1996), Soil behavior in earthquake geotechnics, The Oxford engineering science series.
Jiaer, W. U., Kammerer, A. M., Riemer, M. F., Seed, R. B., and Pestana, J. m. (2004), "Laboratory Study of Liquefaction Triggering Criteria", 13th world conference on earthquake engineering, Vancouver, BC, Canada, Paper, No. 2580.
Kramer, S.L. (1996), Geotechnical earthquake engineering, Prentice Hall.
Lee, J. S. and Lee, C. H. (2006), "Principles and Considerations of Bender Element Tests", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.22, No.5, pp.47-57.
Lee, J., Yun, T. S., Lee, D., and Lee, J. (2013), "Assessment of K0 Correlation to Strength for Granular Materials", Soils and Foundations, Vol.53, No.4, pp.584-595.

상세보기
Liu, A.H., Stewart, J.P., Abrahamson, N.A., and Moriwaki, Y. (2001), "Equivalent Number of Uniform Stress Cycles for Soil Liquefaction Analysis", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.127, No.12, pp.1017-1026.

상세보기
Lohani, T. N., Imai, G., and Shibuya, S. (1999), "Determination of Shear Wave Velocity in Bender Element Test", Proc., 2nd Int. Earthquake Geotech. Eng. Conf., Seco and Pinto, eds., Lisboa, Portugal, pp.101-106.
Mandokhail, S.J., Park D., Kim, H., and Park, K.C. (2016), "Cyclic Simple Shear Test based Design Liquefaction Resistance Curve of Granular Soil", Journal of the Korean geotechnical Society, Vol. 32, No.6, pp.49-59.
National Research Council (NRC) (1985), Liquefaction of soils during earthquakes, National Academy Press., Washington, D.C.
Park, S.S., Kim, Y.S., and Kim, S.H. (2011), "Cyclic Shear Characteristics of Nakdong River Sand Containing Fines with Varying Plasticity", KSCE Journal of Civil Engineering, Vol.31, No.3C, pp.93-102."
Park, S.S., Nong, Z., Choi, S.G. and Moon, H.D. (2018), "Liquefaction Resistance of Pohang Sand", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.34, No.9, pp.5-17.
Robertson, P. K. and Wride, C. E. (1998), "Evaluating Cyclic Liquefaction Potential Using the Cone Penetration Test", Canadian geotechnical journal, Vol.35, No.3, pp.442-459.

상세보기
Santamarina, J. C. and Cho, G. C. (2001), "Determination of Critical State Parameters in Sandy Soils-simple Procedure", Geotechnical testing journal, Vol.24, No.2, pp.185-192.

상세보기
Seed, B. and Lee, K. L. (1966), "Liquefaction of Saturated Sands during Cyclic Loading", Journal of Soil Mechanics and Foundations Div, 92(ASCE# 4972 Proceeding).
Seed, B. (1979), "Soil Liquefaction and Cyclic Mobility Evaluation for Level Ground During Earthquakes", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 105(ASCE 14380).
Seed, H. B. and Idriss, I. M. (1971), "Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential", Journal of Soil Mechanics & Foundations Div.
Seed, H. B., Idriss, I. M., and Arango, I. (1983), "Evaluation of Liquefaction Potential Using Field Performance Data", Journal of Geotechnical Engineering, Vol.109, No.3, pp.458-482.

상세보기
Seed, H. B., Tokimatsu, K., Harder, L. F., and Chung, R. M. (1985), "The Influence of SPT Procedures in Soil Liquefaction Resistance Evaluations", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 111, No. 12, pp.1425-1445.

상세보기
Stark, T. D. and Olson, S. M. (1995), "Liquefaction Resistance Using CPT and Field Case Histories", Journal of geotechnical engineering, Vol.121, No.12, pp.856-869.

상세보기
Skempton, A. W. (1954), "The Pore-pressure Coefficients A and B", Geotechnique, Vol.4, No.4, pp.143-147.

상세보기
Tokimatsu, K. and Yoshimi, Y. (1983), "Empirical Correlation of Soil Liquefaction based on SPT N-value and Fines Content", Soils and Foundations, Vol.23, No.4, pp.56-74.

상세보기
Vaid, Y. P. and Sivathayalan, S. (1996), "Static and Cyclic Liquefaction Potential of Fraser Delta Sand in Simple Shear and Triaxial Tests", Canadian Geotechnical Journal, Vol.33, No.2, pp.281-289.

상세보기
Yamazaki, H., K. Zen, and F. Koike (1998), Study of the Liquefaction Prediction Based on the Grain Distribution and the SPT N-value, Technical Note of PHRI, No. 914.
Yoo, J. K. and Park, D. (2015), "Shear Strength Estimation of Clean Sands via Shear Wave Velocity", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.31, No.9, pp.17-27.
Yoon, Y., Yoon, G., and Choi, J. (2007), "Liquefaction Strength of Shelly Sand in Cyclic Simple Shear Test", Journal of Korean Geo-Environmental Society, Vol.8, No.6, pp.69-76.
Yoshimi, Y., Tokimatsu, K., and Hosaka, Y. (1989), "Evaluation of Liquefaction Resistance of Clean Sands based on High-quality Undisturbed Samples", Soils and Foundations, Vol.29, No.1, pp. 93-104.

상세보기
Youd, T. L. and Idriss, I. M. (2001), "Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils", Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol.127, No.4, pp.297-313.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증