[논문]사질토의 전단거동에 실트 함량이 미치는 영향

유정석; 안광국; 강홍식

doi:10.14481/jkges.2020.21.11.21

사질토의 전단거동에 실트 함량이 미치는 영향
Effect of Silty Soil Content on Shear Behavior of Sandy Soil 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.21 no.11, 2020년, pp.21 - 26

유정석 (School of Civil Engineering, Chungbuk National University) , 안광국 (School of Civil Engineering, Chungbuk National University) , 강홍식 (Byeokdong Construction Co. ltd.)

초록
AI-Helper

자연상태의 흙은 다양한 크기의 입자로 구성되어 있으며, 이 흙의 역학적 거동 중 전단거동은 입도 분포에 크게 영향을 받는다. 그리고 자연상태의 흙은 조립토와 세립토가 다양하게 혼합되어 존재하기 때문에 그 역학적 성질인 전단특성을 명확히 파악하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 흙의 입도 분포가 흙의 전단특성에 미치는 영향을 확인하기 위한 목적으로 조립토는 모래를 세립토는 실트를 이용해 모래에 대한 실트의 함유량을 변화시켜 입도 분포가 다른 사질토를 조성한 후 링 전단시험을 수행하였다. 그리고 물 공급 시 입도 분포가 다른 사질토의 전단특성 변화를 확인하기 위해 링 전단시험 중 물을 공급하여 실험을 수행하였다. 그 결과 실트 함유량이 증가할수록 전단강도는 점차 증가하다 실트 함유량이 모래보다 많아지면 전단강도는 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 수분 공급 시 실트 함유량에 따라 잔류전단강도는 완만한 경사를 나타내며 감소하는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Natural soil is composed of particles of various sizes, and the shear behavior which is a kind of mechanical behavior of the soil is affected by the particle size distribution. In addition, since the natural soil contains a large mixture of coarse and fine grained soil, it is difficult to clearly understand the shear behavior of the soil. Therefore, a ring shear test was conducted on sandy soils that has various particle size distribution in order to identify the effect of the distribution on shear characteristics of soils. At this time, sand and silt were used for coarse and fine grained soils, respectively, to make sandy soils by changing the silt content. Also the water was supplied during the test to confirm shear characteristics of sandy soils with various particle size distributions. The result shows that the shear strength increases as the silt content increases, and the strength decreases as the silt content increases over the sand. Besides, residual shear strength gradually decreases because of the silt content when the water is supplied.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Photo of ring shear experimental equipment
표 Table 1. Property of test soil
그림 Fig. 2. Particle size distribution curve by silt content
그림 Fig. 3. Shear behavior by silt content
표 Table 2. Composition of test soil
표 Table 3. Condition of test
그림 Fig. 4. Comparison of shear strength varying with silt content
그림 Fig. 5. Shear behavior by water supply
표 Table 4. Peak and residual shear strength
그림 Fig. 6. Comparison of residual shear strength varying with silt content
표 Table 5. Residual shear strength of before and after water supply

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

이에 본 연구에서는 흙의 입도 분포가 흙의 전단특성에 미치는 영향을 확인하기 위한 목적으 조립토는 모래를 세립 토는 실트를 이용해 모래에 대한 실트의 함유량을 변화시켜 입도 분포가 다른 사질토를 조성한 후 링 전단시험을 수행하였다. 그리고 입도 분포가 다른 사질토에 물 공급 시 전단 특성의 변화를 분석하기 위해 링 전단시험 중 물을 공급하여 실험을 수행하였다.

제안 방법

입도 분포가 다른 사질토에 대하여 링 전단시험 시 구속응력은 25kPa의 수직하중을 모든 실험에 적용하였으며, 전단속도는 1mm/sec로 설정해 실험을 진행하였다. 그리고 링 전단시험 중 물 공급에 의한 전단특성 변화를 확인하기 위해 실시간으로 측정되는 결과에서 잔류전단강도가 나타나는 때에 전단상자 상부에 물 공급장치를 이용해 전단상자 내에 물을 공급하며 실험을 수행하였다.
이에 본 연구에서는 흙의 입도 분포가 흙의 전단특성에 미치는 영향을 확인하기 위한 목적으 조립토는 모래를 세립 토는 실트를 이용해 모래에 대한 실트의 함유량을 변화시켜 입도 분포가 다른 사질토를 조성한 후 링 전단시험을 수행하였다. 그리고 입도 분포가 다른 사질토에 물 공급 시 전단 특성의 변화를 분석하기 위해 링 전단시험 중 물을 공급하여 실험을 수행하였다.
모래에 대한 실트의 함유량을 변화시켜 조성한 입도 분포가 다른 사질토의 전단특성을 확인하기 위한 링 전단시험은 Table 3과 같은 실험조건으로 수행하였다. 링 전단시험에 적용되는 입도 분포가 다른 사질토는 모래에 대하여 실트의 함유량을 0%, 25%, 37.5%, 50%, 62.5%, 75%로 변화시켜 조성하였으며, 각각의 사질토에 대하여 동일한 조건으로 시료를 조성하기 위해 초기함수비는 10%, 단위중량은 14.62kN/m³을 갖도록 하였다. 입도 분포가 다른 사질토에 대하여 링 전단시험 시 구속응력은 25kPa의 수직하중을 모든 실험에 적용하였으며, 전단속도는 1mm/sec로 설정해 실험을 진행하였다.
물 공급 시 실트 함유량에 따라 입도 분포가 다른 사질토의 전단특성 변화를 확인하기 위해 Fig. 5와 같이 링 전단 실험 중 잔류전단강도가 나타난 이후 전단변형이 550mm 지점에서 일정하게 물을 공급함에 따라 변화하는 잔류전단 거동을 분석하였다.
01∼180mm/sec의 범위로 적용할 수 있다. 본 연구에서 흙의 입도 분포에 따른 전단특성을 확인하기 위한 실험 순서는 시료성형, 압밀, 전단, 물 공급 순으로 수행하였다.
시험 방법은 시료성형, 포화, 압밀, 배수, 전단 순서로 실험조건에 맞게 수정하여 적용할 수 있으며, 전단 시 전단속도는 0.01∼180mm/sec의 범위로 적용할 수 있다.
250mm)를 기준으로 조립토인 주문진 표준사는 #60체에 잔류하는 시료를 실험에 사용하였으며, 세립토인풍화토는 #60체에 통과하는 시료를 실험에 사용하였다. 이를 기반으로 Table 2와 같이 2.7kg의 동일한 중량을 갖도록 조립토인 모래에 대하여 세립토인 실트의 함유량을 0%, 25%, 37.5%, 50%, 62.5%, 75%로 변화시켜 입도 분포가 다른 사질토를 조성해 실험에 적용하였다. Fig.
62kN/m³을 갖도록 하였다. 입도 분포가 다른 사질토에 대하여 링 전단시험 시 구속응력은 25kPa의 수직하중을 모든 실험에 적용하였으며, 전단속도는 1mm/sec로 설정해 실험을 진행하였다. 그리고 링 전단시험 중 물 공급에 의한 전단특성 변화를 확인하기 위해 실시간으로 측정되는 결과에서 잔류전단강도가 나타나는 때에 전단상자 상부에 물 공급장치를 이용해 전단상자 내에 물을 공급하며 실험을 수행하였다.
흙의 입도 분포가 전단특성에 미치는 영향을 확인하기 위해 모래에 대하여 실트의 함유량을 변화시켜 입도 분포를 다르게 조성한 사질토의 전단특성 및 물 공급에 따른 전단 특성의 변화를 확인하기 위해 링 전단실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

입도 분포가 다른 사질토를 조성하기에 앞서 흙의 입도구성 시 조립토와 세립토를 명확하게 구분하여 사용하기 위해 #60체(0.250mm)를 기준으로 조립토인 주문진 표준사는 #60체에 잔류하는 시료를 실험에 사용하였으며, 세립토인풍화토는 #60체에 통과하는 시료를 실험에 사용하였다. 이를 기반으로 Table 2와 같이 2.
흙의 입도 분포에 따른 흙의 전단특성을 확인하기 위해본 연구에 사용된 링 전단시험장치는 Fig. 1과 같이 전단상자, 수직하중 제어장치, 토크 측정장치, 수직변위 측정장치, 간극수압 측정장치 등으로 구성되어 있다. 그리고 전단시험중 전단상자 내 물의 공급 및 배수가 가능하도록 전단상자 상부에 세 개의 벨브가 설치되어 있으며, 하부에는 두 개의 벨브가 설치되어 있다.
흙의 입도를 구성하는 조립토와 세립토의 혼합 정도로 입도 분포가 다른 사질토를 조성하기 위해 조립토의 경우는 모래인 주문진 표준사를 사용하였으며, 세립토의 경우는 실트질 흙인 풍화토를 사용하였다. 실험에 사용된 주문진 표준 사와 실트질 흙인 풍화토의 물리적 특성은 Table 1과 같다.

성능/효과

(1) 실트 함유량에 따른 사질토의 전단거동은 실트 함유량에 따라 경화거동 및 연화거동이 나타났으며, 특히 실트 함유량이 37.5%∼62.5%인 경우는 경화거동과 연화 거동이 복합적으로 나타났다.
(2) 최대 및 잔류전단강도는 실트 함유량이 50%인 경우 가장 크게 나타났으며, 실트 함유량이 25% 이상 50% 미만이거나 50% 초과인 경우는 실트 함유량이 50%인 경우에 비해 최대 및 잔류전단강도가 작게 나타났다. 그리고 실트 함유량이 0%인 경우가 25%인 경웅 비해 최대 및 잔류전단강도가 크게 나타났다.
(3) 물 공급에 의한 실트 함유량이 다른 사질토의 잔류전단 강도 변화는 실트 함유량에 따라 물 공급 전에 비해 25%∼75% 감소하는 것으로 나타났으며, 물 공급 후 실트 함유량이 증가할수록 실트 함유량이 37.5%까지는 잔류전단강도가 87∼133%로 감소하다 37.5% 이후는 17∼35% 증가하는 것으로 나타났다.
Fig. 3과 같이 실트의 함유량이 0%인 사질토(case1)의 전단거동은 느슨한 모래의 경우와 유사하게 최대전단강도가 발생한 후 전단변위가 수렴하는 경화거동의 형태로 나타났으며, 실트 함유량이 25%, 75%인 사질토(case2, case6)의 경우는 실트 함량이 0%인 경우와 다르게 조밀한 모래의 전단거동과 유사하게 최대전단강도가 발생한 후 전단변위에 따라 감소하는 연과거동의 형태로 나타났다. 그리고 실트 함유량이 37.
Fig. 5와 같이 잔류전단거동의 변화는 물을 공급함에 따라 전류전단강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 물을 공급한 시점에서 실트 함유량이 증가할수록 전단변형에 따른 잔류전단강도의 감소 기울기는 완만하게 나타났다. 그리고 물을 공급 후 잔류전단강도 크기의 변화는 실트 함유량에 따라 다르게 나타났으나 잔류전단강도가 수렴하는데 소요되는 전단변형은 실트 함유량이 증가할수록 크게 나타났다.
Table 5 및 Fig. 6과 같이 물 공급에 따른 잔류전단강도의 변화는 실트 함유량이 0%인 경우 물 공급 전에 비해 7% 감소하는 것으로 나타났으나, 실트 함유량이 25%∼75%인 경우는 물 공급 전에 비해 37∼53% 크게 감소하는 것으로 나타났다.
5%인 경우는 경화거동과 연화 거동이 복합적으로 나타났다. 그리고 물 공급에 따라 잔류전단거동은 실트 함유량에 따라 완만한 기울기로 잔류전단강도가 감소하는 것으로 나타났다. 이는 사질토의 전단거동에 실트에 영향이 크기 때문인 것으로 보인다.
5와 같이 잔류전단거동의 변화는 물을 공급함에 따라 전류전단강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 물을 공급한 시점에서 실트 함유량이 증가할수록 전단변형에 따른 잔류전단강도의 감소 기울기는 완만하게 나타났다. 그리고 물을 공급 후 잔류전단강도 크기의 변화는 실트 함유량에 따라 다르게 나타났으나 잔류전단강도가 수렴하는데 소요되는 전단변형은 실트 함유량이 증가할수록 크게 나타났다.
그리고 실트 함량이 25% 이상 50% 미만인 경우 최대 및 잔류전단강도는 실트 함량이 50%인 경우에 비해 8∼22% 작게 나타났으며, 실트 함량이 50% 초과인 경우는 8∼19% 작게 나타났다.
그리고 실트 함유량이 37.5%, 50%, 62.5%인 사질토(case3, case4, case5)의 경우 전단거동은 초기에는 경화거동의 형태로 나타나다소요 전단변형이 발생한 후 연화거동의 형태로 나타났으며, 경화거동에서 연화거동으로 변화하는 소요 전단변형은 실트 함량이 증가할수록 5%∼56% 전단변형이 감소하는 것으로 나타났다.
물 공급 후 잔류전강강도는 실트 함유량이 증가할수록 실트 함유량이 0%인 경우에 비해 87∼133% 감소하다 실트 함유량이 37.5%을 기점으로 실트 함유량이 37.5%인 경우에 비해 17∼35% 증가하는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흙의 역학적 거동 중 전단거동은 무엇의 형향을 받는가?	자연상태의 흙은 다양한 크기의 입자로 구성되어 있으며, 이 흙의 역학적 거동 중 전단거동은 입도 분포에 크게 영향을 받는다. 그리고 자연상태의 흙은 조립토와 세립토가 다양하게 혼합되어 존재하기 때문에 그 역학적 성질인 전단특성을 명확히 파악하기 어렵다.
	자연상태의 흙은 역학적 성질인 전단특성을 명확히 파악하기 어려운 이유는?	자연상태의 흙은 다양한 크기의 입자로 구성되어 있으며, 이 흙의 역학적 거동 중 전단거동은 입도 분포에 크게 영향을 받는다. 그리고 자연상태의 흙은 조립토와 세립토가 다양하게 혼합되어 존재하기 때문에 그 역학적 성질인 전단특성을 명확히 파악하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 흙의 입도 분포가 흙의 전단특성에 미치는 영향을 확인하기 위한 목적으로 조립토는 모래를 세립토는 실트를 이용해 모래에 대한 실트의 함유량을 변화시켜 입도 분포가 다른 사질토를 조성한 후 링 전단시험을 수행하였다.
	물 공급 시 입도 분포가 다른 사질토의 전단특성 변화를 확인하기 위해 링 전단시험 중 물을 공급하여 실험을 수행한 결과는?	그 결과 실트 함유량이 증가할수록 전단강도는 점차 증가하다 실트 함유량이 모래보다 많아지면 전단강도는 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 수분 공급 시 실트 함유량에 따라 잔류전단강도는 완만한 경사를 나타내며 감소하는 것으로 나타났다.

참고문헌 (20)

Bishop, A. W., Green, G. E., Garga, V. K., Andersen, A. and Brown, J. D. (1971), A new ring-shear apparatus and its application to the measurement of residual strength, Geotechnique, Vol. 21, pp. 273-328.

상세보기
Coussot, P., Nguyen, Q. D., Huynh, H. T. and Bonn, D. (2002), Viscosity bifurcation in thixotropic, yielding fluids, Journal of Rheology (1978-present), No. 46(3), pp. 573-589.

상세보기
Jeong, S. W. and Song, Y. S. (2013), Ring-shear apparatus for estimating the mobility of debris flow and its application, Journal of the Korean society of civil engineers, Vol. 33, No. 1, pp. 181-194 (Korean).

원문보기 상세보기
Jeong, S. W., Ji, S. W. and Yim, G. J. (2014), Shear-rate dependent ring-shear characteristics of the waste materials of the Imgi mine in Busan, Journal of the Korean Geotechnical Society, No. 30(7), pp. 5-15 (Korean).

원문보기 상세보기
Kang, H. S. and Kim, Y. T. (2013), Yield stress and viscosity characteristics of soils with liquidity index, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, No. 13(1), pp. 169-175 (Korean).

원문보기 상세보기
Lee, S. H. H. and Widjaja, B. (2013), Phase concept for mudflow based on the influence of viscosity, Soils and Foundations, No. 53(1), pp. 77-90 (Korean).

상세보기
Lee, G. C. (2007), Study on theological properties of suspension by shear box test, Journal of the Architectural Institute of Korea, No. 23(8), pp. 149-156 (Korean).
Leroueil, S. (2001), Natural slopes and cuts: movement and failure mechanisms, Geotechnique, Vol. 51, No. 3, pp. 197-243.

상세보기
Liu, S. H., Sun, D. A. and Matsuoka, H. (2005), On the interface friction in direct shear test, Computers and Geotechnics, No. 32(5), pp. 317-325.

상세보기
Park, S. S., Jeong, S. W., Yoon, J. H. and Chae, B. G. (2013), Ring shear characteristics of two different soils, Journal of the Korean geotechnical society, Vol. 29, No. 5, pp. 39-52 (Korean).
Park, G. W., Hong, W. T. and Lee, J. S. (2017), Estimation of shear strength and rheological parameters of fine-grained soil using direct shear test, journal of the korean geo-environmental society, Vol. 18, No. 2, pp. 29-37 (Korean).
Sadrekarimi, A. and Olson, S. M. (2010), Particle damage observed in ring shear tests on sands, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 47, pp. 497-515.

상세보기
Sassa, K., Fukuoka, H., Wang, G. and Ishikawa, N. (2004), Undrained dynamic-loading ring-shear apparatus and its application to landslide dynamics, Landslides, Vol. 1, pp. 7-19.

상세보기
Tika, T. E., Vaughan, P. R. and Lemos, L. J. (1996), Fast shearing of pre-existing shear zones in soil, Geotechnique, Vol. 46, No. 2, pp. 197-233.

상세보기
Tika, T. E. and Hutchinson, J. N. (1999), Ring shear tests on soil from the Vaiont landslide slip surface, Geotechnique, Vol. 49, No. 1, pp. 59-74.

상세보기
Tiwari, B. and Marui, H. (2004), Objective oriented multistage ring shear test for shear strength of landslide soil, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, No. 130(2), pp. 217-222.

상세보기
Van Asch, Th. W. J., Van Beek, L. P. H. and Boggard, T. A. (2007), Problems in predicting the mobility of slow-moving landslides, Engineering Geology, Vol. 91, pp. 46-55.

상세보기
Vallejo, L. E. (2001), Interpretation of the limits in shear strength in vinary granular mixtures, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 38, pp. 1097-1104.

상세보기
Vallejo, L. E. and Mawby, R. (2000), Porosity influence on the shear strength of granular meterial-clay mixtures, Engineering Geology, 58, pp. 15-136
WP/WLI. (1995), A suggested method for describing the rate of movement of a landslide. International Union of Geological Sciences Working Group on Landslides: Bulletin of the International Association of Engineering Geology, Vol. 52, No. 1, pp. 75-78.

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