[논문]동결 삼축압축시험을 통한 동결 사질토의 온도 및 구속압력에 따른 역학적 특성 평가

박상영; 정상훈; 황채민; 최항석

doi:10.7843/kgs.2022.38.8.7

동결 삼축압축시험을 통한 동결 사질토의 온도 및 구속압력에 따른 역학적 특성 평가
Evaluation of the Mechanical Characteristics of Frozen Sand, Considering Temperature and Confining Pressure Effects, in a Cryogenic Triaxial Compression Test 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.38 no.8, 2022년, pp.7 - 15

박상영 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 정상훈 (현대엔지니어링 플랜트토목설계팀) , 황채민 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 최항석 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
AI-Helper

대부분의 선행연구는 동결 삼축압축시험 수행 시, 몰드를 사용하여 시료를 조성하고 단방향으로 동결을 진행하였다. 이는 동결된 시료에 잔류응력이 발생할 가능성이 있기 때문에 인공동결공법이 적용된 지반을 모사하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 시험방법의 한계를 보완할 수 있는 시험장비 및 시험방법을 제안하고, 제안된 방법으로 온도 및 구속압력에 따른 동결 사질토의 역학적 특성을 평가하였다. 동결온도가 낮아질수록 동결 사질토는 취성이 증가하였고, 부동수분의 감소 및 얼음자체의 강도 증가로 인하여 강도가 증가하였다. 구속압력의 증가는 강도저감 효과를 발생시키는 압력융해 현상과 강도증진 효과를 발생시키는 흙 입자의 마찰력 증가 모두를 야기하였다. 이처럼 동결 사질토의 역학적 거동은 구속압력과 동결온도의 복합적인 영향을 받는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Most studies have conducted cryogenic triaxial compression tests with frozen specimens prepared in a separate mold by one-directional freezing. This method has the potential to generate residual stress in a frozen specimen and cannot be adopted to simulate the application of the artificial ground freezing method in the field. Therefore, in this study, novel equipment and procedure for the cryogenic triaxial compression test were proposed to overcome the limitations of existing test methods. Therefore, the mechanical characteristics of frozen sand, considering the effect of temperature and confining pressure, were evaluated. As the freezing temperature decreased, the brittleness of frozen sand increased, and the strength increased due to a decrease in the unfrozen water content and an increase in the ice strength. A higher confining pressure resulted in an increase in interparticle friction and the pressure melting phenomenon, which caused strength reduction. Thus, it was found that the mechanical behaviors of frozen sand were simultaneously affected by both temperature and confining pressure.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of artificial ground freezing method
그림 Fig. 2. Microscopic images of tested silica sand
그림 Fig. 3. Particle size distribution curve
그림 Fig. 4. Schematic illustration of cryogenic triaxial compression test system
표 Table 1. Physical properties of tested silica sand
표 Table 2. Time to apply confining pressure in previous studies
그림 Fig. 5. Deviatoric stress versus axial strain curves for frozen sand with confining pressure and temperature
그림 Fig. 6. Variations of strength with confining pressure and temperature
그림 Fig. 7. Variations of slope with confining pressure change
그림 Fig. 8. Triaxial compression test of tested silica sand at room temperature
그림 Fig. 9. Mohr circle with temperature
표 Table 3. Cohesion and friction angle of tested silica sand

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