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문제 정의
- 그래서, 본 연구에서는 이러한 단점들을 보완하며 비교란 시료를 채취할 수 있는 대구경 샘플러, 이 른바 KQCT형 대구경 샘플러를 개발하였다. KQCT형 대구경 샘플러는 트리플 튜브 코아 바렐의 채취 원 리를 이용하는 한편 특수 폐합 장치를 장착하여 시료를 절단하고 채취 시료가 유출되지 않도록 하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 독특한 타입의 대구경 샘플러를 개발한 후, 그 샘플러로 채취한 흙시료와 기존의 피스 톤 샘플러로 채취한 흙시료에 대하여 여러가지 실내실험을 실시한 결과를 비교 분석하였다.
- 1975년 캐나다의 Sherbrooke 대학에서는 블록 샘플을 채취할 때 트렌치 굴착에 따른 위험요소와 응 력제거를 최소화하기 위하여 지표면에서 직경이 약 25cm인 블록 샘플을 채취할 수 있는 Sherbrooke 샘 플러를 개발하였다. Sherbrooke 샘플러로 채취한 시료와 블록 샘플링 방법으로 채취한 시료를 가지고 여러가지 실내실험을 수행한.결과, 두 시료의 거동이 일반적으로 같게 나타남을 알 수가 있었다⑸ 그러나, Sherbrooke 샘플러는 특정 토질에만 적용되는 단점이 있다.
- 결과, 두 시료의 거동이 일반적으로 같게 나타남을 알 수가 있었다⑸ 그러나, Sherbrooke 샘플러는 특정 토질에만 적용되는 단점이 있다. 또한, 1975년 캐나다의 Laval 대학에 서는 직경이 20cm인 시료를 채취할 수 있는 Laval 샘플러를 개발하여 블록 샘플링으로 채취한 시료와 역학적 거동을 비교하였다. 그 결과, 두 시료의 거동이 비슷함을 보였다⑹ 그러나, Laval 샘플러는 시료를 절단하고 인발하는데 어려움이 있는 문제점이 있다.
- 그래서, 본 연구에서는 이러한 단점들을 보완하며 비교란 시료를 채취할 수 있는 대구경 샘플러, 이 른바 KQCT형 대구경 샘플러를 개발하였다. KQCT형 대구경 샘플러는 트리플 튜브 코아 바렐의 채취 원 리를 이용하는 한편 특수 폐합 장치를 장착하여 시료를 절단하고 채취 시료가 유출되지 않도록 하였다. 본 연구에서 개발한 KICT형 대구경 샘플러의 개략도를 그림 1에 나타내었다.
- 본 연구에서 개발한 KQCT형 대구경 샘플러의 현장 적용성을 알아보기 위하여 인천국제공항과 김해 우회도로 에서 비교란 시료를 채취하였다. 또한, 채취시료의 교란 정도를 분석하기 위하여 KQCT형 대구경 샘플러로 비교 란 시료를 채취한 인접지역에서 NX 크기의 수압식 피스 톤 샘플러로 비교란 시료를 채취하여 일축압축시험, 압 밀시험 및 삼축압축시험을 수행하였다.
- 또한, 그림 3과 같이 Horiuchi 등(1987)이 제안한 경험적인 방법(Esq/% 값이 50미만인지, 이상인지를 기준으로 교란 시료와 비교란 시료를 구분)⑻을 이용하여 KICT형 대구경 샘플러와 수압식 피스톤 샘플 러로 채취한 시료의 질을 판정하였다.
- 본 연구에서 개발한 KICT형 대구경 샘플러와 국내에서 주로 사용하고 있는 NX 크기의 수압식 피스 톤 샘플러의 현장 적용성과 각각의 샘플러로 채취된 시료의 교란 정도를 상호 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 일축압축시험은 KSF 2346 규정에 따라 수행하였으며, 이때 사용한 공시체는 직경 5cm, 높이 10cm이고 축 변형율속도는 Imm/min로 하였다. 본 연구에서는 사용한 일축압축시험기는 축변형율을 1.0~4.5mm/min로 조절할 수 있는 전동식 압축장치와 축력을 최대 50kg까지 측정 할 수 있는 로드 셀(load cell) 그리고, LVDT로 구성되어 있다.
- 본 연구에서 개발한 KQCT형 대구경 샘플러의 현장 적용성을 알아보기 위하여 인천국제공항과 김해 우회도로 에서 비교란 시료를 채취하였다. 또한, 채취시료의 교란 정도를 분석하기 위하여 KQCT형 대구경 샘플러로 비교 란 시료를 채취한 인접지역에서 NX 크기의 수압식 피스 톤 샘플러로 비교란 시료를 채취하여 일축압축시험, 압 밀시험 및 삼축압축시험을 수행하였다.
이론/모형
- 일축압축시험은 KSF 2346 규정에 따라 수행하였으며, 이때 사용한 공시체는 직경 5cm, 높이 10cm이고 축 변형율속도는 Imm/min로 하였다. 본 연구에서는 사용한 일축압축시험기는 축변형율을 1.
- 압밀시험은 고정형 압밀상자를 이용하여 KSF 2316 규정에 따라 수행하였으며, 삼축압축시험은 직경이 5cm, 높이가 10cm가 되도록 공시체를 성형하여 등방압밀 비 배수 삼축압축시험을 하였다. 본 연구에서 사용한 삼축 압축시험기는 미국의 C.
성능/효과
- La Rochelle와 Lefebvre(1970)는 두 가지 다른 방법 즉, 블록 샘플과 54mm NGI 피스톤 샘플러로 캐 나다의 Saint Lawrence 점토를 채취하여 물리적 특성을 비교하였다(1) 그 결과, 튜브 샘플링은 교란이 발생한다는 것을 알아냈다. 샘플러에 따른 겉보기 선행압밀응력의 차이는 그다지 크지 않은 반면, 일축 압죽시험을 수행하여 즉정된 비배수 전단강도와 탄성계수는 튜브샘플의 경우가 블록 샘플보다 모두 50%정도 작게 측정되었다. 또한, 튜브 샘플의 경우 압밀 배수 삼축압축시험과 간극 수압을 측정하는 압 밀 비배수 삼축압축시험으로 얻어진 파괴포락선은 낮은 구속응력 범위에서 상당히 작게 측정되었다.
- 또한, Berre 등(1969)은 새로운 95mm NGI 샘플러와 일반적인 54mm NGI 샘플러를 이용하여 노르웨이의 해성 점토를 채취하였다.(2) 압밀 시험을 수행한 결과 직경에 따른 선행압밀응력의 차이는 크지 않았으 나, 시험결과의 분산은 54mm 샘플이 훨씬 크게 나타났다.
- 또한, Raymond 등(1971)은 블록 샘플, Shelby tube, Swedish 50mm와 124mm Osterberg 샘플러를 이용하여 채취한 Ottawa 점토를 비교하였다.(4) 그 결과, 블록 샘플 러로 채취한 시료의 일축압축강도가 가장 크게 나타났다.
- 이상의 연구결과를 종합하면 직경이 큰 샘플러일수록 양질의 시료를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있 었으며, 블록 샘플로 채취하였을 때도 좋은 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 블록 샘플링은 굴착 깊이가 깊어짐에 따라 보호벽을 설치하기 위해서는 많은 비용이 들고 어렵기 때문에 깊이가 약 3~4m의 얇은 깊이로 제한된다.
- 그림 2를 보면 일반적으로 KICT 대구경 샘플러로 채취된 시료의 일축압축강도가 수압식 피스톤 샘 플러로 채취된 시료의 일축압축강도보다 크게 나타났으며, 파괴시 변형율은 KICT 대구경 샘플러로 채 취한 시료의 것이 작게 나타났다. 그러나, 이러한 값들의 차이보다도 할선탄성계수(secant modules) 값이 KICT 대구경 샘플러로 채취한 시료의 것이 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 것보다 훨씬 크게 나타났다. 이러한 경향은 G.
- 그 결과, 인천국제공항과 김해우회도로에서 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료는 모두 비교란 영 역에 속하는 것으로 나타나는 반면, 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료는 모두 교란 발생영역에 속하는 것으로 나타났다.
- 이에 따라 과압밀비(overconsolidation ratio, OCR)도 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 것이 더 크게 나타나고 있다(표 1참조). 따라서, 본 연구에서 개발한 샘플러가 수압식 피 스톤 샘플러보다 시료를 덜 교란시킨다는 것을 알 수 있었다.
- 그 결과, KQCT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 체적변형율이 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 체적변형율보다 작게 산정되어 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료가 수압식 피스톤 샘플러로 채 취한 시료보다 덜 교란되었음을 알 수 있었다.
- 또한, 압밀동안에 발생되는 체적변 형율도 작게 측정되었다. 따라서, KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 질이 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 질보다 더 우수함을 알 수 있었다.
- 표 3의 결과를 NGI에서 제안하는 시료의 질 평가 기준(1))에 적용하면 KICT형 대구경 샘플러로 채취 한 시료는 goodvery good to excellent에 해당하지만 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료는 good~ fair에 해당되었다. 또한, Lacssse와 Berre(1988)가 제안한 시료의 질 평가 기준((2)에 적용하면 KQCT형 대구경 샘플러와 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료 모두 양질(high quality)의 시료로 판정되었다.
- 또한, Lacssse와 Berre(1988)가 제안한 시료의 질 평가 기준((2)에 적용하면 KQCT형 대구경 샘플러와 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료 모두 양질(high quality)의 시료로 판정되었다. 이러한 비교를 통하여 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 질이 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 질보다 더 우수함을 알 수가 있었다.
- 1) 수압식 피스톤 샘플러와 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료를 가지고 일축압축시험을 수행한 결과, KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 일축압축강도 및 할선탄성계수가 수압식 피스톤 샘 플러로 채취한 시료의 일축압축강도 및 할선탄성계수보다 더 크게 나타났으며, 파괴시 변형율은 작 게 나타났다.
- 3) 수압식 피스톤 샘플러와 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료를 가지고 압밀시험을 수행한 결과, KQCT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 선행압밀응력이 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 선행압밀응력보다 크게 나타났다.
- 4) Shogaki(1996)가 제안한 방법으로 채취한 시료의 교란 정도를 분석한 결과, KQCT형 대구경 샘플러로 채취한 시료가 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료보다 적게 교란 되었음을 알 수 있었다.
- 5) 수압식 피스톤 샘플러와 KICT형 대구경 샘플러로 채취한 시료를 가지고 비배수삼축압축시험을 수 행한 결과, 구속응력이 현장상태에서의 유효상재하중일 때 KQCT형 대구경 샘플러로 채취한 시료의 비배수 전단강도가 수압식 피스톤 샘플러로 채취한 시료의 비배수 전단강도보다 크게 나타났으며, 압밀시 발생되는 체적변형율은 작게 나타났다.
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