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문제 정의
- 이러한 동결변수의 제반요소들을 모두 고려하고 이를 실용화하기에는 많은 문제점이 있다. 본 논문에서는 Stefan이론을 바탕으로 지금까지 현장에서 실측한 국내 동결심도자료와 해당연도의 동결지수과의 상관성을 분석하여 국내의 동결심도 추정모델을 개발하기 위한 기초연구를 수행하였다.
- 본 논문은 향후 건설하게 될 도로의 동상방지설계에 사용할 국내 동결심도 산정식을 도출하기 위한 기초연구로 전국 국도상의 83개 지점에 자체 개발한 Methylene Blue 동결심도계를 매설하여 매해 동절기에 동결심도를 측정하였다. 이러한 동결심도 측정자료(1991년 3월~2004년 3월)를 이용하여 전국 최대 동결심도 분포도를 작성하였고 동결심도와 동결지수와의 상관관계를 전국, 지역단위, 동결지수, 포장 두께별로 분석하여 국내 조건에 적합한 동결심도 추정모델을 산정하였다.
가설 설정
- 동결깊이를 예측한다. 정상상태에서의 열전도 이론은 i)흙은 균질, 등방성 물질이고, ii)흙의 지반 공학적 열적 성질은 일정하며, ⅲ)흙의 동결은 0℃에서 시작되고 ⅳ)흙의 열전도는 온도에 무관한 것으로 가정한다. 이 같은 가정 하에 지표면 온도가 동결온도(Tf = 0C)보다 작게 되면 흙이나 도로포장 내에서는 동결이 시작된다.
- 열전도 이론에 의한 동결깊이의 예즉방법은 열의 흐름을 정상상태흐름(steady state flow of heat)으로 가정하여 동결깊이를 예측한다. 정상상태에서의 열전도 이론은 i)흙은 균질, 등방성 물질이고, ii)흙의 지반 공학적 열적 성질은 일정하며, ⅲ)흙의 동결은 0℃에서 시작되고 ⅳ)흙의 열전도는 온도에 무관한 것으로 가정한다.
- 단일층을 통한 열전도의 경우 재료(흙)의 동결상태와 비동결 상태의 열전도율을 고려함으로써 동결심도를 예측할 수 있다. 즉, 각 상태의 열전도율이 동일하다면 동결토의 열전도율은 비동결토의 열전도율과 같다고 가정하여 동결깊이를 산정하게 된다.
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