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문제 정의
- 본 논문은 혼합토(암편+흙)의 다짐특성을 분석하기 위해 암의 종류, 세립분 함유량(4번체 통과율), 함 수비, 최대입경을 변화시키면서 다짐시험을 수행하였다. 그 결과로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
제안 방법
- 따라서 본 연구에서는 다짐시험을 위한 시료 성형 시 세립분만의 함수비를 변화시켜가며 시 험을 수행하였으며 그 범위는 표 3과 같다. A 시험재료에서 함수비는 세립분의 변화에 의한 다짐특성 만을 분석하기 위하여 9.5% 수준에서 균일한 함수비를 유지하여 시험을 수행하였다. B 시험재료에서 함수비는 함수비의 변화에 의한 다짐특성 변화를 분석하기 위해서 5.
- 3%였다. 따라서 본 연구에서는 다짐시험시 120회의 층다짐을 수행 하여 획득한 건조밀도를 96.3%의 상대다짐도로 간주하여, 100% 상대다짐도로 환산하여 최대건조밀도 를 계산하였다.
- 혼합성토재의 경우 함수비의 영향을 일반 토사 성토재에 비해 적게 받는 경향을 보이지만 토사 함유량이 증가할수록 함수비의 영향이 증가할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다짐시험을 위한 시료 성형 시 세립분만의 함수비를 변화시켜가며 시 험을 수행하였으며 그 범위는 표 3과 같다. A 시험재료에서 함수비는 세립분의 변화에 의한 다짐특성 만을 분석하기 위하여 9.
- 그림 1은 본 연구에서 사용된 시료의 입도분포 곡선을 고속철도 설계기준 상부노반의 상한, 하한 곡선과 함께 도시한 것이다. 본 연구에서는 고속철도 암성토 재료 기준을 참조하여 세립분 함유량을 전체 중량비의 5, 15, 25%로 변화시키며 시료를 제작하였다. 세 립분 함유량 15% 시료는 63.
- 일반적인 삼축시험용 조립재의 공시체 다짐 시험 방법에는 1) 램머에 의한 충격식 다짐2)전동램머에 의한 다짐 및 3)진동 테이블 상에 공시체를 거치하고 공시체 상면에 상재하중을 가한 다음 하부진동에 의한 다짐방법 등의 3가지 방법이 있다(강인중, 2004). 본 연구에서는 충격식 다짐방법을 채택하여 다짐시험을 행하였다. 다짐시험에 사용된 다짐 시험기의 램머의 무게는 11.
- 본 연구에서는 고속철도 암성토 재료 기준을 참조하여 세립분 함유량을 전체 중량비의 5, 15, 25%로 변화시키며 시료를 제작하였다. 세 립분 함유량 15% 시료는 63.5mm까지는 고속철도 설계기준 하한곡선과 일치하며, 세립분 함유량 25% 는 세립분의 함유량이 많은 경우의 현장 조건을 고려하기 위해, 5%는 세립분 함유량이 적은 현장 조건을 고려하기 위해 선택하였다. Gordon의 분류에 의하면 세립분 함유량 5, 15%는 clean rockfill 영역이 며, 세립분 함유량 25%는 transition rockfill 영역이다.
- 본 연구에서 수행된 다짐시험을 표 3에 정리하여 나타내었다. 세립분 함유량은 그림 1과 같이 5, 15, 25%로 변화시키면서 시험을 수행하였다. 최대입경 변화에 의한 영향을 분석하기 위해 B 시험재료(이 암에 대해 최대 입경을 63.
- 세립분 함유량은 그림 1과 같이 5, 15, 25%로 변화시키면서 시험을 수행하였다. 최대입경 변화에 의한 영향을 분석하기 위해 B 시험재료(이 암에 대해 최대 입경을 63.5 mm와 200 mm 조건일 경우에 대해서도 시험을 수행하였다. 일반철도 및 (1)고속철도 자갈도상의 거동은 도상의 입자 크가가 비교적 균일하고 커서 큰 투수계수를 갖기 때문에 함 수비 변화에 민감하지 않다고 보고된 바 있다(Suiker 등, 2005).
- 본 연구에서는 경부고속철도 2단계 공사 구간의 2개 공구에서 혼합토를 채취하여 기본 물성시험을 수행하였다. 현장 시료로부터 소정의 입도를 갖는 시료를 제작하여 암의 종류, 4번체 통과율(이하 세립분 함유량), 흙의 함수비를 변화시 켜가면서 다짐 시 험을 수행하여 혼합토의 다짐특성을 분석하였다.
- 혼합 성토재료의 최대건조밀도 및 상대다짐도를 산정하기 위하여 대형 원형 토조를 이용한 다짐시험 을 수행하였다. 일반적인 삼축시험용 조립재의 공시체 다짐 시험 방법에는 1) 램머에 의한 충격식 다짐2)전동램머에 의한 다짐 및 3)진동 테이블 상에 공시체를 거치하고 공시체 상면에 상재하중을 가한 다음 하부진동에 의한 다짐방법 등의 3가지 방법이 있다(강인중, 2004).
대상 데이터
- 본 연구에서는 충격식 다짐방법을 채택하여 다짐시험을 행하였다. 다짐시험에 사용된 다짐 시험기의 램머의 무게는 11.7kgf, 낙하고는 50cm이며, 다짐몰드의 내경과 높이는 각각 48cm, 49.5cm이며, 각 층마다 동일한 다짐에너지를 가하면 서 3층 다짐을 수행하였다. 단위체적당 다짐에너지는 식 (1)을 이용하여 구할 수 있다.
- 본 연구에서는 경부고속철도 2단계 공사 구간의 2개 공구에서 혼합토를 채취하여 기본 물성시험을 수행하였다. 현장 시료로부터 소정의 입도를 갖는 시료를 제작하여 암의 종류, 4번체 통과율(이하 세립분 함유량), 흙의 함수비를 변화시 켜가면서 다짐 시 험을 수행하여 혼합토의 다짐특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 경부고속철도 2단계 구간의 노반공사가 진행중인 2개 공구(A공구, B공구에서 현장 시료를 채취하였다. A공구 및 B 공구의 성토체 구성암은 각각 셰 일과 이 암 이 었다.
성능/효과
- 1. B 시험 재료에 대해 함수비를 증가시키며 다짐시험을 수행한 결과, 함수비가 증가할수록 단위중량은 증가하다가 최대점에 도달하고 이후 감소하는 일반적인 흙의 다짐곡선을 나타내었다. 그러나 일반 노 상토의 다짐곡선에 비해서 함수비 변화에 의한 건조단위중량의 변화량이 적음을 알 수 있었다.
- 표 2는 7개의 다짐시험으로부터 구한 최대건조밀도, 120회 건조밀도 및 상대다짐도(120회건조밀도/최 대건조밀도)를 정리한 것이다. 120회 다짐을 했을 때, 상대다짐도의 범위는 94.0~98.4%의 범위를 나타 냈으며, 평균은 96.3%, 표준편차는 1.3%였다. 따라서 본 연구에서는 다짐시험시 120회의 층다짐을 수행 하여 획득한 건조밀도를 96.
- 2. 세립분 함유량 변화에 따른 건조단위중량의 변화는 A 시험재료의 건조단위중량이 B 시험재료의 건 조단위 중량에 비해 약 9% 정도 큰 값을 나타냈으며, 이는 A 시험재료의 셰일이 B 시험재료의 이암의 비중보다 크고 간극률이 작기 때문인 것으로 판단된다. 또한 A, B 시험재료에 대해 세립분 함유량 증 가가 건조단위중량에 미치는 영향을 분석한 결과, 최적의 다짐밀도를 얻기 위해서는 암의 강도가 낮을 경우는 세립분의 함유량을 늘려야 하는 것으로 판단되었다.
- 3. B 시험재료(이암)에 대하여 최대입경 변화에 의한 건조단위중량 변화를 분석한 결과 최대입경이 증 가할수록 건조단위중량은 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 최대입경이 증가할수록 입자들 사이의 간 극이 증가하여 밀도가 낮아지기 때문인 것으로 판단된다.
- A, B 공구의 암에 대한 물리적 특성값은 표 1과 같다. A공구의 셰일은 B 공구의 이암 보다 비중이 크고, 간극률이 작으 며, 압축강도가 크고 slaking에 강한 전체적으로 건전한 상태의 암으로 평가되었다.
- 세립분 함유량 증가에 의한 건조단위중 량의 변화를 보면, A 시험재료의 경우는 세립분 함유량이 5%에서 15%로 증가할 때 건조단위중량이 증가하였으나, 세립분 함유량이 25%로 증가하였을 때 15%의 경우와 거의 같은 건조단위중량을 나타내었다. B 시험재료의 경우 세립분 함유량이 증가할수록 건조단위중량이 증가하는 경향을 나타냈으며, 증 가속도는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 B 시험재료의 경우 암편의 주요 구성이 이암으로 A 시험재 료의 셰일에 비해 일축압축강도가 작아서 상대적으로 입자의 파쇄가 많이 발생하여 작은 입경의 입자 들이 증가하기 때문인 것으로 판단되며, 최적의 다짐밀도를 얻기 위해서는 암의 강도가 낮을 경우는 세립분의 함유량을 늘려야 한다는 것을 의미한다.
- B 시험 재료에 대해 함수비를 증가시키며 다짐시험을 수행한 결과, 함수비가 증가할수록 단위중량은 증가하다가 최대점에 도달하고 이후 감소하는 일반적인 흙의 다짐곡선을 나타내었다. 그러나 일반 노 상토의 다짐곡선에 비해서 함수비 변화에 의한 건조단위중량의 변화량이 적음을 알 수 있었다. 세립분 함유량 증가에 의한 건조단위중량의 변화는 세립분 함유량이 많을수록 더 큰 건조단위중량을 나타냄을 알 수 있으며, 건조단위중량 증가속도는 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
- 세립분 함유량 변화에 따른 건조단위중량의 변화는 A 시험재료의 건조단위중량이 B 시험재료의 건 조단위 중량에 비해 약 9% 정도 큰 값을 나타냈으며, 이는 A 시험재료의 셰일이 B 시험재료의 이암의 비중보다 크고 간극률이 작기 때문인 것으로 판단된다. 또한 A, B 시험재료에 대해 세립분 함유량 증 가가 건조단위중량에 미치는 영향을 분석한 결과, 최적의 다짐밀도를 얻기 위해서는 암의 강도가 낮을 경우는 세립분의 함유량을 늘려야 하는 것으로 판단되었다.
- 세립분 변화에 따른 최대건조단위중량은 세립분 5, 15, 25% 일때, 각각 1.98, 2.12, 2.16 tf/nS으로 세 립분 함유량이 클수록 더 큰 건조단위중량을 나타냄을 알 수 있으며, 건조단위중량 증가속도는 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
- A 시험재료의 건조단위중량이 B 시험재료의 건 조단위중량에 비해 약 9% 정도 큰 값을 나타냈으며, 이는 A 시험재료의 셰일의 비중이 B 시험재료의 이암의 비중보다 크고 간극률이 작기 때문인 것으로 판단된다. 세립분 함유량 증가에 의한 건조단위중 량의 변화를 보면, A 시험재료의 경우는 세립분 함유량이 5%에서 15%로 증가할 때 건조단위중량이 증가하였으나, 세립분 함유량이 25%로 증가하였을 때 15%의 경우와 거의 같은 건조단위중량을 나타내었다. B 시험재료의 경우 세립분 함유량이 증가할수록 건조단위중량이 증가하는 경향을 나타냈으며, 증 가속도는 감소하는 경향을 나타냈다.
- 그러나 일반 노 상토의 다짐곡선에 비해서 함수비 변화에 의한 건조단위중량의 변화량이 적음을 알 수 있었다. 세립분 함유량 증가에 의한 건조단위중량의 변화는 세립분 함유량이 많을수록 더 큰 건조단위중량을 나타냄을 알 수 있으며, 건조단위중량 증가속도는 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
- 8% 까지 함수비를 변화시 키면서 시험을 수행하였다. 시험 종료 후 암편(4번체를 통과하지 못한 시료에 대해서 함수비를 측정한 결과, 0.8~ 1.0의 분포를 보여 암편의 함수비 변화는 크지 않음을 알 수 있었다.
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