Evaluation of Nonlinear Deformational Characteristics of Soils from Laboratory and Field Tests

실내시험 및 현장시험을 통한 지반의 비선형 변형특성 평가

  • 김동수 (정회원, 한국과학기술원 토목공학과 부교수, Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, KAIST) ;
  • 권기철 (정회원, 한국과학기술원 토목공학과 박사과정, Ph. D Sudent, Dept. of Civil Engineering, KAIST, 정회원, 삼성건설 연구부문 연구주임.)
  • Published : 1997.10.01

Abstract

It is very improtant to evaluate the reliable nonlinear deformational characteristics of soils not only in the analysis of geotechnical structures under working stress conditions but also for the soil dynamic problems. Field testings such as crosshole and pressuremeter tests can be used to determine the modulus of soils under in-situ conditions, but it is not possible to determine the modulus over the entire strain amplitude range. Laboratory methods such as resonant column 1 torsional shear test can be used to determine the modulus over the whole strain amplitude range, but it is very difficult to obtain the representative undisturbed samples on the sixte. For the reliable evaluation of nonlinear deformation characteristics of soils on a typical site, small strain modulus obtained from field testy and nomalized modulus reduction curve determined by laboratory bests need to be combined. In this paper, laboratory and Held testy were performed at a sixte which consisted of granite wearthered residual boils to evaluate the nonlinear deformational characteristics of coils such as the effects of strain amplitude, loading frequency, confining pressure and sample disturbance. It has been shorn that when the effects of these factors are properly taken into account, the stiffness values evaluated by various field and labrotary tests are comparable to each other fairly well. Finally, the procedure to evaluate the nonlinear deformstional characteristics of the sixte was proposed.

토목구조물의 동적해석 뿐아니라 공용상태 구조물 기초의 변형해석을 위해서는 지반의 신뢰성 있는 비선형 변형특성 평가가 매우 중요하다. 변형특성 평가를 위한 현장시험으로는 저변형률 하에서 지반의 탄성계수를 결정할 수 있는 크로스흘시험이나 중간변형률 영역에서 변형률 크기에 따른 탄성계수 결정이 가능한 공내재하시험이 사용되나 전 변형률 영역에서의 탄성계수 변화를 측정하지 못하고,,하중주파수의 영향,구속압의 영향 등을 엄밀히 평가하지 못하는 단점이 있다. 공진주/비틂전단시험과 같은 실내시험에서는 저변형률 및 중간변형률을 포함하는 전변형률 영역에서의 탄성계수 측정이 가능하나 불교란시료의 채취와 시료의 대표성 확보가 매우 어려운 단점이 있다. 따라서 보다 엄밀한 현장지반의 변형률 크기에 따른 탄성계수 결정을 위하여는 각각의 실내시험과 현장시험에서의 신뢰성 있는 변형률 측정범위, 작용되는 응력의 크기, 시험이 수행되는 하중주파수 차이 등을 효과적으로 결합하여 사용하여야 한다. 본 논문에서는 지반의 비선형 변형특성을 현장 및 실내시험 결과를 효과적으로 결합하여 사용하는 방법을 제시하고, 화강풍화토 지반에서 현장시험으로 크로스흘과 공내재하시험을, 실내시험으로는 공진주/비틂 전단시험을 수행하여 현장지반의 변형특성을 결정하고, 각 시험법들의 장.단점과 신뢰성 있는 시험범위를 검토하였다. 마지막으로, 현장지반의 비선형 변형특성 평가 절차를 제시하였다.

Keywords

References

  1. 한국과학재단, 95-0600-01-01-3 대형역사 구조물의 건설 및 열차운행에 관한 지반 구조물 복합계의 해석 기술 개발 한국과학재단
  2. 한국지반 공학회지 v.11 no.1 공진주/비틂전단(RC/TS) 시험기를 이용한 건조 사질토의 변형특성 김동수
  3. '97 봄 학술발표회 논문집 화강풍화토의 변형특성 김동수;권기철;박재영;정순용
  4. 한국과학기술원, 석사학위논문 공내재하시험을 이용한 지반의 미소변형 전단탄성계수 측정 박재영
  5. 대한토목학회 학술발표회(Ⅰ) 교란 및 불교란 화강풍화토의 변형특성 이승래;김동수;정순용;권기철
  6. 한국과학기술원, 석사학위논문 진동원에 따른 지반진동의 감쇠특성 이진선
  7. 한국과학기술원, 석사학위논문 비교란 및 정적다짐 화강풍화토의 응력-변형율관계에 대한 연구 정순용
  8. 건기연92-GE-113 정적 반복재하식 MR 시험법 한국건설기술연구원
  9. 진동 및 내진설계 한국지반공학회
  10. Geotechnique v.39 no.2 Interpretation of Moduli from Self-Boring Pressuremeter Tests in Sand Bellotti, R.;Ghionna, V.;Jamiolkowski, M.;Robertson, P.K.;Peterson, R.W.
  11. Canadian Geotechnical Journal v.26 Ninth Lauritis bjerrum Mwmorial Lecture: Small is Beautiful-The Stiffness of Soils at Small Strains Burland, J.B.
  12. Blackie Academic and Professional Pressuremeters in Geotechnical Design Clarke, B.G.
  13. Geotechnique v.45 no.1 The Intrinsic Behaviour of Decomposed Grante Soil Lee, I.K.;Coop, M.R.
  14. The Pressuremeter and Its Marine Applications: Second International Symposium;ASTM STP 950 Determination of Properties of Sand from Self-boring Pressuremeter tests Robertson, P.K.;M.O. Hughes
  15. Report No.EERC 70-10 Soil Moduli and Damping Factros for Dynamics Response Analysis Seed, H.B.;Idriss, I.M.
  16. Key Note Lecture for Session No.1, The 9th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Deformation Characteristics of Soils and Rocks From Field and Laboratory Tests Tatsuoka, F.;Shibuya, S.