Abstract
It has been widely known that the seismic piezo-cone penetration test (SCPTu) is one of the most useful techniques for investigating the geotechnical characteristics such as static and dynamic soil properties. As practical applications in Korea, SCPTu was carried out at two sites in Busan and four sites in Incheon, which are mainly composed of alluvial or marine soil deposits. From the SCPTu waveform data obtained from the testing sites, the first arrival times of shear waves and the corresponding time differences with depth were determined using the cross-over method, and the shear wave velocity $(V_S)$ profiles with depth were derived based on the refracted ray path method based on Snell's law. Comparing the determined $V_S$ profile with the cone tip resistance $(q_t)$ profile, both trends of profiles with depth were similar. For the application of the conventional CPTu to earthquake engineering practices, the correlations between $V_S$ and CPTu data were deduced based on the SCPTu results. For the empirical evaluation of $V_S$ for all soils together with clays and sands which are classified unambiguously in this study by the soil behavior type classification index $(I_C)$, the authors suggested the $V_S-CPTu$ data correlations expressed as a function of four parameters, $q_t,\;f_s,\;\sigma'_{v0}$ and $B_q$, determined by multiple statistical regression modeling. Despite the incompatible strain levels of the downhole seismic test during SCPTu and the conventional CPTu, it is shown that the $V_S-CPTu$ data correlations for all soils, clays and sands suggested in this study is applicable to the preliminary estimation of $V_S$ for the soil deposits at a part in Korea and is more reliable than the previous correlations proposed by other researchers.
탄성파 피에조콘 관입 시험(Seismic Piezo-Cone Penetration Test, SCPTu)은 동적 및 정적 물성과 같은 지반의 공학적 특성 평가에 가장 유용한 조사 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 국내 지반에 대한 실질적 활용 연구로서, 국내 대표적 퇴적 지층 발달 지역인 부산과 인천을 대상으로 각각 두 부지와 네 부지에서 SCPTu를 수행하였다. 현장에서 SCPTu로부터 획득한 파형 신호에 대해 교차법을 이용한 신호 판독을 실시하여 깊이별 전단파의 초기 도달 시점 및 그에 따른 깊이별 도달 시차를 결정하였다. 이를 토대로 Snell의 법칙에 근간한 굴절 전파 경로법을 이용하여 전단파 속도$(V_S)$의 깊이별 분포를 도출하였다. 결정된 깊이별 $V_S$ 분포를 콘 선단 저항력$(q_t)$과 비교해 본 결과, 깊이에 따른 두 값의 경향이 유사하게 나타났다. 일반적인 CPTu 자료의 지진공학적 활용을 목적으로 SCPTu로부터 측정된 결과를 토대로 $V_S$와 콘 관입 특성값의 상관관계를 분석 도출하였다. 다중 회귀 분석을 수행하여 전단파 속도와 콘 관입 특성값 중 네 가지의 독립변수인 콘 관입 저항력$(q_t)$, 주면 마찰력$(f_s)$, 유효상재응력$(\sigma'_{v0})$ 및 간극수압계수$(B_q)$ 간의 상호 관련성을 정량적으로 평가하였으며, 특히 흙 분류 지수인 $I_c$값에 의하여 객관적으로 구분된 사질토 및 점토와 전체 토사에 대한 변수별 경험적 상관식을 제안하였다. SCPTu의 하향식 탄성파 시험과 일반적인 CPTu의 대상 변형률 수준이 다름에도 불구하고 본 연구에서 도출 제안된 $V_S$와 CPTu 특성값의 상관관계는 국내 일부 퇴적 지반에 대한 $V_S$의 예비적 평가에 매우 유용하였으며, 기존 해외 연구의 상관관계에 비해서도 높은 상관성을 보였다.
