Journal of the Korean Geosynthetics Society (한국지반신소재학회논문집)

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Development and Verification of High Efficiency Experimental Apparatus to Evaluate Freezing Phenomenon of Soils

고효율 실내 동결실험장비의 개발 및 성능검증

  • Received : 2011.11.15
  • Accepted : 2011.12.19
  • Published : 2011.12.30
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Abstract

In order to design suitable geo-structures in cold region, it is generally required to consider the mechanical properties of permafrost soils. 'Frost heave' as one of the primary phenomenon is considered to be an important factor together with 'adfreeze bond-strength' and 'creep deformation' for structural design process in permafrost area. Therefore, the fundamental study for frost heave has to be preceded for design of geo-structures in cold region. While various experimental apparatuses have been developed, there still exist a certain level of limitation to evaluate the frost-heave characteristics as design parameters. In this paper, a new type of experimental apparatus is proposed to evaluate the engineering characteristics of frost heave in permafrost soils and a set of verification test results is presented. Based on the verification tests, the proposed apparatus is a suitable to obtain frost characteristics of soils.

극한지에 적합한 지반구조물의 설계를 위해서는 일반적으로 영구동토지반의 공학적 특성에 대한 고려가 필요하다. 동상현상은 가장 대표적인 동토지반의 공학적 특성으로, 구조물 설계에 있어서 동착 및 크리프 현상과 함께 주요한 설계정수로서 고려된다. 그러므로 극한지 지반구조물 설계에 관한 연구를 위해서는 동상현상에 대한 기초적 연구가 선행되어야 한다. 이미 다양한 동상 관련 실험장비가 개발되어 연구에 활용되고 있지만, 기존의 동상 연구를 위한 실험장비들은 기초의 설계정수로서 동상현상을 분석하기에는 한계점이 나타난다고 판단된다. 따라서 본 논문에서는 동상현상을 비롯하여 토사의 동결현상을 보다 면밀히 분석할 수 있도록 개발된 실내 동결 실험장비를 소개하고, 장비의 활용성을 검증하기 위한 실내실험 결과를 제시한다. 검증 실험결과로부터, 개발된 고효율 동결실험장비의 다양한 동결현상 모사성능과 동상시험에의 활용 가능성을 검증하였다.

Keywords

References

  1. 김영진, 허승범, 홍성완 (1992), "흙의 동상특성에 관한 실험연구", 대한토목학회 학술발표회 개요집, 제1권, pp.425-428.
  2. 김학삼, 서상열, Nakamura, D., Fukuda, M., Yamashita, S. and Suzuki, T. (2010), "폐타이어 파우더 혼합토의 동상특성", 한국지반공학회논문집, 제26권, 제4호, pp.15-26.
  3. 신은철, 박정준, 이창섭 (2002), "철도노반재료의 동상 팽창압특성에 관한 연구", 한국철도학회 춘계학술대회논문집, pp. 264-270.
  4. 신은철, 류병현, 박정준 (2009), "변형된 동결-융해 시험장치를 이용한 동상민감성 흙의 지반공학적 특성", 한국토목섬유학회논문집, 제8권, 제1호, pp.53-59.
  5. 예대호, 鈴木 輝之, 김영수 (2007), "지반의 동상력과 구조물의 피해대책", 한국지반공학회논문집, 제23권, 제5호, pp.43-51.
  6. 홍성완, 김영진, 허승범, 공길용 (1992), 동토지반 기초구조물의 최근 설계.시공기법개발연구 1차년도, 과학기술원.
  7. 木下 (1973), "凍上力實驗", 低溫科學, 第30期, pp.191-201.
  8. 小野 丘, 山本英夫, 伊豆田久雄 (2003), "土の凍結と地盤工学 4. 凍上試験法", 土と基礎(講座), 日本地盤工学会, pp.47-53.
  9. Aguirre-Puente, J., Dupas, A. and Philippe, A. (1974), "Frost Heaving and the Classification of Soils in Accordance with Their Frost Susceptibility", Frost Action in Soils, Oslo, No. 14, pp.41-47.
  10. ASTM D5918-06 (2006), Standard Test Methods for Frost Heave and Thaw Weakening Susceptibility of Soils, American Society for Testing Materials.
  11. Croney, D. and Jacobs, J. C. (1967), The Frost Susceptibility of Soils and Road Materials, TRRL Report, LR 90, Crowthorne, pp.68-72.
  12. JGS 0171 (2003), 凍上量予ﾁ測のための土の凍上試験方 法, 地盤工学会基準, 日本地盤工学会.
  13. JGS 0172 (2003), 凍上性判定のための土の凍上試験方法, 地盤工学会基準, 日本地盤工学会.
  14. Jones, R. H. and Dudek, S. J. M. (1979), "A precise Call Compared with Other Facilities for Frost Heave Testing", Proceeding of 58th Annual TRB Meeting, Washington, pp.28-49.
  15. Kapler, C. W. (1965), A Laboratory Freezing Test to Determine the Relative Frost Susceptibility of Soils, Lab-Technical Note, CRREL, Hanover, pp.17-21.
  16. Kujala, K. (1991), Factors Affecting Frost Susceptibility and Heaving Pressure in Soils, ACTA University of Oulu, pp.26-37.
  17. Loch, J. P. G. (1979), "Suggestions for an Improved Standard Laboratory Test for Frost Heave Susceptibility of Soils", Frost Action in Soils, Oslo, No.20, pp.33-38.
  18. Loch, J. P. G. (1981), "State of the Art Report - Frost Action in Soils", Engineering Geology, No.18, pp.213-224.
  19. Penner, E. (1974), "Uplift Forces on Foundations in Frost Heaving Soils", Canadian Geotechnical Journal, Vol.11, No. 3, pp.238-338. https://doi.org/10.1139/t74-020
  20. Saetersdal, R. (1981). "Heaving Conditions by Freezing of Soils", Engineering Geology, No.18, pp.291-305.
  21. Szuki, T., Swada, S. and Liu, C. (1993), "Field and Laboratory Tests on Adfreeze Strength of Ground to Model Pile", Proceeding of 2th International Symposium on Frost Geotechnical Engineering, pp.103-109.
  22. Szuki, T. and Swada, S. (1994), "Full-scale Test on Frost Heaving Pressure in a Reinforced Retaining Wall", Proceeding of 7th International Symposium on Ground Freezing, pp.311-316.
  23. Zoller, J. H. (1973), "Frost Heave and the Rapid Frost Heave Test", Public Road, Vol.37, No.6, pp.211-220.