Analytical Studies for Application of SPT Dynamic Signals to Estimate the Elastic Property of the Soil Deposit

A test method has been attempted to estimate the soil stiffness by measuring and analyzing dynamic signals of stress waves reflected at the bottom end of the SPT rod contacting a soil deposit. Before conducting a real size testing, a series of parametric studies were conducted in this paper to examine the applicability and the theoretical adequacy of the test method. As a result of these studies, it has been shown that the most significant influence factor affecting the amplitude ratio of the reflected wave to the incident wave at the rod-soil interface was the variation of soil stiffness. Also, the variation of the amplitude ratio was found to be closely related with the variation of impedance ratio of the soil deposit to the SPT rod. As a result, a potential of the test method could be proved to estimate the impedance and the elastic modulus of the soil deposit interfaced with the SPT rod using the test method.

표준관입시험의 동적신호를 이용한 지반 물성치 추정의 해석적 연구

표준관입시험 시 항타로 인해 시추봉 두부에서 발생하는 응력파가 시추봉 선단과 접해 있는 지반에서 반사되어 돌아오는 동적신호를 분석함으로써, 시추봉 선단부에 인접한 지반의 임피던스(강성)에 관해 보다 상세한 정보를 얻고자 하는 시험방법이 시도되고 있다. 이 시험법의 실규모 시험에 선행하여 본 논문에서는 시추봉-지반시스템에 대한 동적유한요소해석을 통해 동적신호를 얻고, 이들 신호를 분석하여 추정한 지반의 임피던스와 탄성계수의 신뢰도를 평가함으로써 시험법의 적용성을 검토하고자 하였다. 또한 반사파의 특성에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 평가를 통해서 실규모 시험을 위한 참고자료를 제공하고자 하였다. 이러한 연구 결과, 시추봉과 지반의 접촉면에서 입사, 반사되는 파동의 진폭비($F_반F_입$)에 가장 심각하게 영향을 미치는 인자는 시추봉 선단과 접촉한 지반강성의 변화임을 알았으며, 이들 파동의 진폭비의 변화는 시추봉과 지반 간의 임피던스 비($\alpha$)의 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 SPT 동적신호를 분석하여 시추봉 선단과 직접 닿아 있는 지반에 대한 임피던스와 변형 계수를 추정하는 시험법의 적용 가능성이 있다는 결론을 얻었다.