Fragmentation Fractal Analysis on Particle-size Distribution

Particle-size distribution in soils is one of the most fundamental physical properties of soils. One of the latest developments in the study of particle-size distributions has focused on the use of fractal theories. In this study, the fragmentation fractals were used for determining the characteristics of the particle-size distribution curve. It was shown that the mass-size distribution method was more practical than the cumulative number-size distribution method. From the co-relation between fractal dimensions($D_{tot}$) and the coefficient of uniformity($C_{u}$), there was a sharp increase in fractal dimensions for $C_{u}$<4, but fractal dimension converged the single value for $D_{u}$$\geq$6. Fractal dimensions were affected by small sized particles for $C_{c}$$\geq$3 and large sized particles for $C_{c}$/<3. As a result of the analysis of the influence of the effective size($D_{10}$), it was observed that the changes of $D_{tot}$/ were nominal beyond the effective size.

Fragmentation 프랙탈을 이용한 입도분포 분석

흙을 나타내는 가장 기본적인 물리적 성질중의 하나가 흙을 구성하는 입자들의 입도분포이며, 입도분포특성을 분석하기 위해 최근에 대두되고 있는 방법중의 하나가 프랙탈 이론이다. 본 연구에서는 fragmentation 프랙탈을 이용하여 흙의 입도분포곡선의 특성을 파악하였다. Fragmentation 프랙탈을 표현하는 방법에는 ‘개수-입경’프랙탈과 '중량-입경' 프랙탈이 있으며, 본 연구 결과, '중량-입경' 방법이 더 실용적이었다. 균등계수($C_{u}$)가 4이하에서는 균등계수가 증가함에 따라 프랙탈차원($D_{tot}$)이 급격히 증가하였으나, 균등계수가 6이상에서는 일정한 값에 수렴되는 결과를 나타냈다. 곡률계수($C_{c}$)가 3이상에서는 프랙탈차원은 크기가 작은 입자들의 영향을 받고, 곡률계수가 3이하에서는 큰 입자들의 영향을 받는 것으로 나타났다. 유효입경($D_{10}$)의 크기에 따른 프랙탈차원의 변화를 분석한 결과, 균등계수와 곡률계수가 같을 경우 프랙탈차원은 유효입경의 크기에 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 전체 입자의 크기분포를 고려할 수 있는 프랙탈 개념을 입도분석에 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 향후 프랙탈차원과 흙의 공학적 특성과의 관계정립에 대한 지속적인 연구가 필요하다.