Recompression Properties of Sand in Post-Liquefaction Process According to Relative Density and Cyclic Loading History

Ground failure by liquefaction can occur not only during shaking but also as the result of the post-liquefaction process after an earthquake. During the process of ground deformation and failure, excess pore water pressure in soil is redistributed, which can then lead to changes in the effective stress of soils. Therefore, in order to provide a further understanding of the phenomenon, we have to estimate the properties of effective stress during the recompression process in post-liquefaction as well, not only the total amount of pore water drained. The primary objectives of this study are to determine and compare the recompression properties in the post-liquefaction process in terms of the relationship between volumetric strains and mean effective stresses under the various conditions of relative density and shear stress history. In all experimental cases, the volumetric strains increase greatly in the low effective stress level, almost to the zero zone, and granite soil, which has fine grains, undergoes gradual changes in the relationship between volumetric strains and mean effective stresses compared with fine sand. And, we can also find that recompression properties in the post-liquefaction process by cyclic loading depend highly on the dissipation energy and maximum shear strain, and this fact can be obtained in all cases regardless of the existence of fine content, relative density, and loading history. Especially, granite soil having fine grains can be defined uniformly in the relationship between dissipation energy and maximum volumetric strain, while fine sand cannot be so uniformly defined.

상대밀도와 반복전단이력의 차이에 의한 모래의 액상화 후 재압축 특성

액상화에 의한 지반 파괴는 지반 진동이 발생하는 도중은 물론이고 지반 진동이 종료된 이후에도 크게 발생할 가능성이 있다. 이러한 지반 변형 혹은 파괴 과정 중에는 지반 내에서 과잉간극수압의 재분배가 일어나고, 그 결과 시시각각 흙의 유효응력이 변화하게 된다. 따라서 지진 후 배수 과정에서는 전체 배수량의 변화뿐만 아니라 배수과정에서 흙의 유효응력 변화특성이 매우 중요하다고 생각된다. 본 연구의 주요한 목적은 다양한 비배수 전단이력을 모래에 가한 후 발생하는 체적압축특성, 즉 체적변형률과 평균유효응력의 관계를 밝히는 것이다. 본 연구에서는 모래의 상대밀도와 반복전단이력을 변화시켜가면서 반복전단 삼축압축시험을 실시하고 그 결과를 액상화 후의 재압축 특성에 초점을 맞추어 분석하였다. 시험 결과 모든 경우에서 평균유효응력이 0이 되는 영역에서 체적변형률의 발생이 급증하는 패턴을 보였으며 세립분을 포함하고 있는 풍화토가 보다 완만한 패턴을 보이고 있었다. 또한 반복재하에 의한 액상화 후의 압축특성은 누적 손실에너지와 최대전단변형률에 크게 의존하고 있으며 이러한 경향은 상대밀도나 재하이력 및 흙의 종류에 관계없이 동일한 경향으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 특히 세립분을 포함하는 모래에서는 누적 손실에너지와 최대체적변형률의 일정한 추세선을 확인할 수 있었으나, 표준사와 같은 입도가 균등한 흙에서는 팽창 특성에 의해 유효응력이 일시적으로 상승하면서 통일성 있는 관계로 파악하기 어려웠다.