Evaluation of Long-Term Deformation Prediction Model on Frozen Sand Considering Fine Contents

Many countries are interested in the development of the Antarctic area because of the abundant resources and living things of high research value. Korea completed the second Antarctic research station in 2014 and spurring the development of the Antarctic area by constructing runway for the airplanes and a third Antarctic research station. However, frozen soils, unlike typical soils, are sensitive to creep behavior due to the influence of ice and unfrozen water. The creep tests for evaluating creep behaviors on the frozen soils require expensive laboratory equipments and large amount of time. Thus, various empirical models had been developed to describe the unconfined compressive creep behavior of frozen soils. In this study, new analytical creep model on frozen sands was proposed by modifying Ting's Tertiary creep model with a new parameter considering fine contents. Thus, the unconfined compressive creep tests were conducted with the frozen specimens of dense Jumoonjin sand with fine contents of 0, 5, 10 and 15% under various loads at -$5^{\circ}C$, -$10^{\circ}C$ and -$15^{\circ}C$. Consequently, the modified Tertiary creep model with a new parameter for fine contents are not enough for the description of the acutal creep behavior of the frozen sand and new framework should be developed.

세립분 함량을 고려한 동결 사질토의 장기변형 예측 모델 평가

남극 대륙은 연구가치가 높은 다양한 생명체들과 풍부한 자원이 매장되어 있어 세계의 많은 국가들이 남극 개발에 관심을 가지고 있다. 우리나라는 2014년 제2의 남극과학기지인 장보고 과학기지를 준공한데 이어 남극 활주로 건설과 제3의 남극 과학기지 건설을 준비하며 남극 개발에 박차를 가하는 중이다. 하지만 동토의 경우 일반적인 흙과는 달리 얼음과 부동수분의 영향으로 시간에 따른 변형이 크게 나타나기 때문에 크리프 변형 특성을 파악할 필요가 있다. 그러나 크리프 변형 특성을 파악하기 위한 시험의 경우 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에 예전부터 동토의 크리프 거동을 추정할 수 있는 모델에 대한 연구들이 많이 진행되어 왔으며, 본 연구에서는 동결 사질토의 함빙비를 고려한 장기변형 모델인 Ting의 Tertiary creep model의 모델 도출 방법에 세립분 함량을 고려할 수 있는 계수를 추가하여 다양한 흙에 적용할 수 있는 크리프 모델을 제안하고자 하였다. 이를 위해 세립분 함량이 0, 5, 10, 15%인 동결 시료로 -5, -10, -$15^{\circ}C$의 온도에서 일축 크리프 시험을 수행하였고, 시험 결과를 바탕으로 세립분 함량을 고려한 장기변형 예측 모델을 제안하였다. 그 결과, Tertiary creep model의 모델 도출 방법만을 사용하여 세립분함량을 고려한 장기변형 예측 모델을 제안하는 것은 무리가 있는 것으로 판단되어 동토의 크리프 변형을 고려하기 위한 새로운 개념의 모델이 필요할 것으로 판단된다.