• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권2C호
• /
• pp.133-140
• /
• 2010

본 연구에서는 제주해사에 대한 일련의 삼축압축시험을 수행하여 파쇄성이 큰 제주 탄산염 모래의 한계상태정수를 결정하였다. 제주해사는 입자의 모난 정도가 크고 입자표면과 내부에 다수의 공극이 발달되어 전형적인 탄산염 모래의 특성을 보인다. 제주해사는 큰 최대, 최소 간극비와 큰 압축성 때문에 전단 시 압축거동이 지배적이었다. 구속압이 증가할수록 입자가 파쇄되어 제주해사의 첨두마찰각이 다소 감소하였으나, 일반적인 규산염 모래의 마찰각보다는 다소 큰 것이 관찰되었다. 제주해사의 한계상태 마찰각은 평균유효응력이 증가할수록 점차 감소하였으나, 시료의 간극비가 제주해사의 한계상태에 미치는 영향은 미미하였다. 제주해사의 한계상태 정수는 여타의 탄산염 모래와 유사하였으나, 일반적인 규산염 모래보다는 매우 크게 결정되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.33-40
• /
• 2018

지반구조물에서는 흙과 구조물 사이의 상호 마찰 특성이 구조물에 작용하는 하중과 저항 분석에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 지반구조물의 주재료로서 콘크리트 또는 강재가 많이 사용되며, 흙 입자 크기와 비교하여 마찰면의 거칠기 정도에 따라 경계면 마찰 특성이 큰 차이를 보인다. 특히 비신장성 보강재를 사용하는 보강토 옹벽, 말뚝 주면, 옹벽면 등의 지반구조물에 대해서는 흙과 구조물 사이의 마찰특성을 합리적으로 분석하여 구조물의 안전성을 확보하여야 한다. 구조물면과 사질토 사이의 마찰특성에 대하여 보다 정확한 예측식을 제시하고 이 예측식이 가지고 있는 불확실성을 제시하는 것은 지반-지반구조물의 신뢰성 분석에 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 기존 양질의 연구 문헌들에 보고된 흙과 거칠기가 다른 면 사이의 마찰실험결과를 분석하여, 강재와 사질토 사이의 첨두 경계면 마찰각을 구하는 식을 제안하였다. 첨두 경계면 마찰각을 결정하는 주요인자는 경계면의 상대조도, 흙의 상대밀도, 구속압, 한계상태 경계면 마찰각이다. 본 연구에서 개발한 첨두 경계면 마찰각 예측식에 대한 불확실성을 통계적으로 Goodness-of-fit 시험 결과를 반영하여 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권6호
• /
• pp.41-48
• /
• 2016

본 연구에서는 영상처리 기법을 이용해 총 9개의 모래 시료의 형상을 정량화하여 전단강도와의 상관관계를 분석하였다. 분석 시료는 6개의 자연모래 시료와 3개의 부순모래 시료이며 이를 고해상도 3차원 X-ray CT 촬영하여 그로부터 개별 입자 영상을 분리하고 구형도(Sphericity) 및 이완도(Elongation)와 같은 형상 계수를 통해 모래 시편의 형상을 정량화 하였다. 또한 시료의 상대밀도를 다르게 조성하여 직접전단시험을 수행해 첨두내부마찰각(Peak friction angle)과 극한내부마찰각(Critical state friction angle)을 획득하였다. 시료의 구형도가 감소하고 이완도가 증가할수록, 첨두내부마찰각과 극한내부마찰각은 유사한 기울기를 보이며 증가함을 확인하였으며 두 내부마찰각 사이 절댓값 차이는 입자 형상보다는 상대밀도 차이로부터 기인함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.39-54
• /
• 2009

대형직접전단시험기를 이용하여, 국내의 석산에서 생산된 쇄석재료들에 대한 전단거동을 분석하였다. 시료별로 전단강도를 산출하였으며, 최대입경, 수침조건, 밀도, 균등계수, 파쇄율 등의 변화에 따른 전단거동의 영향을 평가하여, 선행연구결과와 정성적으로 비교하였다. 아울러, 일의 원리를 응용하여, 쇄석재료의 응력-다일러턴시 관계를 규명하였으며, 한계상태의 마찰계수와 첨두마찰각 및 팽창각을 산출하였다. 실험결과 일축압축강도와 파쇄율이 쇄석의 내부마찰각에 가장 결정적인 영향을 미치며, 파괴시 다일러턴시도 연관성이 높은 것으로 밝혀졌다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권5호
• /
• pp.5-17
• /
• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.29-37
• /
• 2017

집중호우로 인하여 산악지반에 발생하는 토석류의 거동은 대상지반 세립분의 전단강도 및 유변학적 특성들에 의하여 영향을 받기 때문에, 두 특성에 대한 정수는 토석류 거동을 파악하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 직접전단 실험을 통하여 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수를 평가하고자 하였다. 건조상태와 액성한계상태로 조성된 두 가지 세립분 시료에 대하여 직접 전단실험을 수행하였으며, 연직응력에 따른 전단강도를 측정하여 점착력과 내부마찰각을 산정하였다. 또한 액성한계로 조성된 시료의 잔류전단강도를 획득하기 위하여 전단변형률속도와 전단방향을 변화시켜 반복전단실험을 수행하였다. 실험 결과, 액성한계상태의 시료는 건조 상태 시료에 비해 내부마찰각은 작지만 점착력은 더 큰 것으로 나타났으며, 잔류전단강도를 통해 산정한 내부마찰각과 점착력은 첨두전단강도에 의해 산정된 결과보다 작은 것으로 나타났다. 반복전단 결과, 전단변형률속도와 잔류전단강도는 선형적인 관계를 보였으며, 전단변형률속도-잔류전단강도 관계의 기울기로써 결정되는 점성은 약 $73.60Pa{\cdot}s$로 산정되었다. 본 연구는 직접전단 장비가 산악지반 토석류 거동과 관련된 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수 산정에 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.85-94
• /
• 2006

본 논문에서는 고결(Cementation)에 의한 모래의 비배수 거동변화를 파악하기 위하여 석고를 고결유발제로 사용한 시료를 조성한 후 등방삼축시험(CIU)을 실시하였으며, 상대밀도 및 고결정도에 따른 거동 양상을 분석하였다. 연구결과 모래의 고결은 항복강도$(q_y)$, 항복시 할선탄성계수$(E_y)$, 첨두마찰각$(\Phi_p)$의 상당한 증가를 유발시키고, 상대밀도보다 모래의 거동에 더 큰 영향을 끼치는 것으로 확인되었다. 그러나 고결결합이 파괴된 이후, 모래의 거동은 고결보다는 상대밀도의 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 고결결합에 의한 압축성 감소는 간극수압 발생율을 감소시켜 고결모래의 유효응력 경로가 미고결 모래의 전응력 경로쪽으로 편향되어 발생하였다. 고결결합이 파괴되기 전에는 다일레이션 경향이 감소하지만, 결합이 파괴된 후에는 미고결 모래보다 더 큰 다일레이션 경향이 유발되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.35-45
• /
• 2007

본 연구에서는 낙동강하상모래에 소량의 포틀랜드시멘트를 고결작용제로 사용한 시멘트혼합토의 제체재료의 적합성검토 설계 및 해석에 필요한 기초자료를 제공하고자 배수조건의 삼축압축시험을 수행하여 시멘트혼합율의 증가에 따른 전단거동을 분석하였다. 시멘트혼합율의 증가에 따라 첨두강도 및 탄성계수는 증가 하였고 시멘트의 결합력에 의하여 다일레이션이 억제되었으나 시멘트 결합력의 파괴후 다일레이션은 증가하였다. 그리고 응력-변형률 곡선에서 연화거동이 나타났으며 시멘트혼합율의 증가에 따라 점착력 및 내부마찰각이 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권8호
• /
• pp.129-136
• /
• 2006

단단한 모래 입자와 연약하고 작은 고무 입자로 이루어진 Engineered Soil의 변형률에 따른 거동을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 파의 전파, $K_{o}$ 재하, 삼축 시험을 이용하여 단단한 입상 재료에서 연약한 입상 재료의 전이 거동을 파악하기 위해 다른 모래부피비를 가진 Engineered Soil을 준비하였다. 미소, 중간 및 대변형 변형계수는 단단한 입자의 부피비에 따라 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. 대신 변형계수들은 모래부피비가 $sf=0.6{\sim}0.8$ 사이의 threshold 값을 초과할 때 급격하게 증가하였다. 이는 단단한 입자들의 침투 네트워크(percolating network)의 형성을 나타낸다. 내부마찰각은 단단한 입자의 부피비가 증가함에 따라 증가한다. 반대로, 첨두 강도에서의 축변형률은 연약한 입자의 함유에 따라 증가하며, 모래부피비가 60% 이하인 Engineered Soil에서는 첨두 강도를 관찰 할 수 없었다. 연약한 입자의 존재는 하중 체인(farce chain)의 형성을 바꾼다. 연약한 입자들이 높은 하중 전달 체인(chain)의 역할을 못할 지라도, 단단한 입자 하중 체인의 뒤틀림 방지의 중요한 역할을 수행한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권12호
• /
• pp.7-20
• /
• 2017

본 연구에서는 전단특성 및 유변학적 정수를 모두 산정할 수 있는 직접전단실험 장비를 이용하여 조립토와 세립토에 대하여 전단강도 및 유변학적 특성에 대한 입도분포의 영향을 조사하고자 하였다. 최대입경 0.075mm의 세립토와 최대입경이 0.425mm이고, 세립분 함량이 17%인 조립토를 건조상태와 액성한계상태로 조성하여, 산사태 분류기준에 따라 재활성 산사태(reactivated landslide) 혹은 붕괴직후 토석류 속도에 해당하는 전단속도에 대하여 전단강도를 산정하였다. 또한, 유변학적 특성 평가를 위해 액성한계상태로 조성된 조립토와 세립토에 대하여 서로 다른 세 가지의 전단변형률속도로 반복적으로 전단하며 잔류전단강도를 측정하였다. 측정된 잔류전단강도와 전단변형률속도와의 관계를 통해 빙햄모델의 소성 점도와 항복응력을 산정하였다. 건조 및 액성한계상태에서 조성된 시료에 대하여 첨두전단강도에서 산정한 점착력의 경우, 세립토에서 조립토보다 더 크게 산정되었으며, 내부마찰각은 조립토에서 더 크게 산정되었다. 유변학 정수의 경우, 소성 점도와 항복응력이 조립토보다 세립토에서 더 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 재활성 산사태 혹은 붕괴직후 토석류의 거동예측에 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.