• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.47-56
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• 2014

겨울철의 낮은 기온으로 인하여 지반 내부의 간극수는 동결과 융해를 반복한다. 지반에 이러한 동결-융해작용이 반복되면 흙의 입자구조 변형이 발생하며 이는 지중 기반시설에 손상을 가져올 수 있다. 본 연구는 흙의 동결-융해 과정에서의 탄성파 속도변화를 통하여 흙의 강성 변화 양상을 알아보기 위하여 수행되었다. 40 %, 60 %, 80 %의 3가지 모래-실트의 무게비를 가진 모래-실트 혼합토를 포화도 40 %, 상대밀도 70 %로 동일하게 조성하였다. 각 시료를 동결-융해를 위해 제작된 사각형 형태의 셀에 다짐법으로 조성하였다. 탄성파를 측정하기 위하여 한 쌍의 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 시료 양편에 설치하였으며, 시료의 온도 변화 양상을 관찰하기 위하여 탄성파 트랜스듀서와 같은 깊이의 중앙부에 열전대를 설치였다. 조성한 시료에 대하여 시료를 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 동결시킨 후 $-20^{\circ}C$를 18시간 동안 유지하였으며, 다시 실험실 상온($20^{\circ}C$)까지 온도를 서서히 올려 융해시켰다. 이 과정에서 온도, 전단파, 그리고 압축파를 측정하였다. 연구결과, 융해 이후의 탄성파 속도는 같은 온도의 동결 이전보다 감소하였다. 이때 전단파의 속도가 압축파의 속도보다 더 큰 비율로 감소하는 모습을 보였다. 실트의 함량이 40 %에서 80 %까지 증가함에 따라 탄성파의 속도는 증가하는 양상을 보였다. 본 연구를 통해 동결-융해가 불포화토의 입자구조를 느슨하게 만들며, 그 영향은 압축파에 비해 전단파 속도의 변화에서 잘 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.57-66
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• 2016

본 연구에서는 강관압입 공법 적용 시 굴착 선단부에서 수리학적 또는 역학적 불안정으로 인해 발생 가능한 붕괴를 방지하는 목적으로 액체질소를 주입하여 굴착선단부를 안정화하는 공법에 관하여 연구하였다. 강관압입 공법 적용 시 오거 내 중공(中空)에 액체질소 주입관(호스)를 넣어 오거 선단부에 액체질소를 분사하는 방식을 고안하였다. 실내 실험을 위해 직경이 1,000 mm인 강관압입관을 기준으로 1/5축소 모형오거 및 토조를 제작하였다. 화강풍화토로 지반을 조성하여 함수비를 변화시켜가며 액체질소를 주입한 결과 오거 선단부에 동결 구근이 형성되어 강관압입공법 시공 시 발생 가능한 붕괴를 막을 수 있는 것으로 확인되었다. 액체질소를 이용한 동결공법은 지반이 모래일 때 보다는 소성이 있는 화강풍화토일 경우 더 효과적이었으며, 화강풍화토 지반의 경우 함수비가 최적함수비 이상일 경우 동결효율이 증가하는 것을 확인하였다. 액체질소 분사시간이 길어질수록 동결범위가 더 커졌으며 인위적으로 함수비를 급격히 증가시켜 수리학적 불안정을 유발해 보았더니 강관과 오거 전면의 지반이 약 120~300초 이내에 동결 되어 관으로 흙이 유입되지 않았으며, 차수효과가 있는 것으로 분석되었다. 이번 연구에서는 강관압입공법 안정화에 미치는 주요 인자에 대하여 액체질소를 이용하여 강관압입공법 시공 시 역학적 수리학적인 불안정이 발생할 경우, 화강풍화토 지반의 경우 붕괴를 막을 수 있는 효율적인 방법이 될 수 있다는 것을 확인하는데 큰 의의를 둔다.