Yong-Hoon Byun;Mi Jeong Seo;WooJin Han;Sang Yeob Kim;Jong-Sub Lee
Computers and Concrete
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제31권4호
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pp.359-370
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2023
Slime is produced by excavation during the installation of embedded piles, and it tends to mix with the cement paste injected into the pile shafts. The objective of this study is to investigate the strength and stiffness characteristics of cement pasteslime mixtures. Mixtures with different slime ratios are prepared and cured for 28 days. Uniaxial compression tests and elastic wave measurements are conducted to obtain the static and dynamic properties, respectively. The uniaxial compressive strengths and static elastic moduli of the mixtures are evaluated according to the curing period, slime ratio, and water-cement ratio. In addition, dynamic properties, e.g., the constrained, shear, and elastic moduli, are estimated from the compressional and shear wave velocities. The experimental results show that the static and dynamic properties increase under an increase in the curing period but decrease under an increase in the slime and water-cement ratios. The cement paste-slime mixtures show several exponential relationships between their static and dynamic properties, depending on the slime ratio. The bearing mechanisms of embedded piles can be better understood by examining the strength and stiffness characteristics of cement paste-slime mixtures.
간극비는 지반 특성을 나타내는 중요한 인자로서 대상 지반의 기본적 성질, 압축성, 다짐 등의 다양한 공학적 거동을 반영한다. 간극비는 현장의 시료를 채취한 후 실내 실험을 통하여 현장 상태와 동일한 조건의 값을 결정하고 있다. 하지만, 이와 같은 방법은 시료채취 시 발생하는 응력해방, 운반 과정에서 유발되는 시료진동, 그리고 실험 준비과정에서 발생하는 오차 요인으로 참값을 반영하지 못하는 한계가 있다. 이를 해소하고자 현장에서 획득한 탄성파 속도로 간극비를 도출 할 수 있는 다양한 이론식들이 제안되고 있다. 본 연구에서는 현장에서 획득한 탄성파 속도를 이용하여 기존 이론식으로 간극비를 도출하고, 각 이론식들의 특성을 오차규범(error norm) 방법으로 분석하였다. 본 연구에서 사용된 이론식은 Wood 방법, Gassmann 방법 그리고 Foti 방법으로 총 3가지이며, 탄성파 속도외의 입력값들은 문헌값을 이용하여 결정하였다. 현장 탄성파 속도는 기존에 개발되어 다양한 현장에 활용되고 있는 현장 탄성파 속도 프로브 (Field Velocity Probe: FVP)를 이용하였으며, 실험은 광양지역에서 수행하였다. 이론식으로 분석된 간극비 결과는 현장에서 채취한 압밀실험 결과값과 비교하여 신뢰성을 검증하였으며 Gassmann 방법이 가장 신뢰성 높게 나타났다. 뿐만아니라 각 식들이 가지고 있는 오차를 분석하기 위하여 하나의 함수 값을 변화시키며 도출되는 간극비 값의 신뢰성을 분석하였다. 분석결과 각 이론식 마다 인자들에 의하여 다양한 특성을 보였다. 따라서 본 연구에서 도출된 결과를 이용하여 현장 특성에 맞는 이론식을 선택한다면 현장에서 더욱 신뢰성 높은 간극비 주상도를 도출 할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구의 I부에서 유도된 포화된 다공성매체의 파동 전파속도와 감쇠에 대한 이론해를 전산코드화 하였다. 본 논문에서는 작성된 전산코드를 사용하여 파동의 전파속도와 감쇠에 미치는 외력 주파수의 영향과 재료특성치의 변화의 영향을 파악하기 위한 파라미터연구를 수행하였다. 첫 번째 형태의 파동에 대한 압축성 파동 속도는 주파수-투수성 곱이 증가함에 따라 파동속도가 하한치로부터 상한치로 변이하는 영역에서는 주파수-투수성 곱의 함수로써 변화함을 보여주었다. 또한 파동의 전파속도 변화율이 가장 클 때 감쇠값이 최대가 됨을 알 수 있었다 두 번째 형태의 파동에서 파동의 전파속도는 주파수-투수성 곱이 작은 값을 가질 때 거의 0값을 나타내며, 주파수-투수성 곱이 큰 값을 가질 때 상한값을 나타냄을 알 수 있었다.
최근 국내에서도 일정 규모이상의 구조물과 건축물에 대한 내진설계가 필수적으로 되어 가고 있지만, 연구자료의 부족으로 외국문헌에서 인용 또는 참고하고 있어 실제 측정한 자료와 비교하는 것이 일반적이다. 그러나 외국문헌의 값은 우리나라의 지질특성과는 상당한 차이를 보이기 때문에 우리나라 화강암지대의 암질별 탄성파속도($V_p,\;V_s$)의 특성 및 동적특성치($E_d,\;G_d\;K_d$)와의 상관관계를 규명하여 국내 지질특성에 적합한 동적특성치의 특성을 제시하고자 한다.
Kim, Gil-Young;Kim, Dae-Choul;Keene, Jock;Kim, Jeong-Chang
Journal of the korean society of oceanography
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제34권4호
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pp.207-213
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1999
Sediment physical properties (compressional wave velocity, grain density, dry bulk density, and wet bulk density) are correlated to the paleoenvironmental parameters (coarse fraction, oxygen isotope, and planktonic foraminifera fragmentation) to reveal the possible interrelationship in the latest Quaternary sediments of the Ulleung Basin, the East Sea of Korea. Laboratory determinations of physical properties and paleoenvironmental parameters have been conducted on four piston core sediments. There are slight differences in the physical properties between glacial and interglacial period sediment sections. This is due to the large fraction of coarse grains of volcanic and terrigenous sediments relative to carbonate sediments. However, dry bulk density as an indicator of carbonate abundance in pelagic environment shows higher values at the lower part of cores, reflecting deeper CCD in the glacial period. Changes in velocity also relatively parallel to those in sediment coarse fraction, number of planktonic foraminifera, and wet bulk density. Therefore, we suggest that high-resolution physical properties may be used as a valuable tool for paleoenvironmental interpretation in the Ulleung Basin.
광양만 미고결 퇴적물의 음향학적 특성을 밝히기 위해서 음파전달속도와 물리적 성질 및 퇴적물의 조직과의 상관관계를 알아보았다. 비교 모델은 Hamilton(1970)의 북태평양 대륙붕 및 사면 퇴적물로 하였다. 광양만 퇴적물(40cm 깊이 이하)의 음파전달속도는 평균 1.521km/s로서 북태평양 대륙붕 퇴적물 보다 약 0.02-0.04km/s 느리다. 광양만지역 퇴적물의 속도가 전반적으로 느린 이유는 모델로 사용한 Hamilton(1970)의 북태평양 대륙붕 및 대륙사면 지역과는 퇴적환경도 다른데다가 세립질 퇴적물의 함량이 더 많기 때문으로 생각된다. 원래의 퇴적환경으로 믿어지는 코어 40m 이하 층에서의 각 조직표준치 및 물리적 계수간의 상관 관계는 Hamilton(1970)의 자료와 비교적 잘 일치한다. 입도분석 결과 광양만의 표층퇴적물은 만의 북부 지역은 sandy mud가, 남부 지역에는 mud가 우세한 것으로 나타났다.
충남 일원에 분포하는 초염기성 암석과 이에 수반되는 각섬암, 편암, 편마암에 대해 탄성파 및 밀도가 실험실에서 측정되었다. 밀도측정 결과 사문암은 2.6${\sim}$2.86g/cm$^3$, 활석은 2.25${\sim}$2.81g/cm$^3$, 변성암류는 2.74${\sim}$3.07g/cm$^3$의 범위를 갖는다. 이 결과 활석은 사문암으로부터의 변성과정으로 사문암 및 각섬암보다 넓은 범위를 보였다. P파와 S파의 속도는 사문암에서 각각 5719${\sim}$6062m/s, 2898${\sim}$3351m/s 이고, 활석에서 4019${\sim}$5478m/s, 2241/${\sim}$2976m/s, 각섬암에서 5375${\sim}$6372m/s, 3042${\sim}$3625m/s, 편암에서 5290${\sim}$5499m/s, 2968${\sim}$3137m/s, 편마암에서 4788m/s, 2804m/s를 보였다. P파의 속도는 밀도가 증가함에 따라 S파의 속도보다 1.47배 빠르게 증가하였다. 탄성파 속도와 밀도 사이에 비례관계가 성립하며, 특히 밀도에 따른 P파 속도 증가율이 S파 속도증가율보다 약 1.47배 크게 나타났다. 탄성파속도의 이방분석결과 편리와 직각 방향의 속도값이 평행방향의 값보다 높았는데, 특히 변성암이 더 큰 차이를 보이는바, 이는 변성암의 형성이 지체구조성 압력의 영향으로 인한 광역변성작용에 의한 것임을 시사한다. 압력의 변화에 따른 탄성파속도 변화분석 결과 대체로 압력이 20 MPa에서 70 MPa로 증가함에 따라 변성암의 탄성파속도 증가가 다른 암석에 비하여 크게 나타났다. 재계산된 탄성파속도는 각섬암이 이 지역 하부 지각에 대한 탄성파 특성을, 편마암류 및 편암은 상부지각 암석의 탄성파 특성을 지시한다고 생각된다. 한편 사문암의 측정치는 높은 사문암화 정도를 반영하기는 하지만 상부 맨틀의 암석에 대한 탄성파의 특성을 지시한다 볼 수 있다.
1. 연구지역내 sand ridge들은 10$\~$20 m 높이의 비대칭형태이며, 등수심선과 평행하게 발달해 있고, sand ridge의 경사진 부분에서는 지역에 따라 sand wave 형태의 이미지가 나타나는 것으로 보아 현재 다소 활동성이 있는 것으로 보인다. 2. Ridge 주변 위치별 입도, 물리적 성질, 음파전달속도 값은 차이가 크지 않았는데, 이것은 본 연구지역의 주 퇴적상인 사질의 퇴적층이 판의 형태로 넓게 분포하고 있기 때문이다. 3. 코어 하부에는 해수면이 상승하면서 생성된 transgressive sand sheet 퇴적상의 특징을 지시하는 40$\~$200cm 두께의 자갈, 패각편, 조립사가 혼재된 퇴적상이 나타난다. 이들 사질의 분급이 양호하지 않은 이유는 해수면이 상승하면서 조류나 고에너지 환경에서 재동(reworking)되어 퇴적된 palimpsest와 관련된 것으로 사료된다.
음원과 3개의 수진기를 사용하여 포항,부산,여수 및 군산연근해 수심 10~50m 의 표층퇴적물에서 음파전달속도(Sound velocity)와 감쇠계수(attenuation coefficient)를 구하였다. 연구지역에서의 층퇴적물에서 측정된 음파전달속도는 1,444 ~1,510m/sec, 감쇠계수는 0.82~3.70dB/m로 나타나고 있다. 퇴적물과의 관계는 입 도와 공치율이 감소함에 따라, 또한 밀도가 증가함에 따라 음파전달속도가 증가한 다. 음파전달속도와 퇴적물의 물성간에는 다음과 같은 관계식을 가진다. Vp=1512.28 406-9.16083(Mz)+0.20795(Mz)$^{2}$, Vp=1876.15527-597.50397(d)+210.48375(d)$^{2}$, Vp=1559.47217-2.09266(n)$^{2}$. 여기서 Vp는 음파전달속도, Mz는 퇴적물의 평균 입도, d는 밀도 그리고 n은 공치율이다. 그러나 감쇠계수와의 관계는 그 양상이 다 르게 나타난다. 입도와 밀도가 증가하거나 공치율이 감소함에 따라 감쇠계수는 커 졌다가 다시 작아지는 곡선관계를 보이는데 이를 2차회귀방정식으로 나타내면 다음 과 같다. a=1.85217+0.67197(Mz)-0.09035 (Mz)$^{2}$, a=48.87859+58.21721(d)-16.3.143(d)$^{2}$, a=2.06765+0.07215(n)-0.00111(n)$^{2}$.여기서 a는 감쇠계수 Mz는 평균입도, d는 밀도, n은 공치율이다. 감쇠현상이 가장 심한 퇴적상은 실트질 砂~細砂로서 k값은 0.86dB/m/KHz이다.
본 연구에서는 경기도 일대의 편마암지역 11곳에서 다운홀(down-hole) 탄성파탐사를 이용하여 획득한 탄성파속도를 이용, 편마암지역에서의 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관성을 조사하였다. 연구결과 편마암에서의 탄성파속도의 특성은 $V_s=0.5589{\times}V_p$ 상관관계를 보여준다. 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관관계는 두 개의 군으로 분리된다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 암석의 비중에 큰 영향을 받지만 두 번째 군에서는 절리면의 간격에 영향을 받는다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 감소하는 경향을 보인다. 경암반에서의 압축파속도($V_p$) 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 선형으로 분석되었지만, 보통암반에서의 압축파속도($V_p$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 2차 함수 포물선 곡선의 형태를 띠는 것으로 분석되었다. 전단파속도($V_s$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계 또한 압축파속도($V_p$)와 유사한 결과를 보이는 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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