• Smart Structures and Systems
• /
• 제15권4호
• /
• pp.1085-1101
• /
• 2015

Changes in substructure conditions, such as ballast fouling and subgrade settlement may cause the railway quality deterioration, including the differential geometry of the rails. The objective of this study is to develop and apply a hybrid cone penetrometer (HCP) to characterize the railway substructure. The HCP consists of an outer rod and an inner mini cone, which can dynamically and statically penetrate the ballast and the subgrade, respectively. An accelerometer and four strain gauges are installed at the head of the outer rod and four strain gauges are attached at the tip of the inner mini cone. In the ballast, the outer rod provides a dynamic cone penetration index (DCPI) and the corrected DCPI (CDCPI) with the energy transferred into the rod head. Then, the inner mini cone is pushed to estimate the strength of the subgrade from the cone tip resistance. Laboratory application tests are performed on the specimen, which is prepared with gravel and sandy soil. In addition, the HCP is applied in the field and compared with the standard dynamic cone penetration test. The results from the laboratory and the field tests show that the cone tip resistance is inversely proportional to the CDCPI. Furthermore, in the subgrade, the HCP produces a high-resolution profile of the cone tip resistance and a profile of the CDCPI in the ballast. This study suggests that the dynamic and static penetration tests using the HCP may be useful for characterizing the railway substructure.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제30권2호
• /
• pp.159-172
• /
• 2022

To improve the accuracy of the standard penetration test (SPT) results, smart measurement system, which considers the energy transfer ratio into the sampler (ETR_Sampler), is required. The objective of this study is to evaluate the effects of joints and rod length on the transferred energy into the sampler. The energy transfer ratios into the rod head (ETR_Head) and ETR_Sampler, and the energy ratio from the head to the sampler (ER_HS) were obtained using energy modules, which were installed at the rod head and above the SPT sampler. Linear regression analyses are conducted to correlate the ER_HS with the number of joints, rod length, and SPT N-values. In addition, the dynamic resistances are calculated using both transferred energies into the rod head and into the sampler, and are compared with the corrected cone tip resistance measured from the cone penetration test (CPT). While the ETR_Head are generally constant, but the ETR_Sampler and ER_HS gradually decrease along the depth or the number of joints, except at certain depths with high SPT N-values. Thus, the ER_HS can be estimated using the number of joints, rod length, and SPT N-values. The dynamic resistance evaluated by E_Sampler produces a better correlation with the corrected cone tip resistance than that by E_Head. This study suggests that transferred energy into the SPT sampler may be effectively used for more accurate subsurface characterization.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제18권2호
• /
• pp.197-216
• /
• 2016

The increased speed of a train causes increased loads that act on the track substructures. To ensure the safety of the track substructures, proper maintenance and repair are necessary based on an accurate characterization of strength and stiffness. The objective of this study is to develop and apply a cone penetrometer incorporated with the dynamic cone penetration method (CPD) for investigating track substructures. The CPD consists of an outer rod for dynamic penetration in the ballast layer and an inner rod with load cells for static penetration in the subgrade. Additionally, an energy-monitoring module composed of strain gauges and an accelerometer is connected to the head of the outer rod to measure the dynamic responses during the dynamic penetration. Moreover, eight strain gauges are installed in the load cells for static penetration to measure the cone tip resistance and the friction resistance during static penetration. To investigate the applicability of the developed CPD, laboratory and field tests are performed. The results of the CPD tests, i.e., profiles of the corrected dynamic cone penetration index (CDI), profiles of the cone tip and friction resistances, and the friction ratio are obtained at high resolution. Moreover, the maximum shear modulus of the subgrade is estimated using the relationships between the static penetration resistances and the maximum shear modulus obtained from the laboratory tests. This study suggests that the CPD test may be a useful method for the characterization of track substructures.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.73-83
• /
• 2017

모래 및 실트 함유량이 우세한 서해안 저소성 지반(인천, 화성, 군산)에서 실시된 실내 및 현장시험으로부터 얻어진 비배수전단 강도를 이용하여 피에조콘계수(Nkt)를 분석한 후, 이에 대한 적용성을 평가하였다. 인천, 화성 및 군산지역에서 얻어진 일축압축 강도에 의한 콘계수(Nkt)는 19~23, 간이 CU 강도에 의한 값은 13~13.8, 현장베인강도에 의한 값은 11.6~13.1로 평가되었다. 이는 저소성 실트 지반조건에서 일축압축강도가 과소평가되는 원인에 의한 것으로 간이 CU 강도 적용조건과 비교했을 때 콘계수(Nkt)가 약 1.8배 전후로 커지며 분산되는 경향을 나타냈다. 저소성 실트 지반에서 수행된 CPTU 데이터를 이용하여 콘계수(Nkt)를 평가할 때에는 지반의 입도분포, 액소성한계 등의 물리적 특성, 지층 내의 sandseam 분포 등으로 인한 콘선단저항(qt) 및 주면마찰력(fs)의 불규칙한 분포, 간극수압계수(Bq)를 종합적으로 분석하여 수행하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.81-86
• /
• 1999

The installation of vertical drains by means of a mandrel causes significant remolding of the subsoil, especially in the immediate vicinity of the mandrel. Thus, a zone of smear will be developed with reduced permeability and increased compressibility. This paper is mainly concerned with a field study to investigate the effect of smear due to vertical drain installation. In the present study, a field smear test was conducted to assess the extent of the smear zone around the vertical drain. The extent of the smear zone around a vertical drain was evaluated from the CPT results. CPT test was carried out to some distance around the mandrel installation. The test results revealed that a smear zone was estimated to be 3.6~5.3 times of the mandrel diameter.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권3호
• /
• pp.63-72
• /
• 2015

본 연구는 노상토의 다짐특성 평가를 위해 특성이 다른 세 가지 강성측정 시험법으로 측정한 탄성계수의 상관관계 및 연관성에 대해 논의하였다. 미소변형률(${\approx}0.001%$) 범위의 흙강성측정기(SSG), 중변형률(${\approx}0.01{\sim}0.1%$) 범위의 정적 평판재하시험(PLT), 관입저항을 이용하는 동적콘관입시험기(DCP)가 탄성계수 측정에 이용되었다. 변형률 범위가 다른 시험방법에 의해 측정한 탄성계수를 실무에 적용하기 위해서는, 각각의 측정치에 대한 상관관계 및 연관성에 대해 사전에 파악되어야 한다. 국내 외 여러 조건의 노상토에 대해서 세 가지 방법을 이용하여 측정한 탄성계수($E_{SSG}$, $E_{PLT}$, $E_{DCP}$)를 비교 분석한 결과에 따르면, 흙의 종류 및 응력 조건에 따라 각 방법에 의해 측정된 탄성계수가 상이한 결과를 나타내었다. 전체 수집된 데이터 중 시멘트 처리토를 제외한 일반적인 노상토를 대상으로 한 상관성 분석결과, 정적 탄성계수($E_{PLT}$)는 동적 탄성계수($E_{SSG}$) 대비 60~80%의 크기를 나타나는 것으로 평가되었다. 시멘트 처리토와 같은 특이 토질은 정적 탄성계수($E_{PLT}$) 측정 시 구속압의 영향을 크게 받기 때문에, 다른 일반 토질과 상관관계 비교시 응력보정을 수행하여야 한다. 또한, 동적콘관입시험 결과를 이용하여 탄성계수($E_{DCP}$) 예측 시, 200MPa 이내의 범위에서 탄성계수 데이터가 좀더 신뢰도 높은 상관관계를 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제10권7호
• /
• pp.53-66
• /
• 2009

피에조콘 관입시험 중 점성토층 비배수 전단강도를 산정할 때 적용되는 피에조콘 계수는 시험현장에 따라 피에조콘 계수 산정을 해야 한다. 경험적 해석방법의 경우에도 피에조콘 계수 산정을 위한 많은 방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 국외에서 개발한 상관식이나 도표 등을 활용하여 국내 지반에 적용하므로, 이에 대한 적용성이 한계가 있다. 따라서 신뢰성 있는 피에조콘 계수를 산정하기 위해서는 대상지반의 특성을 비롯하여 비교대상 시험방법들의 연구가 필요하며, 국내지반에 대한 시험결과를 바탕으로 한 피에조콘 계수를 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 낙동강 하구에 분포하는 연약점성토 특성을 파악하기 위해서 시추조사를 비롯한 현장시험 및 실내시험을 수행하였으며, 이 결과들을 피에조콘 관입시험과 비교 분석하였다. 또한, 각 시험별 비배수 전단강도 특성을 분석하고, 피에조콘 관입저항치와 비교하여 피에조콘 계수를 구하고, 구한 피에조콘 계수를 통계적 기법을 적용하여 연구 대상 지역의 신뢰성 높은 피에조콘 계수를 산정하였다.