An assessment of liquefaction potential is made in principle by comparing the shear stress induced by earthquake to the liquefaction strength of the soil. In this study, a modified method based on Seed and Idriss theory is developed for evaluating liquefaction potential. The shear stress in the ground can be evaluated with seismic response analysis and the liquefaction strength of the soil can be investigated by using cyclic triaxial tests. The cyclic triaxial tests are conducted in two different conditions in order to investigate the factors affecting liquefaction strength such as cyclic shear stress amplitude and relative density. And performance of the modified method in practical examples is demonstrated by applying it to liquefaction analysis of artificial zones with dimensions and material properties similar to those in a typical field. From the result, the modified method for assessing liquefaction potential can successfully evaluate the safety factor under moderate magnitude(M=6.5) of earthquake.
Liquefaction phenomenon refers to a phenomenon in which excess pore water pressure occurs when a dynamic load such as an earthquake is rapidly applied to a loose sandy soil ground where the ground is saturated, and the ground loses effective stress and becomes liquid. The laboratory repetition test for liquefaction evaluation can be performed through a repeated triaxial compression test and a repeated shear test. In this regard, this study attempted to evaluate the effects of the relative density of sand on the liquefaction resistance strength according to particle size distribution using repeated triaxial compression tests, and additional experimental verification using numerical analysis was conducted to overcome the limitations of experimental equipment. As a result of the experiment, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the relative density increased regardless of the classification of soil, and the liquefaction resistance strength of the SP sample close to SW was quite high. As a result of numerical analysis, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the confining pressure increased under the same relative density, and the liquefaction resistance strength did not decrease below a certain limit even though the confining pressure was significantly reduced at a relatively low relative density. This is judged to be due to a change in confining pressure according to the depth of the ground. As a result of analyzing the liquefaction resistance strength according to the frequency range, it was confirmed that there was no significant difference from the laboratory experiment results in the basic range of 0.1 to 1.0 Hz.
Vibration triaxial compression test was put in influence for liquefaction strength of fine grained soil of dredged and reclaimed ground and consideration for fine fraction content, relative density, overconsolidation ratio and plasticity index in this study. By the results of these test, the liquefaction strength increased with fine fraction content and the relative density, overconsolidation ratio incresed with liquefaction strength too. However, in the case of nonplastic silt was the smalist liquefaction strength which influenced by dilatancy and interlocking when silt content was 34.7%(average grading 0.12mm). Therefore, liquefaction strength of fine grained soil of dredged and reclaimed ground increased with fine fraction content so it will help to make lower liquefaction.
한국지진공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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pp.77-84
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1999
An assessment of liquefaction potential is made in principle by comparing earthquake induced shear stress to the liquefaction strength of the soil. In this research a modified method based on Seed and Idriss theory is developed for evaluating liquefaction strength of Jumunjon sand(Korean standard sand). Also the factors affecting liquefaction strenght such as cyclic shear stress amplitude and relative density are investigated and verified by using cyclic triaxial test. From the result the new relationships between cyclic shear stress ratio and number of load cycles are proposed for evaluating liquefaction strength under moderated magnitude(M=6.5) of earthquake.
Undrained cyclic triaxial compression tests were performed on Saemangeum dredged sand to evaluate factors affecting liquefaction strength and liquefaction behaviour characteristics. The results of these tests show that cyclic liquefaction can occur not only very loose sand(Relative density is 30%) but also dense sand(Relative density is 70%). To evaluate effect of the over consolidation ratio on the liquefaction strength, a series of undrained cyclic triaxial compression test was peformed, and the result of this test showed that the liquefaction of this test showed that the liquefaction strength of Saemangeum dredged sand approximately increased to square root of over consolidation ratio in the range of O.C.R value of 1.0 to 4.0. In the anisotropically consolidated sample tests, the liquefaction strength is increased by increasing the effective consolidation ratio.
Based on the equivalent uniform stress concept Presented by Seed and Idriss, sinusoidal cyclic loads which simplified earthquake loads have been applied in evaluating the liquefaction resistance strength experimentally. However, the liquefaction resistance strength of soil based on the equivalent uniform stress concept can not exactly reflect the dynamic characteristics of the irregular earthquake motion. The liquefaction assessment method which was invented by using the equivalent uniform stress concept is suitable for the severe earthquake region such as Japan or USA, so the proper method to Korea is needed. In this study, estimation of the resistance to liquefaction was conducted by applying real earthquake loading to the cyclic triaxial test. From the test results, the characteristics of the fine sand under moderate earthquake were analyzed and compared with the results under strong earthquakes. Typically real earthquake loads used in this study are divided into two types - impact type and vibration type. Furthermore, results of the liquefaction resistance strength based on the equivalent uniform stress concept and tile concept using real earthquake loading were compared.
An experimental assessment on the dynamic behavior of saturated sand which can consider the irregular characteristics of earthquakes was proposed. The equivalent uniform stress concept presented by Seed and Idriss has been applied to evaluate the liquefaction resistance strength to simplify earthquake loading. However, it was known that the liquefaction resistance strength of soil based on the equivalent uniform stress concept can't exactly mirror the dynamic characteristics of the irregular earthquake motion. In this study, estimation of the criterion of the liquefaction resistance strength was determined by applying real earthquake loading to the cyclic triaxial test. From the test results, relationships between excess pore water pressure and the earthquake characteristics such as magnitude or duration were determined. Magnitude scaling factors to determine the soil liquefaction resistance strength in seismic design were also proposed.
Around the Nakdong River which is one part of the repairing business of 4 Grand Rivers currently being constructed, sandy ground is distributed throughout the wide area. Many civil engineering structures such as small and medium sized dams, flood control basins, and redevelopment of reservoirs and retention reservoirs are scheduled to be constructed, so the prevention measures for liquefaction are surely needed. To identify such liquefaction, a lot of factor affecting the strength of liquefaction were studied through laboratory investigation. Most of the conducted study was about clean sands, but in the case of the real ground the sand can exist not in the clean conditions but in the conditions mostly including sand of fine grained soil. The sand of fine grained soil has become a significant factor to assess liquefaction because many cases of liquefaction happened in the silty and clayer soil. In this study, un-drained tests of plasticity index of fine grained particles were conducted with the sands from Nakdong River. In result, the study shows that dynamic shear strength characteristics differ according to the plasticity index.
최근까지 지반의 액상화 저항강도를 산정하기 위한 실내시험의 대부분은 실지진하중을 재하하기보다는 Seed와 Idriss(1975)가 제안한 등가전단응력 개념에 기초하여 지진이 발생시키는 최대전단응력의 65%를 최대진폭으로 한 정현하중을 반복재하시켜왔다. 이러한 정현하중이 정확하게 실제 지반에 작용하는 불규칙한 지진력을 모사하고 있다고 볼 수 없으나, 시험상의 편의성으로 인해 현재까지도 이용이 빈번한 실정이다. 본 연구에서는 실제 지진하중 하에서 포화 사질토의 거동변화를 규명하고자 정현하중이 아닌 불규칙한 지진하중을 이용한 실험적 연구를 수행하였다. 다양한 지진규모의 실지진 시간이력을 진동하중으로 작용시킨 진동삼축시험을 통해 지진규모 및 지속시간의 변화에 따른 포화사질토의 동적 특성을 실험적으로 규명하고 기존의 등가전단응력 개념에 기초한 액상화 저항강도와 비교분석하였다. 또한, 중약진 지진대로 구분되는 국내 실정을 고려하여 다양한 지진규모에 적용가능한 수정계수를 제시하고 이를 기존의 연구결과와 비교분석하였다.
The effects of mean particle size and uniformity coefficient of dredged soils to the liquefaction resistance strength and dynamic characteristics are experimentally studied in this paper. Representative 4 mean particle sizes and 3 uniformity coefficients were selected and 12 representative particle size distribution curves which have different mean particle sizes and uniformity coefficients, were artificially manufactured using the real dredged river soil. Cyclic triaxial tests and torsional shear tests were carried out to analyze the effect of mean particle size and uniformity coefficient to the liquefaction resistance strength and dynamic characteristics of soils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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