최근 교통소통의 필수적인 수단으로 많은 도로가 건설 중에 있으며 기 시공된 도로 등은 차량의 통행과 기후 등의 여러 요인에 의해 내하력이 저하되고 있다. 본 연구에 적용된 지반의 흙의 종류와 소성지수 그리고 비중은 각각 SC, 12.2%, 2.66이였으며 최대건조단위중량, 최적함수비, 수정CBR은 각각 $1.895g/cm^2$ (수정다짐 D), 13.6%, 16.2%였다. 이러한 지반조건에서 동적콘관입시험의 관입지수로부터 추정한 CBR과 소형 FWD시험의 동적변형계수로부터 환산한 정적변형계수 사이에는 상관계수가 0.90으로 높은 상관성을 나타내었다.
본 연구에서는 미생물 반응으로 생성된 탄산칼슘을 현장에서 활용되고 있는 주입장비와 유사하게 제작하여 모래지반에 주입함으로 지반조건에 따른 주입범위 및 주입효과를 확인하고자 하였다. 본 연구를 위해 2종류의 단층토(SP, SW)를 D 150mm ${\times}$ H 300mm의 모형토조에 상대다짐도 80, 85, 90, 95%로 제작하여 주입실험을 수행하였다. 주입 후 강도개선효과를 확인하기 위해 일축압축강도를 측정하였고, 주입노즐 주변의 구근형성을 통해 주입범위를 살펴보았다. 그 결과, SW시료는 상대다짐도 85% 이상에서 주입률이 10% 이하로 나타났으며, 지반의 상대다짐도에 따라 Bio-grouting의 주입률 및 고결범위에 영향이 있음을 확인 할 수 있었다.
본 연구는 사질토 지반에서 수행되는 콘관입시험의 수치적 모사에 초점을 맞추고 있다. 지반은 한계상태 토질역학을 바탕으로 수정된 한계상태 Mohr Coulomb 소성 모델로 모사하였다. 한계상태 Mohr Coulomb 모델에서 팽창각은 상수가 아닌 현재상태와 한계상태 사이의 위상차의 함수로 표현된다. 수치적으로 콘관입시험은 대변위 해석을 요구하며, 이를 Lagrangian 유한요소법으로 해석하기 위해 관입 유도체 개념을 적용한 축대칭 조건 유한요소법을 이용하였다. 캘리브레이션 챔버에서 수행된 콘관입시험을 한계상태 Mohr Coulomb 모델을 이용하여 본 논문에서 제안된 유한 해석 기법을 적용한 결과, 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
The study for soil has been conducted separately by several areas such as soil mechanics and soil chemistry. Soil is important in terms of prediction of how the plant grow with nutrient requirement. Also, soil is important for machines to work on to solve labor shortage and save farmers from harsh environment during farm work. To meet diverse needs related to soil in agriculture, the soil related study needs to be conducted synthetically. Thus, we tried to obtain the data related to soil chemistry including pH and Electrical Conductivity (EC) with data related to soil mechanics including Cone Index (CI), moisture content, soil classification. Specifically, the condition of the field was set to be cultivated at least for five years continuously at a first step. The soil was taken from 30 sites. CI was obtained using the soil penetrometer and soil classification was conducted using sieve analysis with eight kinds of sieve. The soil was taken on December when is during winter in Korea. There was variation of data including moisture content and CI.
Jamil, Irfan;Ahmad, Irshad;Ullah, Wali;Junaid, Muhammad;Khan, Shahid Ali
Geomechanics and Engineering
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제28권5호
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pp.521-529
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2022
This research work deals with the development of air pluviation method for preparing uniform sand specimens for conducting large scale laboratory testing. Simulating real field conditions and to get reliable results, air pluviation method is highly desirable. This paper presents a special technique called air pluviation or sand raining technique for achieving uniform relative density. The apparatus is accompanied by a hopper, shutters with different orifice sizes and numbers and set of sieves. Before using this apparatus, calibration curves are drawn for relative density against different height of fall (H) and shutter sizes. From these calibration curves, corresponding to the desired relative density of 60%, the shutter size of 13mm and height of fall of 457.2 mm, are selected and maintained throughout the pluviation process. The density obtained from the mobile pluviator is then verified using the Dynamic Cone Penetrometer (DCP) test where the soil is poured in the box using defined shutter size and fall height. The results obtained from the DCP test are averaged as 60±0.5 which was desirable. The mobile pluviator used in this research is also capable of obtaining relative densities up to 90%. The instrument is validated using experimental and numerical approach. In numerical study, Plaxis 3D software is used in which the soil mass is defined by 10-Node tetrahedral elements and 6-Node plate is used to simulate plate behavior in the validation phase. The results obtained from numerical approach were compared with that of experimental one which showed very close correlation.
국내 풍화대 지반에 적용가능한 설계도표를 작성하기 위하여 2개소 현장에서 총 6개의 양방향고유양말뚝재하시험 및 하중전이시험을 수행하였으며, 또한 각각 위치에서는 한국형타격콘관입시험 (DCPT)을 수행하였다. 말뚝재하시혐의 결과로부터 심도별 최대단위선단지지력올 분석하였으며 DCPT 결과를 이용하여 이들의 상관성을 분석하였다. 토사(사질토, 점토)지반에서는 최대단위주변마찰력과 DCPT의 상관성이 매우 낮게 나타났으나 풍화대지반에서는 최대단위주변마찰력 / 최대단위선단지지력과 DCPT의 관계에서는 상관계수가 0.70이상으로 높게 나타났다.
유기농 시설채소 재배지 토양의 물리적 특성조사는 전국 33개 농가 포장에서 2014년 8월부터 11월 사이에 조사하였다. 시설채소 재배지 선정은 엽채류인 상추(Lactuca sativa L.)와 잎들깨(Perilla frutescens var. japonica Hara), 과채류인 오이(Cucumis sativus L.), 딸기(Fragaria ananassa L.), 토마토(Lycopersicon spp.)를 경작하는 채소 종류별 5~8개 농가씩 선정하여 경도, 작토심 및 삼상 등 토양의 물리적 특성을 현장조사와 실험실내에서 분석하였다. 연구결과 작토심은 30~50 cm 범위로 평균 36 cm이었고, 재배되는 채소의 종류에 따라서 다소 차이가 있었다. 토양의 경도는 표토에서 $0.17{\pm}0.15{\sim}1.34{\pm}1.02$, 심토에서 $0.55{\pm}0.34{\sim}1.15{\pm}0.62$로 모두 매우 우수하였으며, 표토와 심토간에는 큰 차이가 없었으나 엽채류와 과채류 간에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내었다. 관입저항성은 뿌리 신장과 작물 수량을 결정짓는 토양의 물리적 특성중의 하나이다. 관입저항성은 엽채류 재배지에서 답압으로 인하여 다소 높게 나타났다. 토양의 삼상은 유기농 시설재배지 토양에서 동적이고, 전형적으로 변화되었다. 공극률은 $54.2{\pm}2.2{\sim}60.3{\pm}2.4%$ 범위로 높은 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 요약해 보면 유기농 시설채소 재배지 토양은 토심은 깊어지고, 고상과 경도(흙의 단단함), 용적밀도(토양 단위 용적당 질량)는 낮아졌으며, 공극률(토양속 공간함유율)은 높아지는 등 유기농 시설재배지 토양의 물리성이 양호하였다.
본 연구는 토양의 경도(硬度) 등 물리적 역학적 특성이 차량의 주행성(走行性)에 미치는 영향을 파악하고자 시도되었다. 광릉 시험림 38임반 '거'소반에 있는 20m 길이의 임지(林地)에 4m 간격으로 5개의 측점을 설치하여 트랙터로 하여금 하중(荷重)없이 1회 공주행(空走行), 통나무(중량 780-790kg)를 견인한 상태로 1회 왕복, 5회 왕복, 10회 왕복 주행토록 하였다. 각 주행 형태별로 SHM-1형, Lang Penetrometer, Clegg Impact Soil Tester 등 3개의 토양 경도계를 이용하여 측점 당 5차례 토양경도(土壤硬度)를 측정하였으며, 지피식생(地被植生)의 훼손정도와 주행차량의 미끄러짐도 관찰하였다. 조사지의 토양은 SC(점토질 모래)와 건성(乾性) 갈색(褐色) 산림토양(山林土壤)으로 판명되었다. 지피식생(地被植生)의 경우 3-5회 왕복 주행 후에는 초본류(草本類)는 짓이겨지고, 관목류(灌木類)도 잎떨어지고 수피(樹皮)도 벗겨지다가 11회 왕복 후에는 식생(植生)은 거의 사라졌다. 주행 차량이 전복(顚覆)되거나 미끄러지는 경우는 없었지만, 바퀴자국은 토양의 단위밀도가 높고 함수량이 낮은 1-3구간의 경우 불과 1-2cm의 깊이로 파인 반면 단위밀도가 낮고 함수량이 높은 4-5구간은 5-7cm 깊이로 나타났다. 주행(走行) 형태별(形態別)로 각 측점에서 조사한 토양경도(土壤硬度) 변화(變化)는 주행 횟수가 증가할수록 점점 증가하는 것으로 나타났다. L-PNTM에 의한 경도 변화는 완만하고, SHM-1형에 의한 경도 변화는 가파르게 나타났다. 비중(比重)과 단위밀도(單位密度)가 높고, 함수량(含水量)이 낮으며, 액성한계(液性限界)와 소성지수(塑性指數)가 높은 구간에서는 토양경도(土壤硬度)가 높게 나타나서 집재차량의 주행성이 좋았다. 그렇지 않은 토질 역학적인 특성을 갖는 경도가 낮은 구간에서는 바퀴자국이 깊어 주행성이 좋지 않을 것으로 판단된다. CIST로 측정한 경우에는 4kg용 해머를 사용하는 것보다는 2.5kg이나 0.5kg용 해머를 이용하는 것이 바람직할 것으로 생각한다.
동진벼, 다다조, 이탈리코나베르네코, 갈색까락샤레벼 등 4품종과 강피, 돌피, 물피 등 3종의 피를 공시하여 토양 경도가 벼와 피의 출아 및 유아신장에 미치는 영향을 검토하였다. 토양 경도는 유압잭 (hydraulic jack)으로 토양 전체를 가압하여 토양경도계(산중식)로 0.5, 1, 2, 3, 6kg/$cm^2$가 되도록 처리하였으며, 온도는 실험기간 중 평균기온 17$^{\circ}C$(저온)와 $25^{\circ}C$ (적온) 두 처리를 두었다. 모든 처리에서 복토심은 3.5cm였으며, 파종후 토양 표면은 물에 적신 신문지로 피복하여 토막의 형성과 증발을 방지하였다. 1. 공시한 벼 품종 모두 온도 조건에 관계없이 토양 경도 2kg/$cm^2$까지는 토양경도의 증가에 따른 출아율의 감소는 크지 않았으나 그 이상으로 토양 경도가 증가함에 따라서 출아율이 직선적으로 감소하는 경향이었으며 출아율 감소 정도는 동진벼가 가장 컸다. 토양 경도 3kg /$cm^2$이상에서 출아율은 다다조>이탈리코나베르네코=갈색 까락샤레 벼>동진벼 의 순이었다. 2. 피의 경우도 벼와 마찬가지로 토양 경도2kg/$cm^2$까지는 출아율의 저하가 크지 않았으나 그 이상으로 토양 경도가 증가하는 경우 출아율이 현저하게 저하하였으며 출아율 저하는 강피>돌피>물피의 순으로 컸다. 또한 토양 경도 증가에 따른 피의 출아율 저하 정도는 벼에 비하여 현저히 컸다. 3. 평균출아일수는 공시 초종 및 온도 조건에 관계없이 토양 경도가 증가함에 따라서 직선적으로 증가하는 경향이었다. 토양 경도 증가에 따른 출아 지연 정도는 벼의 경우 동진벼가, 피의 경우는 강피가 가장 컸다. 4. 적온 조건에서 동진벼와 다다조는 토양 경도 2kg/$cm^2$까지 토양 경도가 증가함에 따라서 중배축장이 증가하는 경향이었으나 그 이상에서는 변화가 없었던 반면 갈색까락샤레벼와 이탈리코나베르네코는 6kg /$cm^2$까지 토양 경도 증가에 따라서 중배축장이 직선적으로 증대하였다. 저온 조건에서는 공시한 벼 품종 모두 토양 경도 3kg/$cm^2$에서 중배축장이 최대에 달하였으며 그 이상에서는 변화가 없거나 다소 감소하는 경향이었다. 토양 경도가 3kg/$cm^2$이상인 조건에서 장려품종인 동진벼의 출아율이 가장 낮았으며 그 원인은 중배축의 신장이 잘 안되어 본엽이 지중에서 전개되기 때문인것으로 판단되었다.
콘관입시험은 현장조사 시험법으로 사용 빈도가 증가되고 있다. 그러나 콘관입시험은 콘크기와 용량 등에 따라 적용 가능한 현장조건이 제한되는 단점이 있다. 소형콘의 감소된 단면적은 시스템 용량을 증대시켜 적용성을 향상시킬 수 있으며, 코일식 롯드를 이용한 연속관입 시스템은 신속하고 경제적인 지반조사를 가능하게 한다. 본 연구에서는 국내 여러 현장에서 연속관입형 소형콘관입시험 시스템의 성능을 표준 콘관입시험 시스템과의 비교시험을 통하여 평가하였다. 소형콘관입시험 장비는 기존의 표준콘관입시험 장비와 비교하여 지반정수 도출 및 지반분류에 동일한 성능을 발휘하는 것을 확인하였으며, 장비의 기동성 및 적용대상 토질 확대 등의 장점을 나타내는 것으로 평가되었다. 크기효과 검증을 위한 현장시험 결과 기존 시험 방법에 비해 콘저항력의 경우는 약 10% 과대평가하는 것으로 나타났다. 차량 형태의 조사장비는 표층이 연약하거나 진입이 어려운 경우에는 조사의 한계가 있으므로, 궤도장치에 탑재된 연속관입형 소형콘관입시험 시스템으로 개선하여 적용성을 확대시켰다. 따라서 개선된 연속관입형 소형콘관입시험 시스템은 연약지반 심도탐지 및 흙분류시 경제적이고 신뢰성 높은 지반조사 방법으로 활용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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