• 제목/요약/키워드: saturated clay

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토양입자분포 프랙탈차원을 활용한 논토양 쟁기바닥층 물이동 추정 (Water Transport Characteristics of Paddy Plow Pan Soils as Estimated by Particle Size Distribution Fractal Dimension)

  • 한경화;조현준;허승오;하상건;조희래;전상호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.1-7
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    • 2010
  • 본 연구는 논토양 쟁기바닥층을 대상으로 특성을 파악하고 토양입자분포를 프랙탈차원화하여 물이동을 추정하고자 수행하였다. 모내기전 비담수기에 보통논과 사질논 12지점을 각각 선정하였다. 선정지점에서 깊이별 관입경도를 측정하여 쟁기바닥층 출현깊이와 두께를 도출하였다. 표토와 쟁기바닥층에서 토양입자분포, 유기물함량, 산중식 경도를, 쟁기바닥층에서 2인치 코아시료를 채취한 후 변수위법으로 포화수리전도도를 측정하였다. 토양입자분포의 프랙탈 차원화는 측정한 입자분포자료, 0-0.002, 0.002-0.053, 0.053-0.1, 0.1-0.25, 0.25-0.5, 0.5-1.0, 1.0-2.0 mm의 함량을 활용하여 Tyler와 Wheatcraft (1992)의 방법을 따랐다. 조사한 연구지점의 쟁기바닥층 출현깊이는 5-30 cm, 두께는 5-17 cm로 분포하였으며 보통논이 사질논보다 평균적으로 출현깊이가 깊고 두께는 얇은 것으로 나타났다. 또한 보통논은 점토함량이 18%이상으로 상대적으로 세립질 토성을, 사질논은 18%이하로 조립질 토성을 나타내었다. 토양입자분포의 프랙탈차원 ($D_m$)은 세립질 토성일수록 높은 값을 나타내었으며 조립질토양에서 더 높은 프랙탈성을 나타내었다. 포화수리전도도는 0.5-1420 mm $day^{-1}$로 분포하였으며 사력질 사질논에서 가장 높은 값을 나타내었다. 포화수리전도도는 점토함량과 $D_m$이 증가함에 따라 감소하는 경향이 나타났으며 멱함수의 형태를 나타내었다. 점토함량보다 $D_m$을 독립변수로 사용했을시, 적합된 멱함수의 결정계수가 높았으며 특히 사질논이 보통논보다 결정계수가 높게 나타났다. 따라서 본 연구는 토양입자분포를 프랙탈 차원화를 통해 단일 값으로 표현하여 포화수리전도도 등의 물이동 특성 추정에 활용할 수 있다고 보여준다 할 수 있다. 특히 조립질 토성을 가진 논토양의 물이동 추정에 유용할 것으로 판단할 수 있었다.

물질함수특성을 고려한 연약 점토지반의 압밀모델 및 수치해석 (Consolidation Model and Numerical Analysis for Soft Clay Ground Considering Characteristics of Material Function)

  • 전제성;이장덕;이송
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제8권2호
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    • pp.123-136
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    • 2004
  • Terzaghi의 1차원 압밀이론은 그 유도과정에 있어 몇 가지 중요한 가정사항을 내포하고 있으며, 이로인해 이 이론을 연약 점토지반의 압밀거동에 적용하는데는 많은 모순이 발생할 수 밖에 없다. 특히, 미소변형 및 선형 물질함수에 대한 가정은 실제 현장의 압밀현상과 비교할 때 많은 오류를 발생시키는 원인으로 작용한다. 이러한 이유에서, Gibson 등은 물질함수의 비선형성을 고려할 수 있는 1차원 비선형 유한변형률 압밀이론에 대한 엄밀해를 발표하였다. 그러나, 이 이론은 연직배수공법이 적용된 일반적인 연약 점토지반의 압밀현상에는 적용시킬 수 없다는 단점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 포화된 지반의 수직 및 수평방향 배수를 고려하며 지반의 자중 및 투수성과 압축성에 대한 물질함수의 비선형적 특성을 반영할 수 있는 압밀모델을 제안하였다. 또한 제안된 모델을 실제 압밀현상에 적용하기 위한 수치해석 기법을 개발하였다. 수치해석에 이용된 물질함수의 특성은 표준압밀 시험 및 로우셀 시험, 개량 표준압밀 시험등을 이용하여 산정되었다.

퇴적 연약점토의 오염에 따른 강도 및 변형 거동특성 (The Behaviour Characteristics of Strength and Deformation of the Deposited Soft Clay Owing to Contamination)

  • 천병식;하광현
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제21권6호
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    • pp.117-126
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    • 2005
  • 채취된 퇴적 점토시료의 화학적 특성을 규명하기 위하여 주사전자현미경(SEM) 관찰과 에너지분산분광(EDX) 분석을 수행하였다. 또한 생활하수 및 산업폐수의 유입으로 오염된 퇴적점토의 강도 및 변형특성 변화를 파악하기 위하여 NaCl 수용액과 매립장 침출수를 시료의 간극수 또는 포화수로 교체하여 삼축압축시험과 압밀시험을 실시하였다. 점토시료에 대한 화학성분 분석결과 구성비 크기는O, C, Si, Al, Fe순서를 보이고 있으며, 이 중에서 C의 비율이 높게 나타난 것은 방조제 축조로 인한 식물 플랑크톤의 증식에 기인된 것으로 추정된다. 삼축압축시험 및 압밀시험결과, NaCl의 농도가 증가할수록 전단강도는 증가하고 압축성이 커지는 것으로 나타났다. 이는 전해질의 농도가 증가할수록 확산이중층(DDL)의 두께가 감소되어 흙의 구조가 면모화되기 때문인 것으로 판단된다.

충적층 조사를 위한 모래와 점토의 유도분극 특성 고찰 (A study on induced polarization characteristics of sand and clay for alluvium investigation)

  • 최상혁;김형수;김지수
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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    • pp.179-184
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    • 2008
  • 충적층 구성 물질 중 포화된 실트 혹은 점토층은 상대적으로 낮은 전기비저항 값을 나타낸다. 낮은 전기비저항 값은 이 지층을 투수성이 높은 대수층으로 오인하는 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 극복하고 충적층 내 포화된 실트 혹은 점토층과 모래 혹은 자갈 대수층을 구분하기 위해 전기비저항 조사와 함께 유도분극 조사를 활용하는 방안을 검토하였다. 본 연구에서는 우선, 실내 실험을 통해 충적층 구성 물질별 전기비저항(resistivity)과 충전성(chargeability)을 조사하였고, 비분극 전극을 활용한 현장 수직 전기비저항/유도분극 조사를 수행하였다. 실내 실험을 통해 모래/점토 혼합층에서 점토함량이 증가함에 따라 비저항은 낮아지고, 충전성은 높아짐을 확인하였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 강변여과 현장에서 전기비저항/유도분극 조사를 수행하였다. 자료의 정량적 해석을 통해, 낮은 비저항과 낮은 충전성을 갖는 지층이 상대적으로 투수성이 우수하고 지하수 산출성이 높은 충적 대수층에 해당되는 것으로 최종 해석하였다.

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제주도 찰흙에 함유된 Goethite에서 $Al^{3+}$ 치환 영향에 대한 Mossbauer 효과 (Mossbauer Effect on the Influences of Substituted $Al^{3+}$ of Goethit in Clay Cheju Island)

  • 강동우;김두철;고정대;홍성락;송관철
    • 한국자기학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.196-204
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    • 1997
  • 제주도 신평리 지역 논에서 채취한 찰흙에 함유된 goethite에서 $Al^{3+}$ 이 미치는 영향을 조사하기 위하여 X-선 회절 분석과 Mossbauer 분광 실험을 실시하였다. X-선 회절 분석에서 goethite 내에 치환된 Al 이온의 함량이 높아 goethite에 의한 회절 피크가 관측되지 않았다. 이성질체 이동값은 Fe 이온들이 대부분 high spin의 +3가 상태임을 나타내며, Fe$^{3+}$ 와 치환된 반자성 $Al^{3+}$ 의 치환량은 약 15.5 mol%로 추정된다. 찰흙에 함유된 goethite의 Neel 온도와 포화 초미세자기장값은 약 250 K와 약 498 kOe로 각각 나타났다. goethite의 사중극자 분열값은 Neel 온도 이하에서 $Al^{3+}$ 의 치환에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 찰흙 시료에 함유된 goethite의 neel 온도와 초미세자기장값의 큰 감소는 격자내의 Fe$^{3+}$ 와 반자성 $Al^{3+}$ 의 치환에 의해 생긴 magnetic dilution에 기인한 것으로 보여진다.

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아산만지역 충적점토의 토질특성에 관한 연구(II) (Studies on the Engineering Characteristics of Alluvial Clayey Deposits in the Bay Area of Asan (II))

  • 유능환;유연택
    • 한국농공학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.55-66
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    • 1988
  • This study was conducted to investigate the various engineering properties and correlationshops among the soil constants of alluvial clayey deposits distributed in the bay of Asan and their results are summarized as follows : 1. Grain size distribution of soil was consisted of 12 % of clay, 46-73 % of silt, 2-23 % of sand, and as for the consistency characteristics, 26-36 % of liquid limit, 18-21 % of plastic limit and 6-16 % of plastic index, and so the soil belonging to as a lower plastic nonorganic clay, it's specific gravity was 2,66-2.70, and the location on the plastic chart was approximately above the A-line. Z The natural moisture content and unit weight were 30-43 % and 1.76-1.87 g I cm$_3$, respectively, and according to increment of natural moisture content, the unit weight was decreased, and the initial void ratio and degree of saturation were shown of 0,87-1119 and 92- 100 %, most of saturated. 3. Cone resistance value which was shown 2.4 - 6.5 kg / $cm^2$ was a little lower and it was increased with the depth of layer and shown the formular $q_c=0.7_z+1.32$. 4. Unconfined compression strength was about 0.18-0.43kg /$cm^2$, cu, 0.1-0.22kg / $\psi$, $2-6^{\circ}$ under uu-test condition of triaxial, and CCU, 0.08-0.3 kg/cm , $\psi$, $12-18^{\circ}$ under the condition of cu-test. 5. Pre-consolidation load of characteristics of consolidation was 0.4-0.8 kg / $cm^2$, compression index, about 0.17-0.33. 6. Liquid limit and plastic index were incresased with the increment of clay content but most of alluvial clay was appeared as a normal through non-activity clay soil shown more natural moisture content than liquid limit, and their relationship as follows : LL=0.38( cy+54.8), PI=0.836(LL -17.8), PI =0.468(LL -0.48) 7. The initial void ratio presented correlationship of positive among clay content, natural moisture content and liquid limit, and that of reverse with unit weight, and their results as follws : $e_o=0.024(w_n+0.2)$, $e_o=e_o=0.0003c_y+0.0005 LL+0.0151 W_n+\frac{3.58}{r-t}-1.52$ 8. It was shown that the compression index has correlationship of postive among the clay content, liquid limit, plastic index, natural moisture content and initial void ratio, and their relationships as follows ; $c_c=0.44(e_o-0.47)$, $c_c=0.001$

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Electrokinetic 기술에 의한 점성토의 중금속 오염물 제거 (Removal of Heavy Metal Contaminants from Cohesive Soil by Electrokinetics)

  • 정하익;강병희
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제13권6호
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    • pp.123-138
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    • 1997
  • 중금속으로 오염된 점성토의 정화에 대한 electrokinetic기술의 효율을 연구하기 위하여 포화 해성점토를 납으로 오염시켜 전기삼투시험을 수행하였다. 이를 위하여 실험조건으로서 납의 오염농도 500, 5,000, 50,000mg/kg, 공급전류 10, 50, 100mA, 가동시간 5, 15, 30일 및 3가지의 효율 향상기법을 적용하였다. 유입수와 유출수의 pH, 전기삼투유량 및 전기전도도를 시험중에 측정하고 또 시험 완료후에 공시체전 길이에 걸쳐 pH및 잔존 납농도를 측정하여 제시하였다. 시험결과에 의해서 electrokinetic 기술이 효과적인 방법이라는 결론을 얻었다. 또한 음극에 침강된 수산화납을 용해시키기위해 초산을 가하게 되면 정화효율이 향상된다는 사실을 알 수 있었다.

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Analysis of load-settlement behaviour of shallow foundations in saturated clays based on CPT and DPT tests

  • Mir, Mouna;Bouafia, Ali;Rahmani, Khaled;Aouali, Nawel
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제13권1호
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    • pp.119-139
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    • 2017
  • Static Penetration Test (CPT) and Dynamic Penetration Test (DPT) are commonly used in-situ tests in a routine geotechnical investigation. Besides their use for qualitative investigation (lithology, homogeneity and spatial variability), they are used as practical tools of geotechnical characterization (resistance to the penetration, soil rigidity) and modern foundation design as well. The paper aims at presenting the results of an extensive research work on the evaluation of the 1D primary consolidation settlement of saturated clayey soils on the basis of the CPT or DPT tests. The work is based on an analysis of the correlations between the tip resistance to penetration measured in these tests and the parameters of compressibility measured by the compressibility oedometer test, through a local geotechnical database in the northern Algeria. Such an analysis led to the proposal of two methods of calculation of the settlement, one based on the CPT test and the other one on the DPT. The comparison between the predicted settlements and those computed on the basis of the oedometer test showed a good agreement which demonstrate the possbility to use the CPT and DPT tests as reliable tools of computation of foundation settlements in clayey soils.

An elastoplastic bounding surface model for the cyclic undrained behaviour of saturated soft clays

  • Cheng, Xinglei;Wang, Jianhua
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제11권3호
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    • pp.325-343
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    • 2016
  • A total stress-based bounding surface model is developed to predict the undrained behaviour of saturated soft clays under cyclic loads based on the anisotropic hardening modulus field and bounding-surface theories. A new hardening rule is developed based on a new interpolation function of the hardening modulus that has simple mathematic expression and fewer model parameters. The evolution of hardening modulus field is described in the deviatoric stress space. It is assumed that the stress reverse points are the mapping centre points and the mapping centre moves with the variation of loading and unloading paths to describe the cyclic stress-strain hysteresis curve. In addition, by introducing a model parameter that reflects the accumulation rate and level of shear strain to the interpolation function, the cyclic shakedown and failure behaviour of soil elements with different combinations of initial and cyclic stresses can be captured. The methods to determine the model parameters using cyclic triaxial compression tests are also studied. Finally, the cyclic triaxial extension and torsional shear tests are performed. By comparing the predictions with the test results, the model can be used to describe undrained cyclic stress-strain responses of elements with different stress states for the tested clays.

Acoustic and Elastic Properties of the Southeastern Yellow Sea Mud, Korea

  • Kim, Gil-Young
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • 제25권2E호
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    • pp.49-55
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    • 2006
  • Compressional wave velocity (Vp), shear wave velocity (Vs), elastic and physical properties, and electrical resistivity for two core sediments obtained from Southeastern Yellow Sea Mud (SEYSM) were measured and computed. The sediments consist of homogeneous mud (mostly silt and clay) with shells and shell fragments. As a result, the mean grain size is uniform ($7.5-8.5{\Phi}$ throughout the core sediments. However, physical properties such as wet bulk density and porosity show slightly increasing and decreasing patterns with depth, compared to the mean grain size. The compressional (about 1475 m/s in average) and shear wave (about 60 m/s in average) velocities with depth accurately reflect the pattern of wet bulk density and porosity. Electrical resistivity is more closely correlated with compressional wave velocity than physical properties. The computed Vp/Vs and Poisson's ratios are relatively higher (more than 10) and lower (approximately 0.002) than Hamilton's (1979) data, respectively, suggesting the typical characteristics of soft and fully water-saturated marine sediments. Thus, the Vp/Vs ratio in soft and unconsolidated sediments is not likely sufficient to examine lithology and sediment properties. Relationships between the elastic constant and physical properties are correlated well. The elastic constants (Poisson's ratio, bulk modulus, shear modulus) given in this paper can be used to characterize soft marine sediments saturated with seawater.