A Study on the Liquefaction of Saturated Sand Layer under Oscillating Water Pressure

수압변동에 의한 포화 모래층의 액상화 연구

  • Howoong Shon (Department of Civil and Geotechnical Engineering) ;
  • Hyun-Chul Lim (Korea Institute of Geology, Mining and Materials) ;
  • Dae-Geun Lee (Department of Civil and Geotechnical Engineering)
  • Published : 2000.06.01


The vertical distribution of pore water pressure in the highly saturated sand layer under the oscillating water pressure is studied theoretically and experimentally. By the experiments it is shown that the water pressure acting on the sand surface propagates into the sand layer with the damping in amplitude and the lag in phase, and that the liquefaction, the state that the effective stress becomes zero, occurs under certain conditions. These experimental results are explained fairly well by the same theoretical treatment as for the ground water problems in the elastic aquifer. The main characteristics of liquefaction clarified by the analysis are as follows: 1) The depth of the liquified layer increases with the increase of the amplitude and the frequency of the oscillating water pressure. 2) The increase of the volume of the water and the air in the layer increases the liquified depth. Especially the very small amount of the air affects the liquefaction significantly. 3) The liquified depth decrease rapidly with the increase of the compressibility coefficient of the sand. 4) In the range beyond a certain value of the permeability coefficient the liquified depth decrease with the increase of the coefficient.

변동수압에 의한 포화 사질층의 연직 간극수압 분포를 이론 및 실험적으로 연구하였다. 실험에 의해 모래표면에 작용하는 수압은 모래층으로 전달되며 진폭이 감쇠하고 상이 지연되며, 유효응력이 0이 되는 액상화 현상이 특별조건에서 발생한다. 이러한 실험결과는 탄성 대수층에 대한 지하수문제와 같은 이론으로 잘 설명된다. 해석에 의한 액상화의 주요 특징은 다음과 같다: 1)액상화 심도는 진폭 및 변동수압의 주파수 증가에 따라 증가한다. 2)수량(水量)의 증가와 모래층 내의 공기가 많아짐에 따라 액상화 심도가 증가한다. 특히, 공기의 적은 양도 액상화에 크게 영향을 미친다. 3) 압축율이 증가함에 따라 액상화 심도는 감소한다. 4)투수 계수값이 어느 특정값 이상이 되면 투수계수 값이 증가함에 따라 액상화 심도는 감소한다.