KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Effect of Gravel Size on Shear Behavior of Sand with Dispersed Gravels

모래 지반 내에 포함된 자갈의 크기가 전단거동에 미치는 영향

  • 박성식 (경북대학교 공과대학 건축토목공학부 토목공학전공) ;
  • 김영수 (경북대학교 공과대학 건축토목공학부 토목공학전공)
  • Received : 2010.11.08
  • Accepted : 2010.12.21
  • Published : 2011.02.28
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Abstract

A large number of small particles may surround large gravels which are non-contact and dispersed within the ground. The strength of such soil may be influenced by the mechanical properties of a few coarse gravels. A specimen or gravel size can impact the shear characteristics of sand with dispersed gravels. In this study, the size of gravel and specimen varies and its effect on shear characteristics of a granular soil was evaluated. Five sizes of gravels with 7, 12, 15, 18, and 22 mm were used repeatedly and inserted in the middle of each compacted layer. A specimen consists of five or ten equal layers depending on gravel size, which is 5 cm or 10 cm in diameter and 10 cm or 20 cm in height. An embedded gravel ratio by weight is 3% and constant for all cases with gravel. After consolidation, a series of undrained triaxial compression tests under three confining pressures was performed on sand with dispersed gravels. The maximum deviator stress of a specimen with 10 cm in diameter was at average 30% higher than that with 5 cm in diameter and increased up to 90% for a specimen with gravel. When a gravel size of 7 and 12 mm used, the maximum deviator stress of a specimen with 10 cm in diameter was higher than that of one without gravel, whereas the maximum deviator stress of a specimen with 5 cm was higher or lower than that without gravel. The gravel size and specimen diameter influenced the undrained behavior of sand. The maximum deviator stress of a specimen with gravel either increased or decreased compared to that without gravel, depending on the ratio of gravel size to specimen diameter, 1/5.

작은 입자 사이에 고립된 상태로 존재하는 굵은 입자는 비록 소량일지라도 흙의 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 이와같이 소량의 굵은 자갈이 포함된 지반의 전단특성을 평가할 경우, 실내시험에 사용되는 자갈의 크기와 공시체의 직경이 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 모래 입자 사이에 흩어져 있는 자갈의 크기와 공시체의 직경을 달리하면서 모래-자갈 혼합토의 전단특성을 연구하였다. 크기가 7, 12, 15, 18, 22mm인 다섯 종류의 자갈을 반복 사용하였으며, 각층 높이의 중간부분에 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 조밀한 공시체를 완성하였다. 층당 들어가는 자갈의 크기에 따라 습윤모래를 5층 또는 10층으로 나누어 다져 직경 5cm(높이 10cm) 및 10cm(높이 20cm)인 공시체를 제작하였다. 자갈의 중량비는 3%로 동일하며 세 종류의 구속압으로 압밀시킨 다음, 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 직경 10cm인 공시체에서 얻은 최대축차응력은 직경 5cm인 공시체의 최대축차응력보다 자갈이 없는 경우 평균 30% 정도 높았으며, 자갈이 포함된 경우 최대 90%까지 증가하였다. 7mm와 12mm 자갈이 들어간 경우, 직경이 10cm인 공시체는 자갈의 크기에 관계없이 모두 자갈이 없는 경우보다 최대축차응력이 증가하였으나, 직경이 5cm인 공시체는 자갈의 크기에 따라 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가하거나(7mm 자갈이 들어간 공시체) 또는 감소하였다(12mm 자갈이 들어간 공시체). 공시체 직경과 자갈의 크기가 비배수 전단거동에 큰 영향을 미쳤으며, 자갈과 공시체 직경의 비 1/5을 기준으로 자갈이 포함된 공시체의 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가 또는 감소하였다.

Keywords

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