Abstract
Soils around a pile are highly constrained when the vertical load is applied to the pile. However, the conventional direct shear test cannot evaluate the shear strength of the soils under the normal confinement condition. The goal of this study is to evaluate the shear behaviors according to the normal displacement confinement condition including free normal displacement (FND) and constrained normal displacement (CND) during direct shearing. Jumunjin sands were prepared at the different relative densities and loaded at the different normal stresses. The specimens were sheared according to the normal confinement conditions. Experimental results show that shear strengths obtained by the CND tests are higher than those obtained by the FND tests. In addition, for the constrained normal displacement condition, the increment of shear strength increases with the increase of relative density, while the increment of shear strength decreases with the initial normal stress. This study suggests that the effect of confinement condition on the shear strength should be considered when the stability of constrained soils is analyzed.
사질토 지반에 근입된 말뚝의 주변부에서는 말뚝의 수직하중에 의한 전단변형 시, 반경방향으로의 변위가 구속된다. 이러한 연직변위 구속상태에서의 전단강도는 기존의 직접전단실험으로는 모사하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 직접전단동안 연직변위를 허용하는 연직변위 허용조건(Free Normal Displacement: FND)의 직접전단실험과 연직변위를 허용하지 않는 연직변위 구속조건(Constrained Normal Displacement: CND)의 직접전단실험을 통하여 연직변위 구속여부가 전단강도에 미치는 영향을 평가 하는 것이다. 직접전단실험은 균등한 입도분포를 갖는 주문진 표준사를 사용하여, 연직변위의 구속여부에 따라 다양한 상대밀도와 초기응력조건 상태에서 수행되었다. 실험결과, CND 직접전단실험에서 얻은 전단강도는 FND 직접전단실험에서 얻은 전단강도보다 크게 나타났다. 또한, 상대밀도가 클수록 연직변위의 구속효과로 인한 전단강도의 증분이 더욱 늘어남을 보여주었다. 반면, 초기 연직응력의 증가는 구속효과로 인한 전단강도 증분의 감소로 나타나는 것을 관찰하였다. 본 연구에서는 경계부가 구속된 사질토지반의 안정성 평가 시, 전단강도에 대한 연직변위의 구속효과를 고려해야 함을 보여준다.