• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.145-155
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• 2012

자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 상대밀도 60%인 주문진표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 습윤과정이 건조과정에 비해 상대적으로 많은 시간이 소요되며, 이것은 건조과정에서 간극에 갇힌 독립된 공기에 의한 흐름 저항에 의한 것으로 판단된다. 측정된 모관흡수력과 체적함수비를 토대로 van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 예측하였다. 불포화 관련계수는 건조과정의 경우 ${\alpha}$는 0.399, n은 8.586, m은 0.884이며, 습윤과정의 경우 ${\alpha}$는 0.548, n은 5.625, m은 0.822로 산정되었다. 그리고 건조과정과 포화과정에서의 흙-함수특성곡선(SSCC)이 일치하지 않는 이력현상이 발생되었다. 불포화 관련계수를 이용하여 유효포화도와 흡입응력의 상관관계인 흡입응력특성곡선(SSCC)을 예측하였다. 흡입응력은 모관흡수력이 공기함입치 이상으로 작용할 경우 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 불포화토의 유효응력은 공기함입치 이상의 모관흡수력이 작용할 경우 포화토의 유효응력과 다른 값을 갖게 된다. 그리고 불포화상태에서의 동일한 유효포화도에서는 건조과정의 흡입응력이 더 크게 발생된다. 즉 흡입응력특성곡선(SSCC)에서도 건조과정과 포화과정이 일치하지 않는 이력현상이 발생되었다. 이는 흙-함수특성곡선(SWCC)의 이력현상에 기인하는 것으로 판단되며, 잉크병 효과와 접촉각 이력현상에 의해 발생되는 것으로 예상할 수 있다. 따라서 모래로 구성된 사면의 경우 지반 내 물이 유입되면서 흡입응력의 영향으로 사면 안정성에 유리하게 작용하다가 일정 흡입응력 이상이 되면 사면안정성에 불리하게 작용됨을 알 수 있다. 또한 실제 지반내 강우가 침투하는 과정은 습윤과정과 동일하므로 건조과정의 결과보다는 습윤과정의 결과를 활용하는 것이 바람직하다.

• 지질공학
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• 제22권4호
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• pp.387-398
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• 2012

국내 수막재배지는 시설 증대로 인한 지하수 취수량 감소의 어려움을 겪고 있다. 이 연구는 이들 지역 중 청원-충주지역을 대상으로 지하수 이용량 및 배출량을 측정하고, 이를 토대로 국내 수막재배지에서의 지하수 이용량을 추정하였다. 대표 관정들의 모터사양과 1일 지하수 토출 능력과의 관계, 1일 최저 기온 $0^{\circ}C$ 이하의 기록 일수, 최저 기온 변화에 따른 모터 가동 상황 등을 토대로 하여, 청원지역에서 2011년~2012년 겨울철 수막재배에 이용된 지하수 이용량을 추정하면 1 ha 당 $53,138m^3$이 된다. 이에 의한 면적 대비 국내 수막재배지(10,746 ha)의 지하수 이용 총량은 약 5.7억 $m^3$이며, 이는 국내 농업용수 지하수 이용량 16.9억 $m^3$의 33.7%에 해당된다. 2012년 2월 9일부터 22일까지 면적 4 ha의 청원지역 배수로에서 측정한 1일 지하수 배출량은 $2,079{\sim}2,628m^3$ 범위(평균 $2,341m^3$)로서, 수막재배 면적 1 ha 당 1일 평균 지하수 배출량이 $585m^3$인 것으로 나타났다. 수막재배 일수 94일을 적용하면, 청원지역에서 2011년~2012년 겨울철에 수막재배에 이용된 지하수 이용량은 $54,990m^3/ha$이다. 이에 의한 면적 대비 국내 수막재배지의 지하수 이용 총량은 약 5.9억 $m^3$이며, 이는 전체 농업용수 지하수 이용량의 약 34.9%에 해당된다. 충주지역에서는 수막재배지 1 ha 당 1일 지하수 배출량이 $805m^3$ 미만일 것으로 추정되었다. 이 지역에서의 2011년~2012년 겨울철 수막재배 일수 108일을 적용하면, 면적 대비 국내 수막재배지의 지하수 이용량은 전체 농업용수 지하수 이용량의 55% 미만일 것으로 추정된다.

• 지질공학
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• 제1권1호
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• pp.54-67
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• 1991

일반적으로 모든 암석은 외경상의 특징과 무관하게 어느 정도의 구조적 및 역학적 이방성을 갖고 있다. 점재하강도지수(point-load strength index : I$_s$)를 이용한 일축압축강도(uniaxial compressive strength, UCS : ${\sigma}_c$)의 추정시, 이들 두 값은 암석이 갖는 취약면구조의 방향에 따라서 그 변화 양상에 차이가 있다. 일반적으로 재하의 방향과 취약면이 이루는 각이 직교 및 평행일 때 ${\sigma}_c$는 최대치를 나타내며, 약 30$^{\circ}$~60$^{\circ}$ 범위에서 값의 변화가 심하다. 이에 대하여, I$_s$의 경우 취약면이 방향에 따라 강도이방성 현상은 ${\sigma}_c$의 경우와 구별된다. 수직 방향으로 채취한 시추 코아에서 수평 방향으로 측정한 직경점재하강도지수(diametral point-load strength index : I$_{sd}$)는 코아의 축방향과 취약면에대한 법선과이루는 각($\beta$)이 0$^{\circ}$에서 90$^{\circ}$로 증가함에 따라 비례하여 증가하는데 반해서, 축점재하강도지수(axial point-load strength index : I$_{sa}$)는 감소하는 경향을 보인다. 청양군 운곡면 일원에 분포하는 호상편마암에서 ${\sigma}_c$와 I$_s$의 관계는 $\beta$가 0$^{\circ}$~40$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sa}$, 40$^{\circ}$~90$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sd}$가 각각 양호한 상관관계를 보여준다. 또한 상관비(K=${\sigma}_c$/I$_s$)는 약 13정도로서 일반적으로 적용되는 비, 24와 상당한 차이가 있다. 이러한 현상은 호상편마암의 구조적 및 역학적 이방성 특성으로 인한 결과라고 판단된다. 한편 맥암류에서 K가 약 23정도로서 일반적인 비 24에 상당히 접근한다. 따라서, 이방성 구조가 뚜렷한 암석에서 상관비 24는 항상 적용할 수는 없으며 일축압축강도시험과 병행 실시하여 적용하는 것이 바람직하다.

• 지질공학
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• 제16권4호
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• pp.411-427
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• 2006

본 연구의 목적은 나주시에 위치하는 시추공 NJ-11호공과 SJ-8호공에서 구간양수시험, 순간충격시험, 수질검층, 공내 TV검층을 실시하여 균열암반내에서 심도에 따른 지하수 유동 특성을 파악하는데 있었다. 본 연구에서는 특히 깊이에 따른 균열암반의 지하수 유동 특성 변화를 규명하기 위하여 단일팩커를 사용한 구간양수시험을 실시하였다. 구간양수시험 결과, NJ-11호공에서는 팩커 설치심도가 가장 깊을 때(56.9 m) 1.6차원정도의 유동차원을 보이고 팩커 설치심도가 얕아 질수록 유동차원이 감소하여 팩커 설치심도 24 m에서는 1차원을 나타내었다. 이는 NJ-11호공에서는 하부에 유동성 균열이 더 균일하게 발달되어 있음을 지시한다. 한편 SJ-8호공에서는 팩커 설치심도가 가장 깊은 50 m 심도에서 1.7차원정도이고, 팩커 설치심도 32 m에서는 1.8차원 그리고 팩커 설치심도 19 m에서는 1.4차원을 나타내고 있다. 이와 같이 팩커 심도에 따라서 유동차원이 달라지는 것은 균열암반에서 심도에 따라 유동성 균열의 발달정도가 달라지기 때문으로 해석된다 구간양수시험분석에 의하면, 균열암반의 일반적인 수리적 특성을 잘 대변하는 Moench(1984)의 이중공극모델이 대체로 잘 들어맞는다. 수질검층에 의하면, 심도가 깊어질수록 지온이 증가하고 물-광물반응에 의해서 pH가 높아지며, 지하수흐름에 따라 용존산소량은 감소하는 일반적인 경향성을 보여주고 있다. 그리고 대부분의 균열대 구간에서 전기전도도가 증가하고, 용존산소량이 감소하는 경향성을 보여주었다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.1-20
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• 2004

본 연구는 2000년 시드니올림픽사이트의 해안가를 따라 인위적인 매립으로 인한 지하수 내 수리화학적인 특징을 규명하는데 그 목적이 있다. 올림픽게임지역을 3개의 지역, 즉 간척지역(reclaimed area, 과거에는 강구하였으나 폐기물로 매립되어 있으며 현재는 조수간만 보다 높은 지역), 매립지역(landfill area, 해수면 위에 폐기물을 매립한 지역), 그리고 자연 상태지역(non-infilled area, 폐기물의 매립이 전혀 없었던 지역))으로 나누어 조사하였다. 또한 시추공 심도별로 심부시추공, 천부시추공 및 스텐드파이프로 구분하여 상대적인 농도들의 거동을 상오 비교하였다. 그 결과 간척지역 내 지하수는 Na, K 그리고 Mg 이온이 지배적이지만 매립지역은 Na 그리고 K가 지배적인 이온이다. 또한 간척지역 및 자연 상태지역의 지하수는 Mg 및 Ca 농축이 특징이지만, 매립지역은 K 및 $NO_3$의 농축이 특징이다. 그러나 시추공심도 별로 살펴보면 심부시추공 지하수는 Na와 Mg가 지배적이지만 천부시추공 및 스텐드파이프 지하수는 Na와 K가 지배적인 원소로 나타났다. 간척지역, 매립지역 그리고 자연 상태지역 지하수 내 전기전도도와 중금속 농도와는 명확한 상관관계를 보여 주지 않는다. 간척지역 및 자연 상태지역과 비교 시 매립지역 지하수의 Fe 및 Mn의 농도는 pH가 감소함에 따라 현저히 증가하는 양상을 보여준다. 심부시추공과 천부시추공 지하수 내 평균 전기전도도 값은 스텐드파이프보다 높지만 스텐드파이프 지하수 내 전기전도도 값의 최대 및 최소 값은 현저한 차이를 보이는데 이는 국부적인 공동의 영향으로 사료된다. 심부시추공, 천부시추공, 그리고 스텐드파이프 지하수 내 pH 대비 중금속(Cu, Pb, Zn, Cr) 농도사이의 상관관계는 없었지만 이들 지하수 내 Fe와 Mn은 pH가 감소하면 농도가 증가하는 양상을 보여준다. 지하수 내 농축된 중금속 농도는 매립된 폐기물의 성상과 밀접한 관계를 보이며 해안가를 따라 매립되어 있는 지역의 토양 내 중금속의 용출은 주변 환경에 대한 잠재적인 환경위험을 결정 시 중요한 역할을 한다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.29-46
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• 2004

균열을 따른 지하수 유동은 균열 기하양상에 의해 속도와 유동형태가 결정되므로, 암반 내 지하수 유동특성 해석 시 유동경로 역할을 하는 균열의 기하양상을 정확하게 파악하는 것은 중요하다. 그러나, 실제 현장규모에서는 노두의 불연속적 분포와 지표 하 정보의 연속적 획득이 불가능하기 때문에 전체적인 균열 정보를 얻기 어렵다. 따라서, 해석대상 균열 전체양상을 표현할 수 있는 방법의 개발이 요구된다. 이 연구는 퓨리에 변환을 토대로 해석대상 균열의 전체 기하양상을 파악하는 방법을 개발하고자 새로운 접근을 시도하였다. 시추코아로부터 해석대상 균열을 따라 시료를 채취한 후, 각 시료별로 퓨리에 변환을 통해 거칠기 구성성분 중 영향력이 큰 성분을 선택하였다. 그리고, 선정된 성분들을 평균하여 평균 스펙트럼을 구하였다. 평균 스펙트럼은 각 시료의 모든 성분을 포함하고 있으므로, 해석 대상 균열의 거칠기 성분 중 대표성분을 나타낸다. Low pass filtering을 수행한 후, 퓨리에 역변환을 실시하여 평균화 된 전체 균열의 거칠기 형상을 재현하였다. 재현된 거칠기 형상 또한 각 시료의 전체 기하특성을 포함하는 해석대상 지표하 균열의 대표적 거칠기 양상을 나타내는 것이다. 또한, 이는 규모확장을 통한 균열 전체의 거칠기 양상을 의미하는 것이다. 해석대상 균열을 따른 투수계수 특성을 파악하기 위해 재현된 거칠기 양상을 바탕으로 균열모델을 구성하였다. 투수계수는 균열 기하특성을 최대한 반영하여 정확한 투수계수를 구할 수 있는 균질화 해석법을 통해 산정 하였다. 해석결과는 $10^{-4}{\;}and{\;}10^{-3}{\;}cm/sec$ 범위의 투수계수 분포를 보이는데, 이는 큰 규모의 균열을 따른 투수계수 값이라 할 수 있다. 이러한 시도는 전술한 바와 같이 제한된 단속적 균열정보를 이용해 해석대상의 균열전체에 대한 기하양상은 물론 투수계수를 산정 할 수 있는 방법이 될 것이다.도는 매립된 폐기물의 성상과 밀접한 관계를 보이며 해안가를 따라 매립되어 있는 지역의 토양 내 중금속의 용출은 주변 환경에 대한 잠재적인 환경위험을 결정 시 중요한 역할을 한다.로 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 오염 지도에 근거하여 산출된 복원 물량에 대하여 토양세척법을 이용하는 경우 복원 비용을 산출하였으며, 이와 같은 자료는 고로폐광산 주변 오염 토양에 대한 실제 복원 공정의 설계에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.om the sampling and analytical procedures. There is a cost involved in order to improve the precision of sampling and analytical methods so as to decrease the degree of measurement uncertainty. The economical point of compromise in an investigation planning can be achieved when the allowable degree of uncertainty has been set before-hand. The investigation can then be planned accordingly not to exceed the uncertainty limit. Furthermore, if the measurement uncertainty estimated from the preliminary investigation can be separated into sampling and analytical uncertainties, it can be used as a criterion where the resources for the investigation should be allotted cost-effectively to reinforce the weakest link of

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.533-545
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• 2015

음용수 및 생활용수로 이용되고 있는 농촌 지역 천부대수층 음용지하수를 대상으로 계절적·공간적 수리지화학적 특성과 수질 저하 원인을 분석하였다. 지하수 관정이 설치된 대수층은 지표로부터 전답토, 풍화토, 풍화암, 기반암으로 구성되어 있으며 음용지하수의 대부분은 풍화토와 풍화암에 형성된 지하수가 이용되는 것으로 조사되었다. 음용지하수의 지화학적 유형은 대부분 오염물로 분류되고 있는 NO₃⁻와 Cl⁻ 이온의 영향을 받는 것으로 보이며 또한 상류로부터 유출된 오염물들이 하류 방향으로 이동하면서 불규칙적으로 분포하는 오염원에 의해 농도 증가가 일어나고 있는 것으로 나타났다. 음용지하수내 주 양이온 성분은 계절에 따라 큰 변화를 보이지 않으며 NO₃⁻와 Cl⁻ 성분은 배경 지하수에 비해 고농도 분포를 보여 외부로부터의 오염원 유입을 나타내주고 있다. 전기전도도 변화에 따른 주요 오염물 농도는 양의 상관관계를 보여 지하수 수질에 주요 오염물들의 영향이 크게 작용하고 있는 것을 보여준다. 오염물질 상관성 분석과 Ternary plot 분석 결과, 유기질 비료 내 오염물 성분은 음용지하수의 NO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻와 양의 상관관계를 보여주어 유기질 비료가 음용지하수내 주 오염원임을 보여준다. 또한 유기질 비료의 NO₃⁻와 Cl⁻과 함께 가축분뇨 등 다른 오염원에 의해 추가적으로 발생된 SO₄²⁻가 수질을 저하시키는 주요 요인으로 분석되었다. 음용지하수 및 오염원내 포함되어 있는 오염물질 성분은 농도 분포에 있어 차이가 크지만 각각의 음용지하수를 구성하는 성분 비율 특성 그리고 오염물질 상호간의 상관성 분석을 이용하게 되면 음용지하수 수질 저하 요인 분석에 매우 유용한 정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.471-482
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• 2008

이 연구는 충남 연기군 원성리에 소재하고 있는 안티몬공장에서 산업폐기물로 발생된 안티몬 폐기물을 매립지의 토양수, 인접하천수, 인근마을 지하수에서 안티몬을 포함한 일부 중금속에 의한 오염특성을 밝히고자 수행되었다. 하지만 현재 매립지는 수년전에 폐기물은 수거하여 다른 지역으로 옮긴 후 복토된 상태이다. 본 연구를 위하여 조사지역에서 지하수, 하천수, 토양수 총 35점을 채취하였고 대조마을에서 2점의 지하수를 채취하였다. 연구결과 매립지 농지의 토양수에는 안티몬의 농도가 대조마을 지하수보다 훨씬 높은 $48.75{\sim}74.81\;ppb$의 범위를 보여, 이는 주요 선진국 음용수 수질 기준치를 최고 수 십 배 상회한다. 매립지와 접한 하천수 3지점, 마을지하수의 1곳, 안티몬공장내 지하수 1점에서도 안티몬의 농도가 비교적 높게 검출되었다. 철, 망간 등의 중금속이 토양수 및 하천수에서 최고 6.5 ppm, 7.3 ppm으로 매우 높은 값을 보인다. 그러나 그 외 중금속은 일부 토양수, 하천수, 지하수에서 대조마을 지하수보다 높은 값을 보이지만 수질기준치에 비해 상당히 낮은 같을 보인다. 모든 물 시료의 화학적 유형은 Ca-$HCO_3$ 유형에서 Ca-($Cl+SO_4+NO_3$) 유형까지 넓게 분포한다. 토양수가 Ca - $SO_4$의 유형을 보이는 것은 안티몬이 매립되었던 폐기물의 환산화물의 함유에 기인하는 것으로 보인다. 일부지하수는 칼륨과 질산염 성분의 높은 값을 보여 비료와 생활오염물질에 의한 오염을 보인다. 결론적으로 폐기물을 매립지의 복토층 아래 토양내 아직도 상당량 안티몬 등 중금속이 존재하며, 이들이 인근 하천 및 지하수를 오염시키고 농작물까지 영향을 미칠 수 있으므로 적절한 방재 대책을 세워야 할 것이다. 본 연구는 국내 안티몬 폐기물에 의한 수질오염사례에 대한 최초의 연구결과로 환경부에서도 국가적 수질관리 차원에서 안티몬에 대한 대책을 세워야 할 것이다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.415-422
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• 2008

강변여과수 개발예정지역인 낙동강과 밀양강의 합류지점에 위치한 김해시 딴섬 지역에 형성된 지표면하 $25{\sim}35\;m$ 구간의 고투수성 누수 피압대수층 내 수리전도도의 규모종속효과를 규명하기 위해 양수시험이 수행되었다. 양수시험 시 관측정은 양수정(PW)을 기준으로 남서 방항(MW1, MW2), 북동 방향(MW3, MW4)에 2 m와 5 m 간격으로 개발되었다. 양수시험은 $2,500\;m^3/day$의 양수율로 수행되었으며, 양수 후 경과시간에 따른 수위변화 자료를 AQTESOLV 3.5 프로그램에 입력하여 수리전도도를 산정하였다. 양수정에서 산정된 수리전도도는 $1.745{\times}10^{-3}\;m/sec$ 이었으며, 양수정과 MW1 공 사이의 수리전도도는 $2.452{\times}10^{-3}m/sec$, 양수정과 HW2공 사이의 수리전도도는 $2.161{\times}10^{-3}m/sec$, 양수정과 MW3 공 사이의 수리전도도는 $2.270{\times}10^{-3}m/sec$, 양수정과 MW4공 사이의 수리전도도는 $2.591{\times}10^{-3}m/sec$로 산정되었다. 양수정과 관측정의 이격거리(d)에 따른 수리전도도(K) 증가함수는 남서 방향(PW-MW1-MW2 라인)에서는 logK = 0.0693logd - 2.671, 북동 방향(PW-MW3-MW4 라인)에서는 logK = 0.0817logf - 2.655로 추정되었다. 양수정을 기준으로 남서 방향과 북동 방향 대수층에서의 이격거리에 대한 수리전도도 증가함수는 유사하였다. Schulze-Makuch et al. (1999)의 규모지수 산정방법을 적용하여, 시험대수층의 시험부피에 대한 수리전도도의 규모지수를 산정하였다. 본 시험대수층의 규모지수는 0.15로서 낮게 나타났으며, 이는 시험대수층이 고투수성 자갈층으로서 불균질성이 매우 낮음을 의미한다. 양수시험에 의해 산정된 투수량계수, 양수시험 시 최대수위변화, 양수정과 관측공 간의 거리 및 양수율에 의해 산정된 영향반경은 남서 방향 7.148 m, 북동 방향 6.912 m로 산정되었다. 양수정에서 영향반경까지의 수리전도도 증가율은 남서 방향 1.40배, 북동 방향 1.49배 정도로서 본 시험대수층 매질의 불균질성이 북동 방향에서 약간 높은 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.111-122
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• 2014

지반에 대한 정확한 이해를 위해 비교란 시료의 채취를 통한 실내실험이 필수적이며, 사질토 지반의 비교란 시료 채취는 인공동결공법에 의한 방법이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은 유사한 상대밀도를 가지는 동결-융해시료와 비동결시료의 비배수 삼축압축실험을 이용한 강도평가와 실험과정에서 측정한 압축파와 전단파 속도의 특성변화를 관찰하는 것이다. 인공동결공법에 의해 채취된 사질토 동결 시료를 모사하기 위해 주문진 표준사를 이용하여 수중강사법으로 60%와 80%의 상대밀도를 가지는 동결시료와 비동결시료를 조성하였다. 동결된 시료는 삼축압축실험용 페데스탈에 거치하여 자연융해하면서 1분 간격으로 시료의 온도를 측정하였다. 시료가 완전히 융해된 후 비동결시료와 동일한 방법으로 실험을 실시하였으며, 포화, 압밀, 전단과정에서 연속적으로 압축파와 전단파를 측정하여 속도를 산정하였다. 실험결과, 동결시료는 비동결시료에 비하여 축차응력과 전단강도는 감소하는 결과를 보였지만, 내부마찰각은 동결-융해의 여부와 상관없이 일정한 값을 나타내었다. 압축파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 약 1800 m/s까지 증가하여 수렴하였으나, 압밀과정과 전단과정에서는 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 전단파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 감소하였고, 압밀과정과 전단과정에서는 시료가 받는 유효응력의 변화에 따라 거동하였다. 실험과정에서 압축파 속도는 상대밀도와 동결-융해여부에 상관없이 유사한 경향을 나타내었으나, 전단파 속도는 같은 상대밀도를 가지더라도 동결-융해시료가 비동결시료에 비해 작은 값을 나타내었다. 본 연구는 동결-융해시료와 비동결시료의 삼축압축실험 결과와 탄성파 특성을 비교함으로써 향후 인공동결공법으로 채취된 비교란 동결시료의 강도평가를 위한 예비실험으로 의의가 있다.