In this study, we conducted verification of key influencing factors during cone penetration testing using the developed Mini Cone Penetration Tester (Mini-CPT), and compared the experimental results with empirical formulas to validate the equipment. The Mini-CPT was designed to measure cone penetration resistance through a Strain Gauge, and the resistance values were calibrated using a Load Cell. Moreover, the influencing factors were verified using a model ground constituted in a soil box. The primary influencing factors examined were the boundary effect of the soil box, the distance between cone penetration points, and the cone penetration speed. For the verification of these factors, the experiment was conducted with the model ground having a relative density of 63.76% in the soil box. It was observed that the sidewall effect was considerably significant, and the cone penetration resistance measured at subsequent penetration points was higher due to the influence between penetration points. However, within the speed range considered, the effect of penetration speed was almost negligible. The measured cone penetration resistance was compared with predicted values obtained from literature research, and the results were found to be similar. It is anticipated that using the developed Mini-CPT for constructing model grounds in the laboratory will lead to more accurate geotechnical property data.
The cone penetration test(CPT) has gained its popularity in site characterization indebted by its reliability, speed, economy, and automatic measurement system since its development in the 1930s. The CPT results, commonly consisting of cone tip resistance, sleeve friction, and pore water pressure measurements, allow us to classify soils as well as to reveal their engineering characteristics. The site condition at which the CPT is allowable is often dependent on the capacity of a CPT system. In Korea, it has been considered that the CPT could be appled only to soft soils in most cases because CPT systems available for stiff soils are very rare due to their expensive procurement and maintenance cost. Luoisiana Transportation Research Center(LTRC) has developed and implemented a field-rugged continuous intrusion miniature cone penetration test(CIMCPT) system since the late 1990s. The miniature cone penetrometer has a sectional cone area of $2cm^2$ allowing system capacity reduction compared to the standard $10cm^2$ cone penetrometer. The continuous intrusion mechanism allows fast and economic site investigation. Samsung Engineering & Construction has recently developed and implemented a similar CIMCPT system based on its original version developed in LTRC. The performance of the Samsung CIMCPT system has been investigated by calibration with the standard CPT system at a well-characterized test site in Pusan, Korea. In addition, scale effect between the miniature cone penetrometer and the standard cone penetrometer has been investigated by comparing the field test results using the both systems.
본 연구에서는 소형콘의 관입저항력을 이용한 점토의 액성한계를 측정하기 위하여 카올리나이트 점토와 벤토나이트 점토의 비율을 다양하게 혼합한 점토흙에 대하여 함수비와 소형콘의 관입저항력을 조사하고 기존의 동적(Casagrande 시험법) 및 정적(Fall cone 시험법) 액성한계 시험결과와 직접 비교하였다. 비교결과 다양한 점토흙의 함수비에 따른 관입저항력 관계곡선에서 변곡점이 형성된다는 것을 파악하였으며 이 때의 함수비가 정적액성한계(Fall cone)시험법에 의한 액성한계 값과 매우 유사함을 파악하였다. 변곡점이 형성된 점에서의 소형콘의 관입저항력은 약 0.2kPa로 나타났으며 이 때 의 함수비가 점토흙의 액성한계를 나타낸다는 것을 확인하였다. 이와 같은 연구결과를 토대로 향후 점토의 액성한계를 파악하는데 본 연구에서 조사된 0.2kPa의 소형콘의 관입저항력이 유용한 지표가 될 수 있다는 사실을 파악하였다. 또한 소형콘의 관입저항력을 이용한 액성한계 시험법을 제시하였다.
본 연구에서는 휴대형 동적콘관입시험(DCPT)을 활용하여 손상된 보강토옹벽의 피해원인을 규명하고 대책방안을 마련한 총 6곳의 현장사례를 검토하여 휴대형 동적콘관입시험의 현장 적용성을 평가하였다. 현장에서는 하부 로트의 결합 연장을 통하여 6m 이상의 지반조사가 가능하도록 개량된 동적콘관입시험기를 사용하였으며, 그 결과를 표준관입시험 결과와 비교하여 상관 관계를 분석하였다. 다양한 현장 적용사례 분석을 통하여, 휴대형 동적콘관입시험이 손상된 보강토옹벽 현장에서의 적용이 매우 편리하며, 연속적으로 개략적인 지반강성을 파악하여 옹벽의 피해원인을 규명하고 안정성을 확인하는데 큰 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 동적콘관입시험 및 표준관입시험 결과를 비교, 분석해 본 결과, 사질토 지반에서는 N≒(1/3~2/3)·Nd 정도의 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.
134 Dutch cone (mechanical cone) and 9 piezocone (electronic cone) penetration tests have been performed in the southwestern part of Korea. In general, Dutch cone results may be different from that of piezocone due to the difference in structure of the cones. 6 Dutch cone and piezocone test data which were obtained at the same point respectively, were analyzed and plotted in soil classification chart proposed by Robertson et. al.(1986, 1990). Cone factors of Dutch cone and piezocone test empirically have been determined using laboratory and field vane test results. Using this cone factors, it was shown that there was good correlation between shear strength estimated using cone resistance and that of laboratory test and field vane tests. It was found that there was a good correlation between cone resistance from Dutch cone and that from piezocone. Relationship formula was also suggested. Dutch cone test provides a useful means for stratigraphic profiling in large project and has some advantage over piezocone in particular situations, such as very soft clay ground and dredged area.
In the design and construction of the coastal/offshore structures, it is very important to evaluate the geotechnical characteristics of marine soils, which support the structures. Although the offshore site investigation is much more difficult than onshore, safe and precise jobs have not been accomplished in Korea because of the insufficiency of the test equipments especially for the site with deep water depth. The main objective of this study is to develop a new type of marine cone penetration testing(CPT) system, which can be utilized to even deep sea and high depth of soil layer. The system is one of seabed types and employs the conventional cone, which shows more reliable results than miniature cone. The most important parts of the marine CPT including continuous rod system, cone penetration system with wheel drive, automatic cone rod assembly/dissembly system etc., were designed and manufactured. Some tests to verify the developed marine CPT system were performed at both onshore and offshore sites as well as mechanical test in laboratory. The test results show the consistent and promising performance of the new equipment, and thereafter the system would be applicable to various sites with practical/economical advantages.
비탈면의 유실, 붕락사고 등 비탈면에 대한 안정성을 파악하기 위해서 지층의 구성상태, 역학적 특성 등의 지반정보 파악이 필요하다. 이러한 지반정보를 파악하기 위해서 일반적으로 표준관입시험(SPT) 및 콘 관입시험 등이 널리 이용되고 있다. 대부분이 급경사로 이루어지고 진입로가 없는 비탈면에 대한 접근성 문제로 표준관입시험이 널리 활용되지 못하고 있다. 이러한 단점을 보완할 수 있는 있는 휴대용 장비인 Drop Cone Penetrometer(DCP)를 이용한 조사도 여러 가지 문제로 제한적으로 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비탈면 현장접근이 용이한 휴대용 시추기와 동적콘관입시험 모듈을 개발하고, 개발된 동적콘관입시험기를 이용한 결과와 동일 현장에서 수행한 표준관입시험값과 상관성을 분석하였다. 에너지전단율로 보정된 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 상관식은 Nd' = 3.13 N'으로 나타났다.
콘관입시험결과를 이용하여 널말뚝의 관입속도를 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 특히, 널말뚝의 시공에 따른 자유길이를 고려하여 널말뚝의 횡방향 진동에 따른 에너지 손실량을 정량적으로 평가하고 이를 해석 프로그램에 반영함으로써 초기 관입깊이에 대하여 말뚝의 관입속도를 과대하게 예측하는 것을 극복하고자 하였다. 개발된 프로그램에 의한 관입속도 계산결과를 기존의 현장시험결과와 비교분석하였는데 총 12m의 관입깊이에 대하여 예측한 관입속도값은 실측값의 $47%{\sim}120%$ 범위였으며 관입깊이가 작을수록 실측값과 예측값의 편차는 작았다.
The cone penetration test(CPT) has been increasingly used for in situ site characterization. However, the use of CPT is often limited due to specific site conditions depending on the cone size, geometry, and capacity of the CPT system used. In South Korea, it has generally been considered that the CPT could be satisfactorily performed only in soft soils. Louisiana State University/ Louisiana Transportation Research Center has implemented a field-rugged continuous intrusion miniature cone penetration test (CIMCPT) system since the 1990s. The miniature cone penetrometer of the CIMCPT system has a cross-sectional cone area of $2cm^2$ allowing finer soil profiles compared to the standard $10cm^2$. The reduced cross-sectional area also enables a system capacity reduction leading to cost saving and ease in maintenance. In addition, the continuous intrusion mechanism allows fast and economic site investigations. Samsung C&T Corporation has recently implemented a similar CIMCPT system. In this study, case studies on the field application of Samsung CIMCPT system for the last 2 years are presented to illustrate its performance investigation and its usefulness and limitation. Results of the case studies show that the CIMCPT system can be applied to soils with cone tip resistance($q_c$) values up to about 30MPa and allows a reliable and useful way to characterize soft soils. The results also show that the rod buckling limits the investigation depth by the system and the large contact pressure of the CIMCPT truck prevents the use of the system at sites with soft surface soils. According to the results of the case studies, the Samsung CIMCPT system has been being upgraded with a miniature cone with a longer rod, a crawler-type transportation system, a pre-boring system, and so on.
제체 재료의 다짐 불량에 의한 내부 침식은 국내 제방의 주요 붕괴 원인으로, 제방의 안전진단에 있어서 제체의 다짐 상태 평가는 매우 중요한 점검 사항이다. 본 연구에서는 제체의 다짐상태 평가 시 동적 콘 관입시험의 현장 적용성을 검증하기 위해 대표적인 다짐평가 기법인 평판재하시험에 대해 상관관계를 분석하였다. 시험 부지의 지반 특성 및 토층 심도를 파악하기 위해 표준관입시험을 6회 수행하였다. 평판재하시험 15회, 동적 콘 관입시험 47회 수행 후 크리깅(Kriging) 기법으로 공간분포를 얻었다. 평판재하시험의 공간분포와 일정 관입깊이에서의 동적 콘 관입시험 공간분포 간의 피어슨 상관 계수를 계산하였다. 평판재하시험의 지지력과 관입 깊이 5cm, 10cm, 15cm에서의 동적 콘 관입시험의 타격횟수는 약한 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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