점토지반의 압밀계수에 대한 이방성을 연구하기 위하여 인공퇴적점토시료로서 Rowe형 압밀시험기와 재래식 일반 압밀시험기를 이용하여 일련의 압밀시험을 수행하였다. 시험결과 Rowe형 압밀시험기에 의해서 구한 내향수평압밀계수는 일반 압밀시험기에 의한 연직 압밀계수의 약 2배이었다. 또한, 연직모래배수재의 설치로 인한 스미어 영향은 과압밀응력범위에서 특히 크며 압밀응력이 증가할수록 감소하였다.
In this study, a consolidometer for radially inward drainage under constant rate of strain (CRS) loading was developed. Theoretical solutions for determining the effective vertical stress and the coefficient of consolidation from the test result were also proposed. Reconstituted kaolinite samples which were consolidated up to 130 kPa were used to verify the developed consolidometer and the theory. Comparative experiments with CRS loading and incremental loading (IL) were carried out in radially in ward drainage as well as vertical and radially outward drainage. The results obtained from the developed CRS loading test agreed consistently with those of the conventional incremental loading test according to drainage directions. And the effect of drainage direction and drain diameter to consolidation characteristics was also evaluated. From the test results the applicability and the reliability of the suggested method were verified.
일반적으로 일차원 압밀상태에 있는 정지토압계수 $K_0$값은 삼축시험에서 구해지지만, 압밀중의 간극수의 흐름이 방사류이고, 공시체의 변형이 3차원적이므로, 얻어진 값의 신뢰성에는 의문이 있다. 여기서는, 일차원 압밀시험기를 개량하여, 압밀링 중앙높이에 배치한 압밀링 요소를 토압감지부로 하며, 감지부 중앙에서는 간극수압을 측정하였다. 내경 6cm의 압밀링은 부동(浮動)링 형식으로 높이 4cm의 공시체 중앙높이가 항상 같은 위치를 유지하는 구조이다. 직경 6cm의 공시체와 샘플링후 시료변형을 고려한 압밀링 내경보다 직경이 약간 작은 공시체에서 얻은 압밀종료시의 $K_0$값은 공시체직경과 압밀압력에 상관없이 거의 0.5를 나타내었다.
Dredged and reclaimed soft clays form slurry state which is very high water content and very low shear strength, experience large self-weight consolidation, nonlinear compressibility and permeability phenomenon would take place. In this case, a material functions which represent variety effective stress-void ratio-permeability relation (especially very low effective stress), are should be determined to predict nonlinear finite strain consolidation phenomenon forehand In this study, large slurry consolidometer with a 380mm diameter and a 1400mm height which is able to consolidation and permeability test, was developed to determine material function of very soft clay with a 500% initial water content clay, self-weight consolidation and low stress level consolidation (1Kpa, 3Kpa, 6Kpa, 12Kpa) was conducted and after each consolidation step permeability test also conducted. after final consolidation step, a constant rate of strain consolidation was conducted with undisturbed sample obtained from the large consolidometer. On the above result, material function was determined and laboratory test was modelled to evaluate its validity, numerical analysis on th field was compared to other method.
본 연구에서는 방사내측배수 조건하에서 일정변형률 압밀시험을 실시할 수 있는 실내시험용 압밀실을 개발하였다. 또한 이를 분석하고 관련 압밀특성을 결정할 수 있는 이론해를 제안하였다. 성형 카올리나이트를 이용하여 개발된 시험기에 의한 방사내측 일정변형률 압밀시험과 더불어 비교 대상이 되는 방사내측배수, 연직배수와 방사외측배수에 대한 단계재하 압밀시험과 방사외측배수 및 연직배수 일정변형률 시험을 실시하였다. 이를 통하여 개발된 방사내측배수 일정변형율 시험기의 결과들이 타 실험방법의 결과들과 일치할 뿐만 아니라, 시료 교란 효과가 줄어든 안정적이고, 신뢰성 높은 결과를 제시하는 것을 확인하였다.
일정변형속도 압밀시험(CRS)을 이용하여 점성토의 팽창지수 산정 특성을 조사하였다. CRS압밀시험에서 재하단계의 변형률은 0.05%/min와 0.03%/min을 적용하였으며, 재하단계에서는 재하단계의 변형속도의 1/1, l/5, 1/10, 1/15에 해당하는 변형속도를 적용하였다. 표준압밀시험과 비교하여 팽창지수를 산정한 결과 1/5∼1/10정도의 변형속도를 적용했을 때 서로 유사한 팽창지수가 산정되었다. 또한, 유효응력과 과잉간극수압비의 관계에서 교차점이 존재함을 알았으며 이 교차점을 기준으로 변형속도에 의존적인 부분과 비의존적인 부분이 존재함을 알 수 있었다.
준설매립 및 연약지반 처리에 있어 압밀촉진 공법들에 대한 연구가 활발하다. 본 연구에서는 초음파를 사용하여 압밀촉진을 유발하고자 하였고 그 영향 정도를 실내실험을 통하여 조사하였다. 실내시험은 특별히 제작된 압밀시험기를 사용하였으며 압밀시험 중 초음파를 시료에 직접 가할수 있도록 고안되었다. 압밀시험 재료로는 원심력 시험기를 사용하여 원하는 조건에 맞는 동질의 시료를 제작하여 사용하였으며 초음파 강도, 처리 시간을 달리하여 시험을 실시하였다. 시험결과 초음파가 압밀에 미치는 영향은 큰 것으로 나타났으며 초음파 처리의 영향에 미치는 정도가 시험조건에 따라 다르게 나타났다. 본 연구의 결과를 이용하여 초음파에 의해 압밀촉진을 위한 공법개발의 가능성을 파악하였다.
본 논문에서는 자체 제작한 연직배수재 내부의 열전대 설치 유무에 따라 소형 원형셀과 대형 압밀실험장치를 이용하여 배수재 주변의 압밀 정도를 평가하였다. 동판재료인 열전대로 제작한 연직배수재는 소형 원형셀 장치에 적용하였고, 대형 압밀실험장치에는 연성 와이어로 만든 열전대를 배수재 내부에 설치하여 실험을 각각 수행하였다. 실험결과, 흙 시료는 열의 영향으로 체적 수축이 발생하여, 열을 가하면 침하가 커지고 압밀속도는 더 빠르게 진행되었다. 특히, 불교란 시료의 경우, 배수재 내부에 열을 가하지 않았을 때와 가했을 때의 압밀계수 $C_h$는 각각 3.45와 $3.83m^2/yr$, $K_h/K_s$의 비는 각각 3과 2를 나타내었다. 또한 재성형 시료의 경우, 열을 가하지 않았을 때와 가했을 때의 압밀계수 $C_h$는 각각 2.1과 $2.5m^2/yr$, $K_h/K_s$의 비는 각각 1.75와 1.5를 나타내었다.
One-dimensional Consolidation tests with pore pressure measurement were caried in the ANTE-US consolidometer in order to investigate the effects of loading conditions on consolidation behavior of the soft clay. Undisturbed specimens of a sensitive clay were loaded in load-increment ratioes 0.5, 1.0 and 2.0, and load increment duration of 1, 6, 12, 24 and 48 hours with the application of 40 psi of back pressure. There is no significant effect of load-increment ratio on compression-pressure relationship, but the test with one-hour load increment duration doesn't represent the same results of the standard consolidation test in the sensitive clay.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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