실트질 모래지반의 액상화 특성

2.4.1 실트질 모래지반의 액상화 강도

실트의 함유율에 따른 연구 결과는 상대밀도나 구속압의 영향 이외에 다른 연구결과 들이 있다. 그림 2.10은 실트질 모래를 이용한 실험으로 실트의 함유율이 0～10%까지 는 동적강도비가 감소하다가 10% 이후 60%까지 증가하는 결과를 보여주고 있다. 이 는 함유율 10% 전에는 모래의 입자와 입자가 맞물려 있으나 후부터는 모래 입자가 실 트입자들에 의해 떠있게 된다고 Kaufuman(1982)이 주장하였다.

반면 실트의 함유량이 증가함에 따라 반복응력비의 감소를 주장하는 연구자들도 있 다. 그림 2.11은 실트의 함유량에 따른 반복횟수와 반복응력비의 관계를 나타낸 그래프 이다. Tronsco and Verdugo(1985)등은 실트함유율이 낮을 때가 실트함유일이 높을 때 보다 반복응력비가 더 증가한다고 하였다. 일정한 간극비에서 실트 함유율이 증가할수 록 흙은 팽창보다는 압축적이라고 보게 된다. 보았다. 그림에서와 같이 실트 함유율이 30%에서 10%로 감소함에 따라 반복응력비가 감소하였다. 이는 실트 함유율이 22%, 30% 일 때보다 0～15% 일 때가 세립분의 함유율에 더 영향이 크다는 것을 알 수 있 다.

이 외에도 그림 2.12는 실트함유량이 증가함에 따라 반복응력비가 감소하고 어느 일정 함유량을 기점으로 다시 증가한다는 연구도 있다. Koester(1994)는 상대밀도 50%

이며 모래골격간극비로 만들어진 500여개의 시료를 대상으로 비배수 반복삼축시험을 실시하였다. 그 결과, 세립분 함유율이 20～26%일 때 가장 낮은 반복강도를 나타내고 있으며 좋은 입도분포를 가지는 모래의 경우 세립분 함유율이 20～30%일 때 액상화 강도가 가장 낮다고 판단하였다.

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-그림 2.11 실트함유량의 증가에 따른 반복응력비의 증가(Chang et al. 1982)

그림 2.12 실트함유량의 증가에 따른 반복응력비의 감소(Tronsco and Verdugo, 1985)

그림 2.13 실트함유량의 증가에 따른 반복응력비의 감소 후 증가(Koester, 1994)

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-2.4.2 실트질 모래지반의 입자구조와 한계실트 함유량

실트질 모래 지반을 구성하는 요소로 모래 입자와 실트 입자로 나누어 생각할 수 있 다. Kerbis et al.(1988), Lade et al.(1998)은 비구형 이원 입자 혼합물에서 입자구조는 작은 입자의 양에 따라 달라진다고 하였다.

그림 2.14는 실트의 양과 간극비와의 관계를 보여주는 그림이다. 점A에서 점B까지의 구간은 실트함유량에 최대밀도가 증가한다. 점B는 모래간극이 실트로 거의 채워진 상 태이며 점B에서 점 C구간에서는 작은 입자들에 의해 큰 입자가 떠 있는 상태가 된다.

그림 2.14 이원입자혼합물에서 실트의 함유량에 따른 다른 입자구조의 형태(Kerbis et al., 1988)

Kerbis(1994), Polito(1999), Polito and Martin(2001)은 실트함유량이 0%일 때, 순수 모래 입자로 이루어진 점A와 같은 구조를 모래 골격구조라 하고 순수 모래 지반에 실 트 또는 비소성 세립분의 함유량을 추가시키면 모래 골격 구조에 의해 간극에 생긴다 고 하였다. 이때의 구조를 모래골격구조라 하였다.

그리고 실트의 함유량이 증가하여 비어있는 간극을 다 채우면 모래 입자가 실트 입 자 사이에 머무르게 됨으로써 모래골격구조를 더 이상 유지하지 못하게 된다고 판단하 였다. 점B에서 점C구간에서의 이 골격구조를 실트구조라 하였다.

김욱기 등(2007)은 점토혼합모래에 대하여 모래의 골격구조와 세립분 함유율이 액상 화 강도에 어떤 영향을 미치는지 연구하였다. 활성상태인 점토와 모래를 혼합하여 모 래하나만으로 이루어진 입상구조로부터 세립분이 입자구조를 구성하는 상태에 이르는 다양한 공시체를 제작하여 삼축압축실험을 진행하였다.

그 결과 비배수 반복전단강도는 모래가 골격을 형성하고 있는 세립분 함유율 20%의 영역에서는 모래의 골격구조가 강도발현의 주체가 되며 20%이상에서는 점토매트릭스 구조가 강도발현의 주체가 되어 점토자체의 강도에 의해 지배된다고 하였다. 또한 30% 이상에서의 반복전단강도는 일정하게 나타나 점토와 동일한 강도를 나타낸다고 하였다.

Polito(1999), Polito and Martin(2001)은 모래골격구조를 유지하되 비어있는 간극에 채워질 수 있는 실트의 최대량을 한계 실트 함유량이라 말하였고, Mitchell(1993)은 포 화된 점토와 모래의 혼합토의 중량과 체적관계로부터 식 (2.1)을 유도하였다. 또한 이 를 검증하기 위해 37case의 모래와 5case의 실트를 혼합하여 실험을 진행하였고 그 결 과 혼합산태의 시료 62%가 한계실트함유량의 범위로 25～45% 사이를 보였으며, 25%

이하의 한계실트함유량을 갖는 시료는 없다고 주장하였다. 한계실트함유량은 그림 2.9 에서 점B와 같이 모래구조에서 실트구조로 가는 구간이라고 주장하였다.

한계실트함유량  

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(2.1)

여기서

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_·max : 실트의 최대간극비

_·max : 모래의 최대간극비

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