3.3.1 공시체의 준비
공시체의 성형 방법에는 수중낙하법, 습윤다짐법, 진동다짐법, 공중낙하법 등이 있다.
시료의 성형방법 또한 액상화 강도에 어느정도의 영향을 미치는 인자 중 하나로써 영 향이 크다. 이에 본 연구에서는 세립분의 분리를 막기 위해 진동다짐법 한 가지만 이 용하여 실험을 진행하였다.
공시체의 크기는 직경 50mm, 높이 100mm로써 먼저 하부에 멤브레인을 씌우고 O-ring으로 봉한다. 그리고 진공성형상자(forming jacket)을 하부페디스털과 결합시킨 다. 그 다음 멤브레인을 진공성형상자에 씌운 후 진공압을 가해 멤브레인을 진공성형 상자에 밀착시킨다.
시료는 총 5층으로 나누어 그림 3.3과 같이 낙하고가 없이 5층 또는 여러층으로 나 누어 낙하, 퇴적을 시키고 각 층마다 네 방향에서 성형상자에 약간의 타격을 하여 주 어서 필요로 하는 상대밀도에 맞추어 공시체를 성형하였다.
그림 3.3 공시체 성형방법(이수근, 2009)
3.3.2 포화 및 압밀
필요한 상대밀도로 시료를 성형한 후 상부페디스털을 감싼 후 하부와 마찬가지로 O-ring과 멤브레인으로 밀착시킨다. 그리고 시료에 진공압을 가한 후 성형상자를 제 거, 압력실을 조립하고 물을 채운다. 물이 완전히 시료에 잠기면 그림 3.18과 같이 이 중부압법을 사용하여 시료를 포화시킨다.
3.3.3 반복 전단응력비(CSR; cyclic shear stress ratio)
반복전단응력비는 일정 반복 전단응력을 초기 유효 구속응력으로 나눈 값이다. 진동 대시험이나 단순전담시험에 대한 CSR은 수평면에 작용하는 반복 전단응력()을 연 직 유효 압밀응력(′)으로 나눈 값으로 정의 된다. 즉,
′
식(3.1)
반면에 등방 압밀된 반복삼축시험에 대한 CSR은 최대 반복 전단응력()을 등방 압밀응력(′)으로 나눈 값으로 정의된다.
′
식(3.2)
그림 3.4 반복삼축시험시 포화단계 입력라인 모식도(이수근, 2009)
41
-3.3.4 반복삼축시험
압밀이 종료된 후 배수밸브를 잠그고 간극수압측정 밸브를 연 후 비배수 반복삼축시 험을 실시하였다. 반복삼축시험에 있어서 진동주기의 경우 점성토 또는 진동주기가 커 짐에 따라 전단강도가 높게 평가되는 것으로 알려져 있지만 순수한 모래를 대상으로 한 반복삼축시험에 있어서 큰 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다.
진동하중은 응력제어방식을 이용하였고, 사용된 진동파형은 정현파(Sine파)형이다. 그 리고 액상화의 발생 시점은 과잉간극수압이 시료내 유효응력과 같아지는 시점, 즉 유 효응력이 0이 될 때 액상화가 발생하는 것으로 간주하였으며 이는 간극수압과 구속압 의 비가 95%이상이고 양진폭 변형률이 5%이상이 되는 시점이다.
아래의 표 3.2는 실험의 조건들을 나타낸다.
표 3.2 반복삼축 시험조건
시료 세립분
함유량(%) 상대밀도 축차응력
(kPA)
재하속도 (
)유효구속압 (kPa)
SP 0
40 30 40 50
0.1 100 55 40 50 60
70 50 60 70
SW
0
40 50 60 70
0.1 100 55 55 60 70
70 60 70 80
10
40 35 40 45 55 35 40 45 70 40 45 50
20
40 30 40 50 55 30 40 45 70 35 40 45
30
40 30 35 40 55 30 35 40 70 30 35 40
제 4 장 반복삼축시험의 결과 4.1 반복삼축시험의 결과
반복삼축시험의 결과는 일반적으로 반복횟수에 대한 축차응력(′)과 과잉간극수압 (), 축변형률, 응력비 등으로 표시하며, 상대밀도별로 시험결과를 다음과 같이 정리하 여 나타내었다. 본장에서는 대표적으로 상대밀도 70%와 세립분 함유량이 0%, 20%일 때의 경우만 수록하였다.
4.1.1 SP - 세립분 함유율 0%, 상대밀도 70%
그림 4.1 ∼ 그림 4.5는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa 일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 77회부터 양진폭변형률이 5%룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.1 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa)
43
-그림 4.2 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.3 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.4 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.5 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 50kPa, 구속압 100kPa)
45
-그림 4.6 ∼ -그림 4.10는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 8회부터 양진폭변형률이 5%룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.6 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.7 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.8 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
47
-그림 4.9 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.10 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.11 ∼ 그림 4.15는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 2회부터 양진폭변형률이 5%룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.11 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
49
-그림 4.12 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.13 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.14 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.15 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
51
-4.1.2 SW - 함유율 0%, 상대밀도 70%
그림 4.16 ∼ 그림 4.20는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 101회부터 양진폭변형률이 5%
룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.16 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.17 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.18 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
53
-그림 4.19 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.20 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 60kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.21 ∼ 그림 4.25는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 18회부터 양진폭변형률이 5%
룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.21 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
55
-그림 4.22 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.23 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.24 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.25 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 70kPa, 구속압 100kPa)
57
-그림 4.26 ∼ -그림 4.30는 세림분 0%, 상대밀도 70% , 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 4회부터 양진폭변형률이 5%룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.26 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.27 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.28 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa)
59
-그림 4.29 축변형률과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.30 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 0%, 상대밀도 70%, 축차응력 80kPa, 구속압 100kPa)
4.1.3 SW - 세립분 함유율 20%, 상대밀도 70%
그림 4.31 ∼ 그림 4.35는 세림분 20%, 상대밀도 70% , 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 24회부터 양진폭변형률이 5%
룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.31 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa)
61
-그림 4.32 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.33 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.34 축변형률과 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.35 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 35kPa, 구속압 100kPa)
63
-그림 4.36 ∼ -그림 4.40는 세림분 20%, 상대밀도 70% , 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 10회부터 양진폭변형률이 5%
룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.36 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.37 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.38 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa)
65
-그림 4.39 축변형률과 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.40 유효구속압과 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 40kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.41 ∼ 그림 4.45는 세림분 20%, 상대밀도 70% , 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa일 때의 결과 그래프를 나타내고 있다. 반복횟수 2회부터 양진폭변형률이 5%룰 넘어 액상화가 발생하였다.
그림 4.41 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa)
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-그림 4.42 반복횟수와 축변형률 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.43 반복횟수와 각극수압비 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.44 축변형률과 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa)
그림 4.45 반복횟수와 축차응력 관계(세립분 20%, 상대밀도 70%, 축차응력 45kPa, 구속압 100kPa)
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