동적콘관입시험값과 표준관입시험값의 상관성 분석

이봉직(Bongjik Lee),이종규(Jongkyu Lee) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.8

현장 관입시험은 각종 해석과 설계를 위하여 지반공학 분야에서 널리 사용되어 오고 있다. 이중 표준관입시험과 동적콘관입시험이 동적 사운딩에 가장 대표적인 시험들이다. 동적콘관입시험은 원래 노상토의 특성 평가를 위하여 개발되었다. 동적콘관입 시험의 가장 큰 장점은 간편하고 경제적이며, 상부에 견고한 층이 분포하는 연약층과 같은 비선형적인 지역의 지반조건을 빠르게 평가할 수 있는 데 있다. 그러나 시험의 표준화가 되지 않음에 따라 광범위한 사용이 제한되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 대형콘관입시험장비를 이용하여 동적콘관입시험과 표준관입시험값과의 상관성을 평가하였다. 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 회귀분석과 신뢰성 해석을 실시하였으며 그 결과 변환계수는 토질특성에 따라 1.12~1.31 사이에 분포하는 것으로 나타났다. In-situ penetration tests have been widely used in geotechnical engineering for site investigation in support of analysis and design. Standard Penetration Test (SPT) and Dynamic Cone Penetration Test (DCPT) are typical dynamic sounding. DCPT was originally developed as an alternative for evaluating the properties of subgrade soils. The main advantages of DCPT are that it is fast, inexpensive, and it is particularly useful in delineating areas of weak soils overlying stronger strata and in quickly assessing the variability of the soil conditions. But lack of standardization is main reason that this test method has not been advanced more in recent years. In this study, it is clarified the correlation with the SPT blow count, N from DCPT data using big DCP eqipment. Regression analysis and correlationship analysis were conducted with the data from relationship between SPT and DCPT. The analysis results showed that the convert fact are in the range of 1.12~1.31 with variation with soil property.

반자동식 간이 DCPT 및 자동식 DCPT시험기 개발

최준성,최원석,한의석 한국도로학회 2014 한국도로학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.9

현재 AASHTO 2002 및 한국형 도로포장설계법에서 탄성계수를 이용한 도로포장단면설계가 이루어지고 있으며, 다짐관리기법에서도 이를 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 노상 및 보조기층 다짐관리 활용되고 있는 기존의 동적 콘 관입시험기 시험방법의 어려움을 보다 신속하고 편리하게 개선하고자 한다. 기존의 동적 콘 관입시험기의 시험은 측정자가 직접 해머를 상부까지 들어 올려 낙하 시키는 방식으로 이루어져 있으며, 시험에 따라 해머의 낙하 횟수는 수십번에서 수백번까지 낙하횟수가 필요하다. 이때 측 정자가 해머를 상부 끝까지 들어 올려야 하지만 8kg 중량의 해머를 수십번 들어 올리다보면 측정자에 따 라 낙하거리 오차가 발생할 경우 에너지량이 달라지므로 그것이 반복 축적되면 데이터에 오류가 발생 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 반자동식 간이 동적 콘 관입시험기 및 자동식 동적 콘 관입시험기를 개발 하고자 한다. 반자동식 간이 DCPT의 경우 마크네틱베이스를 상부에 장착하여 무거운 중량의 해머를 자 동으로 잡아줌으로써 위와 같은 문제점이 발생 하지 않도록 보정 하였으며, 자동식 DCPT의 경우 자동으 로 해머를 올려줌으로써 시험의 횟수가 많은 장소나 규모가 큰 공사의 경우 편리하게 사용될 수 있을 거 라 예상 된다. 따라서 다양한 건설 인프라 및 공사여건에 맞추어 측정자의 편리성을 제공하고자 하였다. 더불어 전자동식 방식의 경우 사용이 불가피하면 수동으로 바로 사용 할 수 있어 시험장소 및 상황에 따 라 병행하여 사용할 수 있다. 다음 <그림 1>은 개발 동적 콘관입시험기 모습이며, 다음 <그림 2>는 국내 에서 채취된 노상토 및 보조기층을 활용하여 실내에서 기본물성값 실험을 실시한 후 기존 DCPT와 개발 DCPT의 다짐도별 타격당 관입량을 비교 분석한 그래프이다.

비탈면 취약도 평가를 위한 동적콘관입시험기 모듈개발과 표준관입시험값과의 상관관계 연구

채휘영 ( Hwi-young Chae ),권순달 ( Soon-dal Kwon ) 대한지질공학회 2021 지질공학 Vol.31 No.4

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 N_d′ = 3.13 N′으로 나타났다. To assess the stability of a slope and the likelihood of its loss or collapse requires information about the ground, such as the composition of the stratum and its mechanical characteristics. This information is generally gathered through standard penetration testing (SPT) and cone penetration testing. SPT is not widely used due to problems with accessing slopes, most of which are steep and without ramps. A drop cone penetrometer, a portable device that can make up for these shortcomings, can be used in a limited way in some circumstances. Therefore, we developed a portable drilling machine and a small dynamic cone penetration test module that can easily access a slope site and perform SPT. The correlation of the developed system’s results with those from SPT was analyzed. Analysis of the correlation between the energy shear rate passing to the load during the different test types established that the energy shear rate is reflected in the test result. The correlation between corrected dynamic cone penetration testing and corrected SPT was N_d′ = 3.13 N′.

제체 상태 평가를 위한 동적 콘 관입시험과 평판재하시험 결과의 상관관계 분석

정영훈(Young-Hoon Jung),김성민(Seongmin Kim),임정열(Jeong-yeul Lim) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.4

제체 재료의 다짐 불량에 의한 내부 침식은 국내 제방의 주요 붕괴 원인으로, 제방의 안전진단에 있어서 제체의 다짐 상태평가는 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. The internal erosion due to poor compaction of the material was the main cause of collapse of the embankment in Korea. The assessment of the compaction state of the dam body was a very important check in the safety diagnosis of the embankment. In this study, the correlation between dynamic cone penetration test and plate loading test which is the most typical compaction evaluation technique was analyzed to verify the applicability of the dynamic cone penetration test in evaluating the compaction state of the dam body. The standard penetration tests were carried out six times to define soil properties and depth of the test site. The spatial distributions were obtained by the Kriging method after 15 times of plate loading tests and 47 times of dynamic cone penetration tests. The Pearson correlation coefficient between the spatial distribution of the plate loading test and the dynamic cone penetration test spatial distribution at the constant penetration depth was calculated. The load distribution in the plate loading test and the blow counts at penetration depths of 5 cm, 10 cm and 15 cm in the dynamic cone penetration test showed a weak positive correlation.

소형동적콘관입시험을 이용한 전단강도 산정 및 N-Nc 상관관계 연구

김혁호,임희대,Kim, Hyukho,Lim, Heuidae 대한자원환경지질학회 2017 자원환경지질 Vol.50 No.2

최근 집중강우로 인하여 전국적으로 산사태 및 사면붕괴 현상이 빈번히 발생하고 있다. 이러한 산지 및 비탈면에서 발생하는 자연재해에 대한 대책안 마련 및 설계 입력자료로서 지반의 강도정수(전단강도)를 도출해야만 한다. 그러나 현재 산지 및 비탈면에 접근하여 지반조사를 하기 위해서는 과다한 산림훼손과 많은 경제적인 비용 등이 요구되어진다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 인력운반이 가능한 경량화된 소형동적콘관입시험기를 제작하여 다수의 지역에 대한 지반의 특성 및 강도정수를 산출하였다. 그리고 국내 및 외국의 소형동적콘관입시험 방법에 대해서 연구 분석하여 국내에 적합한 콘 재료와 시험방법을 제안하였으며, 대표적인 지역을 대상으로 현장에서 콘관입시험 Nc값과 표준관입시험 N값과 비교 분석하였다. 이와 더불어 직접전단시험 및 공내전단시험을 실시하여 토층심도별, 기반암별, 흙의 분류별 그리고 #200번체 통과량별로 Nc값과 전단강도와의 상관관계를 분석하였다. 특히 본 연구에서는 산지조건에서 가장 많이 분포하는 사질토를 대상으로 Nc값에 대응하는 전단강도(점착력 및 내부마찰각)와의 상관식을 제안하여 산지 토층에 대한 효율적인 지반강도정수를 산출하도록 하였다. Because of Recent intensive rainfall, nationally landslides and slope failure phenomenon has been frequently occur. Providing proposed-measures to the natural disasters that occur in these localities and the slope, must be derived ground of strength parameters(shear strength) as a design input data. However, it is such as extra deforestation and a lot of economic costs in order to make the access to the current area and the slopes ground survey is required. Thus, by small dynamic cone penetration test machine using the human to carry in the field, it is possible to easily measure the characteristics and strength constant of the ground of more than one region. In this study through researching analysis of the domestic and foreign small dynamic cone penetration test method, it has proposed a cone material and test methods suitable for the country. Cone penetration test Nc in the field has comparated with analysis of the value and the standard penetration test N value. And, in addition to this, direct shear test and borehole shear test were performed by depth, bedrock, and soil type and passing #200 and the correlation of the Nc value. In particular, in the present study, for the sandy soil that has distict distribute in mountain, it is proposed relation of shear strength corresponding to the Nc value (cohesion and internal friction angle) in order to calculate such effective ground shear strength.

동적콘관입시험 결과를 이용한 지반 공간변동성의 확률론적 특성화

조상범 ( Sangbeom Jo ),손영환 ( Younghwan Son ),김태진 ( Taejin Kim ),전지훈 ( Jihun Jeon ),유석철 ( Seokcheol Yu ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

최근 10년간 국내 비닐 온실의 누적 피해 면적은 11,748 ha로 전체 시설 채소 온실 면적의 22.4%를 차지하며, 자연재해로 인한 피해액은 연평균 291억원으로 기록되었다 (2011~2020년). 온실 내 기상 재해로 인한 피해의 94%는 태풍과 대설로 인한 것으로, 강풍으로 인한 피해는 골조 파손, 피복자재 이탈, 인발력에 의한 기초 인발 및 기초 지지력 감소, 지반 파괴 등이 주요한 문제점으로 나타난다. 온실의 기초는 농지에 설치되며 근입깊이가 얕기 때문에, 토층 상태를 고려하여 올바른 기초 형태를 선택하고 지반 보강 여부를 결정하는 것이 중요하다. 또한, 토양은 여러 요인에 의해 변동성과 불확실성을 내포하고 있어, 기초설계의 신뢰도를 높이기 위해 설치부지 토양의 확률론적 특성화가 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 동적 콘 관입 시험 결과를 활용하여 지반의 공간적 변동성을 확률적으로 분석하고자 하였다. 먼저 동적콘관입시험을 4m 간격으로 10회 수행하여 동적콘관입저항을 계산하였다. 8개의 시험 결과를 이용하여 이동창기법 (Moving Window Method)을 통해 균질층 경계를 검출하고 균질층 내에서 이방성 랜덤필드를 통해 지반의 공간변동성을 확률론적으로 특성화한 후 크리깅 기법을 이용하여 조건부 랜덤필드 (Conditional Random Field)를 구현하였다. 그리고, 2개의 동적콘관입시험 결과와 구현된 랜덤필드와 비교를 통해 결과의 정확성을 평가하였다. 추후, 본 연구에서 사용한 기법과 함께 동적콘관입시험 결과를 통한 지반정수 예측식을 적용하여, 온실 기초의 신뢰성 해석에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

상부노반의 동적 콘 관입지수와 전단파속도 상호관계 연구

홍원택(Won-Taek Hong),강성훈(Seonghun Kang),최찬용(Chan Yong Choi),이종섭(Jong-Sub Lee) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

도상자갈층으로부터 전달된 하중을 지지하는 상부노반의 동적 거동은 전단탄성계수에 영향을 받는다. 지반의 전단탄성계수는 전단파속도와 밀접한 연관을 갖으므로, 전단파속도의 획득은 상부노반의 동적거동 예측 활용될 수 있다. 본 연구에서는, 동적 콘 관입지수와 전단파속도의 관계를 실험적으로 제시하고자 하였다. 동적 콘 관입시험 및 전단파속도 획득은 다짐 완료된 상부노반을 대상으로 수행되었으며, 심도에 따른 동적 콘 관입지수 및 전단파속도가 획득되었다. 상부노반에서의 전단파속도는 동일위치에서 획득된 동적 콘 관입지수의 거듭제곱 형태로 나타났다. 본 연구의 결과는 동적 콘 관입시험을 통한 전단탄성계수 산정 및 상부노반의 동적 거동 예측에 활용될 수 있을 것이라 기대된다. The dynamic behavior of the railway subgrade which supports the train load transferred from the ballast layer affected by the shear modulus of the subgrade. Since the shear modulus is closely related with the shear wave velocity, the shear wave velocity can be used to predict the dynamic behavior of the subgrade. In this study, the relationship between the dynamic cone penetration index (DCPI) and the shear wave velocity (Vs) is suggested experimentally. The dynamic cone penetration test and shear wave velocity assessment are conducted on the compacted subgrade, and a DCPI log and a Vs log are obtained. As a result, the Vs of the subgrade is expressed as a involution form of the DCPI. The relationship suggested in this study can be used to predict the shear modulus and the dynamic behavior of the subgrade by DCPI.

다짐도 및 함수특성에 따른 화강풍화토의 강도정수 변화

김연일 ( Yeonil Kim ),김혜린 ( Hyerin Kim ),오수진 ( Sujin Oh ),김진영 ( Jinyoung Kim ),장정민 ( Jeoungmin Jang ),백원진 ( Wonjin Baek ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

국내 산간지역의 70 % 이상을 차지하고 있는 화강 풍화토는 건설현장에서 매우 빈번히 사용되고 있다. 화강 풍화토의 물리적 성질로서 가장 큰 특징 중의 하나는 물에 접촉하게 되면 안정성이 저하되며, 전단강도가 급격히 저하되고 ,압축성이 증가하는 경향을 나타내는 것이다. 현재 화강토로구성된 절개지 사면에서의 강도정수 산정을 위한 지반조사법으로는 표준관입시험의 N치에 의존하는 것이 보편화되어 있다. 그러나 표준관입시험방법의 경우 장비가 대형이며, 산지의 경사면 진입의 어려움 등이 있다. 이에 실내시험에서 아크릴 모형토조를 제작하여 화강풍화토의 다짐도 및 함수특성을 달리하여 경량 동적콘관입시험기를 이용해 콘관입저항치를 구하고, 직접전단시험을 통해서 점착력과 내부마찰각 등의 상관성 분석을 실시하였다. 그 결과로 최적함수비의 건조측에서 함수비 증가와 더불어 관입저항치가 급겹히 증가하고 습윤측에서 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 입자간 맞물림 현상과 함수비 증가로 입자사이의 윤활작용을 유발한 것으로 콘 저항치가 선형적으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 함수비, 간극비, 포화도와 콘관입저항치 사이에 높은 상관성을 보여 사면조사에 경량 동적콘관입시험기의 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.

비탈면 점검 효율화를 위한 휴대형 복합센서 개발

김종우,조윤범 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.1

본 논문에서는 비탈면의 안전점검에서 지반정수를 간편하게 측정할 수 있는 휴대형 시추기에 적용이 가능한 콘 형태의 복합센서를 개발하였으며, 지반정보를 예측할 수 있는 휴대용 지반정보 계측기 (Portable Tester)를 개발하였다. 휴대가 간편한 비탈면 안전점검용 센서개발을 위해서, 비탈면취약도 평가에 필요한 지층 및 지반정보를 측정할 수 있는 센서들을 포함하며, 비탈면안전성 평가에 필요한 조사데이터(토층심도, 강도정수 등)를 자동 추출하고, 상부 자연사면 토사붕괴 징후파악을 위해 깊이별 함수비 측정도 가능하도록 복합센서로 설계하였다. 지반정보 복합센서의 선단을 구성하는 소형 전자식 콘 프로브는 CPT 및 DCPT를 수행하기 위해 개발하였으며, 직경 30mm 콘과 길이 250mm Friction Sleeve를 기본 스펙으로 콘관입력과 마찰력을 손실 없이 로드셀로 전달하기 위한 로드와 어댑터, 로드셀 모듈로 설계하였다. 복합센서의 로드셀 부분를 응용하여, 토양경도계 형태로 휴대가 간편하면서도 CPT처럼 표토층의 콘관입력을 측정하면서 동시에 슬리브 마찰력 측정을 가능하게 함으로써 좀 더 구체적인 지반정보를 예측할 수 있는 휴대용 지반정보 계측기 (Portable Tester)도 개발하였다. 개발한 센서 시스템은 실내 시험을 통해서 CPT 시험과 휴대용 지반정보 계측기 시험의 상관성을 확인하였으며, 현장시험을 통해서 CPT 콘저항값과 표준관입시험의 N치를 추정하여 현장 적용성을 검증하였다.

지반다짐 및 굴착현장의 방재를 위한 Single-handle 다짐평가장비의 개발

최준성,김진오,한상주 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

각종 구조물(도로, 건물, 교량 등)은 지반위에 건설되며, 이를 건설하기 위해서는 다짐도를 만족하여한다. 이를 만족하지 않을 경우, 지반의 침하로 인해 구조물이 붕괴될 수가 있다. 최근 싱크홀등의 문제를 야기시킬 수 있는 지반다짐 및 굴착현장의 다짐도등의 평가가 중요해지는 이유이기도 하다. 그러나 같은 공사구간내에서 다른 토취장의 지반재료 또는 같은 토취장내에서도 다른 종류의 지반재료가 존재하며 특히 굴착복구현장의 경우 시간제약과 더불어 야간공사로 철저한 다짐을 할 수 없는 현실이다. 또한 다짐도평가를 위한 사용재료의 최대건조밀도를 알아야하며, 현장에서 들밀도시험 및 평판재하시험을 하여야 하나 공사시간의 문제, 시험자의 숙련도문제 및 시험장소의 제약과 중차량 사용과 고비용으로 다짐평가시험이 제대로 수행되지 않거나 아예 수행하지 않는 실정이다. 이러한 실정에서 현장 엔지니어가 쉽고 간편하게 다짐도뿐만 아니라 공사현장의 다짐재료가 발휘하여야 하는 역학적 성질을 평가할 수 있는 새로운 다짐평가장비 개발이 절실히 필요한 상태이다. 본 연구에서는 기존 지반분야에서 쓰고 있는 동적콘관입시험을 소형화하여 국외의 도로관리기관에서 도로하부지반에 사용하고 있는 도로용 DCPT 단점을 보완하고 최대 2인의 시험자가 시험할 수 있도록 개선하였다. 또한 개산된 장비를 이용하여 지반의 다짐도뿐만 아니라 역학적 성질인 탄성계수와 연계평가할 수 있는 관계식을 실내시험을 통해 제안하였다.