상대밀도와 반복전단이력의 차이에 의한 모래의 액상화 후 재압축 특성

권영철(Kwon, Youngcheul) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.1

액상화에 의한 지반 파괴는 지반 진동이 발생하는 도중은 물론이고 지반 진동이 종료된 이후에도 크게 발생할 가능성이 있다. 이러한 지반 변형 혹은 파괴 과정 중에는 지반 내에서 과잉간극수압의 재분배가 일어나고, 그 결과 시시각각 흙의 유효응력이 변화하게 된다. 따라서 지진 후 배수 과정에서는 전체 배수량의 변화뿐만 아니라 배수과정에서 흙의 유효응력 변화특성이 매우 중요하다고 생각된다. 본 연구의 주요한 목적은 다양한 비배수 전단이력을 모래에 가한 후 발생하는 체적압축특성, 즉 체적변형률과 평균유효응력의 관계를 밝히는 것이다. 본 연구에서는 모래의 상대밀도와 반복전단이력을 변화시켜가면서 반복전단 삼축압축시험을 실시하고 그 결과를 액상화 후의 재압축 특성에 초점을 맞추어 분석하였다. 시험 결과 모든 경우에서 평균유효응력이 0이 되는 영역에서 체적변형률의 발생이 급증하는 패턴을 보였으며 세립분을 포함하고 있는 풍화토가 보다 완만한 패턴을 보이고 있었다. 또한 반복재하에 의한 액상화 후의 압축특성은 누적 손실에너지와 최대전단변형률에 크게 의존하고 있으며 이러한 경향은 상대밀도나 재하이력 및 흙의 종류에 관계없이 동일한 경향으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 특히 세립분을 포함하는 모래에서는 누적 손실에너지와 최대체적변형률의 일정한 추세선을 확인할 수 있었으나, 표준사와 같은 입도가 균등한 흙에서는 팽창 특성에 의해 유효응력이 일시적으로 상승하면서 통일성 있는 관계로 파악하기 어려웠다. Ground failure by liquefaction can occur not only during shaking but also as the result of the post-liquefaction process after an earthquake. During the process of ground deformation and failure, excess pore water pressure in soil is redistributed, which can then lead to changes in the effective stress of soils. Therefore, in order to provide a further understanding of the phenomenon, we have to estimate the properties of effective stress during the recompression process in post-liquefaction as well, not only the total amount of pore water drained. The primary objectives of this study are to determine and compare the recompression properties in the post-liquefaction process in terms of the relationship between volumetric strains and mean effective stresses under the various conditions of relative density and shear stress history. In all experimental cases, the volumetric strains increase greatly in the low effective stress level, almost to the zero zone, and granite soil, which has fine grains, undergoes gradual changes in the relationship between volumetric strains and mean effective stresses compared with fine sand. And, we can also find that recompression properties in the post-liquefaction process by cyclic loading depend highly on the dissipation energy and maximum shear strain, and this fact can be obtained in all cases regardless of the existence of fine content, relative density, and loading history. Especially, granite soil having fine grains can be defined uniformly in the relationship between dissipation energy and maximum volumetric strain, while fine sand cannot be so uniformly defined.

친환경 토양안정재를 혼합한 지반의 강도특성

권영철(Kwon, Youngcheul),오세욱(Oh, Sewook) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.1

본 논문에서는 무해성 고화재와 건설공사 시 발생하는 흙을 이용하여 포장재료로 혼합 처리하는 방안을 연구하고자 한다. 특히, 일반적으로 고화재로 많이 사용되어 온 시멘트가 갖고 있는 유해성(6가크롬 등)을 극복함과 동시에 고강도 화 함으로써 준설토 처리, 해안구조물 기초처리, 사면표층안정처리, 하천제방 침식 방지 등 전반적인 토목/건축 구조물 기초보강 및 안정처리공법에 활용하고자 하는데 연구의 목적이 있다. 본 연구에 사용된 NSS(Natural Stabilizer Soil)는 천연섬유에서 추출한 단섬유와 석회 등을 혼합한 재료를 주원료로 하며, 흙의 전단강도를 증가시켜 지반의 지지력과 내구성을 향상시키고 침수와 동해를 방지하는 특징을 가지고 있다. 친환경성을 측정하기 위한 pH측정결과 6.67~7.15로 나타났으며, 용출시험 결과 납(Pb)과 시안(CN)만이 기준치 이하로 나타나 NSS자체에 포함된 유해성분은 거의 없는 것으로 판정되었다. 일축강도 실험결과 풍화토와 NSS의 혼합비율 6%에서 약 1,850kpa의 강도를 발현하는 것으로 나타났으며, 포장재로써의 적부를 판정하기 위한 CBR. 시험결과 원지반의 CBR은 4%~6%인데 비하여 NSS의 혼합비가 6% 이상인 경우 수침 CBR.값은 100% 이상으로 포장재료로써 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다. This article aims to find method to mix a harmless hardening agent and soil generated during construction to make paving materials. The main purpose of this research is to get rid of the harmfulness(Chromium (VI), etc.) of cement which has been generally and frequently used as a hardening agent and strengthen it so that it can be used for the general foundation solidification and stabilization of civil engineering/construction structures such as dredging soil treatment, marine structure foundation treatment, surface soil stabilization, and river bank erosion prevention. NSS(Natural Stabilizer Soil) used for this study takes as its chief ingredient the mixture of lime and staple fibers extracted from natural fibers. It increases the shearing strength of soil that it improves the support and durability of the foundation and prevents flooding and frost as well. The pH measured to know its eco-friendliness was 6.67~7.15, and according to the migration testing, only Pb and CN were lower than the standards, so it can be said that NSS has almost no harmful components in it. According to the result of uniaxial strength testing, when the mixture ratio of weathered soil to NSS was 6%, about 1,850kpa strength was expressed. And according to the result of CBR. testing to figure out its appropriateness as a paving material, the CBR of the foundation was 4%~6%. But when the mixture ratio of NSS is over 6%, the water immersion CBR. is over 100%; thus, it is expected that it will show great utility as a paving material.

준설점토의 친환경 재활용을 위한 시멘트계 처리토의 장단기 역학거동

권영철(Kwon Youngcheul),이봉직(Lee Bongjik) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.9

최근 준설점토 고화처리과정에서 환경에의 부하를 고려하여 시멘트와 같은 지반 고화재를 최소화 하고자 하는 노력이 시도되고 있다. 그러나 적정한 지반 고화재의 비율이나 각 비율에 따른 물리/역학적 특성과 재료적 특성에 대한 충분한 연구가 수행되지 않아 설계에 반영되는 단계에 까지는 이르지 못하고 있는 것이 현실이다. 이에 본 연구는 준설점토의 유효한 활용과 친환경적 접근이라는 두 가지 문제를 동시에 극복하기 위하여 고화재를 최소화할 수 있는 방안과 고화재 비율에 따른 혼합토의 물리/역학적 특성 및 재료특성을 장단기적 관점에서 규명하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 먼저 지반 고화재로써 시멘트를 활용하여 혼합 지반의 역학적 성능을 충분히 발휘하는 범위에서 고화재의 투입량을 최소화할 수 있는 최적의 설계방안에 대해 알아봄과 동시에 각 고화재 투입량에 따른 혼합토의 물리/역학적 특성과 재료적 특성을 평가하여 정리하였다. 강도 측면에서는 빈배합 혼합점토는 본 연구에서 상정한 최대 양생기간인 270일 동안 지속적인 강도증가를 보이고 있었으나 혼합비가 상대적으로 높은 증가 추세가 현격하게 떨어지고 있었다. 압밀측면에서는 시멘트 혼합에 의한 의사과압밀현상이 낮은 배합비에서도 충분히 발휘된다는 점을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 준설점토를 조기에 안정화시키고 동시에 친환경적으로 재활용할 수 있는 방안이 구체적으로 모색되었으며, 본 연구에서 수행되는 다양한 시험 및 해석적 연구 자료는 향후 관련 공법을 실제 현장에 적용할 경우에 설계를 위한 기초 설계자료로써 제공될 수 있으리라 기대된다. Cement treating technique, such as deep mixing method, has been used widely to stabilize the dredged clayey soil for many years. Despite of its effectiveness in treating soil by cement, several efforts have also been made to try to reduce the side effect of the cement that used to stabilize the dredged clay. However, authors considered that more detailed study on the physical and mechanical properties of lean-mixed soil-cement has been required to establish the design procedure to apply the practical problems. Therefore, in this study, the curing time and mixing ratio was used as key parameters to estimate the physical and mechanical properties including long-term behavior. The unconfined strength of lean-mixed soil-cement increase continuously during curing period, 270 days, while increasing rate becomes low in ordinary cement-treated dredged clay. We also concluded that cement-treated dredging clay shows apparent quasi overconsolidation behavior even in low cement proportion. By this study, fundamental approach was carried out for effective reuse of very soft dredged clayey soil both in mechanical and environmental aspect. It can be also expected that this study can propose a basic design data to use the lean-mixed soil cement.

배수삼축압축시험을 통한 SCP 시공과정 중 정지토압계수 평가

권영철(Kwon, Youngcheul) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.11

모래다짐말뚝(SCP)는 연약지반 내에 다짐에 의해 형성된 모래말뚝을 조성하여 지반 개량효과를 극대화하는 공법이다. 점성토 지반에서는 압밀촉진 및 배수 효과, 느슨한 모래지반에서는 다짐 등을 통해 액상화 대책공법으로 주로 사용되고 있다. SCP의 설계에 있어 강성이 큰 SCP 본체 부분도 함께 고려하지 않으면 과도하게 안전을 고려한 설계가 되며 시공비용이 늘어나 경제적으로도 불리할 가능성이 매우 높다. SCP 타설에 의한 지반 내의 응력상태의 변화나 다짐 메커니즘에 대해서는 지금까지의 연구 결과에 의해 어느 정도 구명되었으나, SCP와 원지반을 복합지반으로 고려한 연구는 사례가 적어 충분히 설명될 만큼 연구 성과를 얻지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 SCP 개량지반을 SCP와 원지반으로 구성된 복합지반으로 취급하였으며, SCP 타설에 의한 응력상태나 밀도변화를 모사한 요소시험(CID test)을 수행하여 SCP 시공에 따른 원지반의 응력상태의 변화를 K0와 SCP 치환율의 관계를 통해 고찰하였다. 동시에 반복삼축압축 시험장치를 이용하여 SCP의 시공과정을 실내에서 재현할 수 있는지에 대해도 검토하였다. 시험결과 SCP 시공 초기 원지반의 응력상태의 변화가 가장 크게 발생하고 있으며, 특정 시점 이후에는 SCP 시공을 위한 진동이 지반의 응력특성 변화에 큰 영향을 미치지 못하고 있었다. 또한 SCP에 의한 원지반의 거동을 실내에서 재현하기 위해서는 케이싱 진동에 해당하는 반복재하를 실시하는 것이 반드시 필요하다고 판단된다. SCP is a construction method that maximizes the effects of ground improvement by creating sand piles, which are formed by the compaction within soft ground. SCP is mainly used for consolidation and drain effects in clayey soils, and as a liquefaction countermeasure through effects such as compaction in loose sandy soils. In the design of SCP, if the sand piles with high stiffness are not taken into account, it can become a design that overly considered safety, and increased construction costs are highly likely to cause economic disadvantages. The changes in stress conditions and compaction mechanisms in the subsurface have been identified to a certain extent by study findings to date. However, the studies that considered SCP and in-situ ground as composite ground are fairly limited, and therefore, those studies have not achieved enough results to fully explain the relevant topics. In this study, the ground improved by SCP was regarded as the composite ground that consists of SCP and in-situ ground. Moreover, employing a CID test, this study examined the changes in the stress conditions of in-situ ground according to the installation of SCP through the relations between K0 and SCP replacement ratio. At the same, whether the SCP installation procedure can be recreated in a laboratory was examined using a cyclic triaxial test. According to the test results, the changes in the stress conditions of the original ground occurred most largely in an initial stage of SCP installation, and after a certain time point, the vibration for SCP installation did not have a great influence on the changes in the stress conditions of the ground. Moreover, in order to recreate the behaviors of in-suit ground according to SCP in a laboratory, cyclic loading, which corresponds to casing vibration, was concluded to be essentially required.

등방제하과정과 반복전단과정에서의 멤브레인 관입량 및 보정식에 대한 실험적 고찰

권영철(Kwon Youngcheul),배우석(Bae Wooseok),오세욱(Oh Sewook) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.3

유효응력의 산정을 위해 간극수압의 측정이 필수인 지반공학 분야의 실험에서는 멤브레인을 사용하여 구속압과 간극수압의 계측을 실시하지만 구속압의 변화 등에 의해 멤브레인이 공시체 쪽으로 관입하는 현상이 발생하여 체적변형률과 유효응력의 계측치에는 오차가 포함되게 된다. 본 연구에서는 중공비틀림 전단시험장치를 사용하여 등방제하과정과 반복전단과정 및 액상화 후의 재압밀 과정에 있어서의 멤브레인 관입량 및 관입 보정식에 대한 고찰을 실시하였다. 실험 결과, 반복전단에 의해 모래의 유효응력이 20㎪ 이하의 낮은 유효응력 조건에서는 보정식에 의한 멤브레인 보정량이 과대평가 되고 있음을 알 수 있으며, 이러한 보정식의 한계는 유효응력이 0에 가까워질 수록 보정량이 급격히 증가하는 것이 원인이다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 보정량의 급증을 방지하기 위한 상수의 도입에 대해서도 검토하였다. 이와 더불어 초기 상대밀도가 높거나 액상화 후의 입자 재배열 등의 밀도 변화가 일어나는 경우에도 보정식의 적용에 대한 신중한 검토가 필요하다는 점도 확인하였다. Soil tests are generally conducted using a membrane to measure a pore water pressure. However, it has also been recognized that the membrane penetrates into the specimen by the change of the confining pressure, and it results in the erroneous measurement in the pore water pressure and the volumetric strain. This study examined the effectiveness of the correction equation of the membrane penetration on the basis of the experimental data acquired during the isotropic unloading and the cyclic shear process using the hollow cylindrical shear test equipment. The results showed that the membrane penetration by the correction equation could be overestimated when the mean effective stress was lower than 20㎪ in this study. The limitations originated from the sudden increase near the zero effective stress, and in order to prevent the overestimation in low effective stress condition, the use of the constant a was proposed in this study. Furthermore, the correction equation for the membrane penetration had to be applied carefully when the initial relative density was high and the density changes were occurred by the relocation of the soil particle by the liquefaction.

온라인 실험을 이용한 카올리나이트 점토의 일차원 압밀 시뮬레이션

권영철(Kwon Youngcheul) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.4

온라인 실험 방법은 실험 정보를 직접 수치 해석에 사용하는 수치 실험법의 하나로, 지반의 역학적 특성이 요소 시험체로 부터 실시간으로 수치해석에 업데이트되므로 이상화된 역학모델을 사용하지 않고 지반 해석을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 이 방법은 모래 지반을 주요한 대상으로 하는 지반내진공학 분야에서 주로 사용되어 왔으나 최근 압밀 문제에 적용할 수 있는 실험법이 개발되어 실내 검증과 현장검증이 시도되었다. 지금까지의 관련 연구에서는 압밀층 중앙에 요소 시험체를 위치시켜 평균적인 반응 거동만을 수치해석에 업데이트하는 방법이 주로 시용되어 왔으나, 이러한 경우에는 압밀층 두께가 두꺼워 질수록 해석 정도가 떨어질 수 있다는 점이 단점으로 지적되어 왔다, 따라서 압밀 문제에 대한 온라인 실험법의 유효성 및 가능한 해석 범위를 명확하게 하기 위해서는 이러한 영향요소를 완전히 배제할 수 있는 실험 조건을 적용하여 결과를 검토할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 동일한 조건 하에서 실시된 온라인 압밀 시험과 분할형 압밀시험 결과를 이용하여 점토 시료의 압밀 침하와 과잉간극수압 소산 재현 측면에서 온라인 압밀 실험 결과를 검토하였다. 실험결과, 온라인 압밀 실험은 재구성 카올리나이트 점토의 유효 응력에 따른 압축성 변화를 큰 모순 없이 재현해 내고 있었으며, 과잉간극수압 소산 속도 측면에서는 온라인 압밀 실험이 조금 빠른 것을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 점토 시료의 과잉간극수압 소산 거동을 보다 정도 높게 예측하기 위해서는 점토의 투수성도 리얼타임으로 업데이트 할 수 있는 방향으로 실험 절차가 개선이 되어야 한다는 점과 과잉간극수압 소산 후의 변형에 대해서는 추가적인 연구나 개선이 필요하다는 점을 알 수 있었다. Online testing method is one of the numerical experiment methods using experimental information for a numerical analysis directly. The method has an advantage in that analysis can be conducted without using an idealized mechanical model, because mechanical properties are updated from element test for a numerical analysis in real time. The online testing method has mainly been used for the geotechnical seismic engineering, whose major target is sand. A testing method that may be applied to a consolidation problem has recently been developed and laboratory and field verifications have been tried. Although related research thus far has mainly used a method to update average reaction for a numerical analysis by positioning an element tests at the center of a consolidation layer, a weakness that accuracy of the analysis can be impaired as the thickness of the consolidation layer becomes more thicker has been pointed out regarding the method. To clarify the effectiveness and possible analysis scope of the online testing method in relation to the consolidation problem, we need to review the results by applying experiment conditions that may completely exclude such a factor. This research reviewed the results of the online consolidation test in terms of reproduction of the consolidation settlement and the dissipation of excess pore water pressure of a clay specimen by comparing the results of an online consolidation test and a separated-type consolidation test carried out under the same conditions. As a result, the online consolidation test reproduced the change of compressibility according effective stress of clay without a huge contradiction. In terms of the dissipation rate of excess pore water pressure, however, the online consolidation test was a little faster. In conclusion, experiment procedure needs to improve in a direction that hydraulic conductivity can be updated in real time so as to more precisely predict the dissipation of excess pore water pressure. Further research or improvement should be carried out with regard to the consolidation settlement after the end of the dissipation of excess pore water pressure.

액상화 후 잔류전단변형률이 체적변형률과 유효응력 관계에 미치는 영향

권영철(Kwon Youngcheul) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.11

액상화에 의해 발생되는 피해의 상당 부분은 반복전단과정에서 발생한 과잉간극수압이 소산되면서 지표에 나타나는 침하에서 유발된다. 그러나 지반은 매우 복잡한 구조로 되어 있기 때문에 침하는 균등하게 발생하지 않으며 대부분 부등 침하의 형태로 발생되게 된다. 일반적으로는 이러한 잔류전단변형률이 없는 상태에서 재압밀을 수행하지만 현실적으로는 잔류전단변형이 남아있는 것이 자연스러운 현상이라는 인식과 함께 다양한 다이레이턴시 특성하에서 발생되는 액상화 후 재압밀에 대한 고찰이 거의 이루어지지 않았다는 점에 주목하여 본 연구에서는 잔류전단변형률이 액상화 후 재압밀과정에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 변형률 제어에 기반을 둔 시험장치와 간극수의 배수를 정밀 제어할 수 있는 체적변형률 제어장치를 이용하여 세립분을 포함하고 있지 않은 표준사와 세립분을 포함한 풍화토에 대한 일련의 삼축압축시험을 실시하였고 그 결과를 고찰하였다. 결과 표준사의 경우에는 상대적으로 잔류전단변형률이 액상화 후 체적압축특성에 미치는 영향이 작았으나 풍화토의 경우에는 유효응력-체적변형률 관계곡선이 잔류전단변형률이 클수록 하방에 위치하였으며 곡선의 형상에도 영향을 미치고 있었고 대체적으로 응력 수준이 낮은 배수 초기에 체적변형률이 급증하며 유효응력 증가에도 거의 체적변형은 일어나지 않고 있다. 액상화에 의한 침투유동파괴가 낮은 응력 수준에서 발생된다는 점을 고려하면 이러한 관계 곡선의 형상은 매우 중요한 의미를 갖는다. The settlements by liquefaction seldom occur uniformly because of soil homogeneity, however differential settlements are major cause of the damages to structures. From the past researches, author paid attention to the fact that stress history during undrained cyclic shear process affects greatly on the volumetric strains of the post-liquefaction. Therefore, the effect of the residual shear strain in cyclic shear process was examined in this study. The experiment apparatus based on strain control with volumetric strain control device was used for the study to investigate the effect of the residual strain on the relationship between volumetric strain and effective stress of clean and granite sandy soil. It could be seen an insignificant difference in the volumetric strain after liquefaction under various residual shear strain conditions in the case of clean sand. On the other hand, in granite sandy soil, the volumetric strain after liquefaction was small when the lower level of the residual shear strain was applied. And, the residual shear strain during cyclic shear affected the shape of the relation curve between effective stress and volumetric strain as well.

빈배합 시멘트 혼합점토의 압밀 특성

이종민(Lee Jongmin),권영철(Kwon Youngcheul),이흥길(Lee Heunggil),이봉직(Lee Bongjik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.4

4대강 사업이나 항만의 지속적인 건설 및 관리 등으로 인해 준설점토의 발생량은 꾸준히 증가할 것이다. 이러한 준설점토를 매립재료 등으로 유효하게 재활용하기 위해 지반공학 관련 기술자들은 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 준설점토가 일반적으로 매우 높은 초기 함수비를 갖고 있으며 동시에 강도 역시 매우 낮은 점을 생각하면 준설된 점토의 처리를 위한 장비의 주행성 확보나 혹은 압밀을 위해 많은 시간이 필요하다는 등의 다양한 문제에 직면하게 된다. 최근까지 경제성과 효과면에서 탁월한 시멘트를 이용한 준설점토의 처리 등에 많은 연구 성과가 발표되고 혹은 현장에서 효과적인 처리공법으로 사용되고 있지만, 시멘트 자체가 지반 내에서 6가크롬이나 수은 등의 중금속을 유출하는 경우 환경 부하의 증가 뿐만 아니라 지하수를 통한 오염 확산 등에서 우려되는 점이 없지 않다. 따라서 가급적 시멘트 혼합비를 낮출 수 있는 방안에 대한 검토가 이루어져야 한다는 것이 저자들의 판단이며 이를 위해 빈배합 시멘트 혼합점토의 거동에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 특히 압밀 특성에 초점을 맞추어 분석하였으며 연구 결과 압밀 침하량의 억제와 압밀속도의 증가가 동시에 나타나는 시멘트 고화제 혼합비 시작점은 4%~6% 정도인 것을 확인하였다. The amount of dredging clay will be greatly increased by the eco-rive project and port development in Korea. Geotechnical engineers have thrown their efforts into the new ways for effective re-uses of the dredging clay such as the material for reclamation, and so on. However, very high initial water content and low strength causes unexpected difficulties in the aspect of trafficablility or time for consolidation. Therefore, the injection of cement stabilizer is used as one of ways to improve reclaimed ground. However, it also makes an argument by heavy metal from cement stabilizer. In this paper constant rate of strain consolidation test and normal consolidation test were performed to investigate behavior characteristics of the consolidation about soil-cement include lean mixed cement to reduce the environmental loads by the cement. The experimental results of consolidation characteristics about soil-cement include lean mixed cement influenced by mixing ratio. Especially it was observed that mixing ratio of 4%~6% leads not only the reduction of consolidation settlement, but time for consolidation.

준설토와 친토양 경화재 혼합지반의 일축강도특성

오세욱(Sewook Oh),연용흠(Yonghum Yeon),권영철(Youngcheul Kwon) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.10

선진국에서는 준설토의 고함수비 특성을 제어하기 위해 다양한 고화제를 이용하는 공법을 개발하고 있으며 이 중 점토에 시멘트를 혼합하는 방법은 주로 심층혼합공법 등 연약지반의 개량공법으로 사용되어 왔다. 그러나 이에 관련된 연구는 고화제가 10% 전후의 혼합률을 갖고 있으며 이러한 혼합점토의 단기적인 특성에 대한 실험적 구명에 집중되어 왔다. 본 연구에서는 연약지반의 개량공법 적용 시 준설점토를 시멘트와 친토양 경화재로 고결시켜 장비의 주행성을 확보할 목적으로 시멘트와 친토양 경화재(NSS)를 혼합교반 하였다. 이를 바탕으로 원지반의 건조중량 대비 시멘트, NSS의 혼합비 및 양생기간(7일, 14일, 28일)에 따른 개량토의 일축압축강도 특성을 규명하고자 하였으며, 준설토 재활용을 위한 기술개발을 위하여 경량화제를 첨가하지 않은 시멘트혼합처리 방법과 친토양 경화재인 NSS를 혼합한 지반의 강도특성을 제공함으로써 차후 연약지반 개량을 위한 장비의 주행성을 확보하는데 연구의 목적을 두었다. In the construction on low strength and high compressible soft ground, the many problems have been occurred in recent construction project. therefore, the soil improvement have been developed to obtain high strength in relatively short period of curing time. Based on the laboratory tests using undisturbed marine clay, the effect of improvement on soft ground was estimated. Deep mixing method by cement have been virtually used for decades to improve the mechanical properties of soft ground. However, previous researches set the focus on the short term strength the about 10% of cement treated clay. In this paper, cement and Natural Soil Stabilizer (NSS) were used as the stabilizing agent to obtain trafficability and mechanical strength of the soft clay. Based on the several laboratory tests, optimum condition was proposed to ensure the mechanical strength and compressibility as the foundation soil using cement and NSS mixed soil. Finally, research data was proposed about the applicability of NSS as the stabilizing agent to soft clay to increase the mechanical strength of soil.

인공풍화시험을 이용한 암종별 풍화특성 평가

허열(Yeul Heo),강창우(Changwoo Kang),권영철(Youngcheul Kwon),배우석(Wooseok Bae) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.8

노출된 비탈면은 시간에 따른 풍화도가 암반의 공학적인 성질과 비탈면의 안정성에 주요한 영향을 미치게 된다. 풍화는 시간의 경과에 따라 암석을 토양으로 점진적으로 변화시키며, 이로 인한 암석의 물리적, 화학적, 역학적인 변화는 비탈면의 공학적인 안정에 영향을 미친다. 그러나 비탈면의 풍화도를 객관적으로 평가할 수 있는 방법은 많지 않은 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 암석의 풍화특성을 규명하기 위해 충북지역에 분포하고 있는 화강암과 편마암, 셰일을 대상으로 풍화 단계별로 시료를 채취하고 조성광물과 조직의 변화 등을 조사하였으며, 이들 암석에 대해 동결융해시험을 이용하여 인공풍화를 유발시켜 공극률, 흡수율 등의 변화를 정량적으로 고찰하였다. 또한 박스프랙탈차원(DB)을 통해 인공풍화에 따른 미세균열의 변화를 평가하였다. 광물학적분석을 통해 풍화에 기인한 구성광물의 변화상과 2차광물의 생성, 미세균열의 발달을 관찰하였다. 실험결과를 통하여 풍화도에 대한 광물학적, 화학적, 공학적 평가는 암종에 따른 풍화특성과 원인을 분석하고 물성의 저하를 비교적 정량적으로 평가할 수 있는 방법론을 제시하고 규명하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다. For exposed slopes, the weathering degree over time has a major effect on the engineering properties of rocks and the slope stability. Rocks are gradually changed by weathering into soil over time, and the resulting physical, chemical and mechanical changes of rocks affect the engineering stability of the slope. However, there are not many ways to objectively evaluate the weathering degree of a slope. In this study, therefore, to investigate the weathering characteristics of rocks, granite, gneiss and shale distributed in the Chungbuk region were sampled by weathering stage and changes in their component minerals and tissues were investigated. Furthermore, artificial weathering was induced using the freezing and thawing test and quantitatively investigated through porosity and absorption rate. In addition, the changes of microcracks due to artificial weathering were evaluated through box fractal dimension (DB). Through mineralogical study the phase change of constituting minerals, the growth of secondary minerals, the development of micro-cracks and the fabric changes due to weathering were observed. The mineralogical, chemical and engineering evaluations of the weathering degree through the experimental results in this study are expected to be useful for analyzing the weathering characteristics and causes by rock type and for proposing a methodology to evaluate the degradation of physical properties comparatively and quantitatively.