화력발전소 플라이애쉬의 액상화 거동 특성 = Liquefaction behavior characteristics of fly ash in thermal power plants

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted for evaluation of the liquefaction behaviour of fly ash cast on the thermal power plants. The physical, chemical and geotechnical properties of fly ash were evaluated to confirm that it was a silty soil(ML) of F class with spherical particles and to evaluate the liquefaction resistance through the cyclic triaxial test.
The test results showed that the liquiefaction resistance of the fly ash was 0.084. This is lower than 0.109 result of the Nakdong river sand, which is therefore more vulnerable to liquefaction than sandy soil.
The liquefaction behaviour of the fly ash was analyzed by adjusting the test conditions of the effective stress and the anisotrophic ratio. as a result, as the effective stress and the anisotrophic ratio increase, the liqufaction resistance of the fly ash decreases and the risk of injection phenomena and permanent deformation is greater.
In addition, a test was conducted to induce dissipation of pore water pressure by mixing sand and gravel. First, cyclic triaxial test was conducted by mixing 5%, 10% and 20% sand of the volume ratio of fly ash specimen. test results show that the liquefaction resistance in mixed sand conditions tends to decrease compared to the fly ash specimen. This trend was analysed using the binary mixture's void ratio theory. The intergranular void ratio in which 20% of the sand is mixed was found to be 1.802, higher than the void ratio of 1.54 of the fly ash specimen. It was judged that the resistance to liquiefaction decreases as the test specimen becomes loose due to increased void ratio.
Second, five layers of gravel(natural and artificial) were mixed in the fly ash specimen. test results show that the liquefaction resistance in mixed gravel conditions tends to increase compared to the fly ash specimen.
The test results confirm that the liqufaction resistance of the fly ash increases when the gravel is mixed. The results of this study are to improve the resistance of the liquefaction of the fly ash by mixing the ground material with gravel inside the fly ash layer to improve the repeated stress of the earthquake.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 화력발전소 플라이애쉬의 액상화거동 평가를 위해 수행되었다. 플라이애쉬의 물리적, 화학적, 지질공학적 특성을 평가하여 실트질(ML)의 공학적 특성을 갖는 F 등급 플라이애쉬임을 확인하고 반복삼축압축시험을 통해 액상화저항력을 평가하였다.
시험 결과 플라이애쉬의 액상화저항력은 0.084인 것으로 나타났다. 이는 낙동강 모래의 0.109 결과보다 낮으며, 따라서 사질토 지반보다 액상화에 더 취약하여 액상화저항력 개선방법에 대한 연구가 필요하다고 판단하였다.
플라이애쉬의 액상화거동을 작용유효응력 및 이방압밀비 등의 시험조건을 조정하여 분석하였다. 시험 결과, 유효응력 및 이방압밀비가 증가함에 따라 플라이애쉬의 액상화저항력이 감소하는 경향을 확인하였으며, 이에 따라 분사현상 및 이방압밀 상황에서 발생하는 영구변형의 발생량이 커지는 것을 확인하였다.
또한 모래와 자갈을 혼합하여 간극 수압의 소산을 유도하기 위한 시험을 실시하였다. 첫째, 플라이애쉬 시료의 부피비 5%, 10%, 20%만큼 모래를 혼합하여 반복삼축압축시험을 실시하였다. 시험 결과, 혼합 모래 조건에서 액상화저항력은 플라이애쉬로만 구성된 공시체에 비해 감소하는 경향이 있다. 이 경향을 이원 혼합물의 공극비 이론을 적용하여 분석한 결과, 모래의 20%를 혼합한 조건에서의 공극비는 1.802로 플라이애쉬의 공극비 1.54보다 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 모래 혼합에 따른 간극수압 소산 효과에 의한 액상화저항력 개선효과보다 공극비 증가에 따른 느슨한 상태가 된 지반조건에 따른 액상화저항력의 감쇄 효과가 커지는 효과에 의해 액상화저항력이 감소하는 것으로 판단되었다.
둘째, 다섯 층의 천연자갈 및 인공자갈을 플라이애쉬 공시체에 층혼합을 실시하였다. 시험결과 자갈을 층혼합한 조건에서 액상화저항력이 증가하는 경향을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 목적 1
• 1.2 연구 동향 8
• 1.3 연구내용 및 방법 9
• 제 2 장 화력발전소 플라이애쉬의 분류 및 공학적 특성 12
• 2.1 시료 특성 12
• 2.2 화력발전소 플라이애쉬 분류 15
• 2.2.1 SEM 사진 촬영 결과 15
• 2.2.2 화학적 조성 분석 결과 16
• 2.3 화력발전소 플라이애쉬 물성평가 18
• 2.4 시험 방법 및 내용 25
• 2.4.1 반복삼축압축시험 개요 및 시험 25
• 2.4.2 반복삼축압축시험용 공시체 성형 과정 28
• 2.4.3 포화 및 압밀 과정 31
• 제 3 장 화력발전소 플라이애쉬의 액상화 거동 32
• 3.1 반복삼축압축시험을 이용한 플라이애쉬의 액상화저항력 분석 32
• 3.2 모래와 화력발전소 플라이애쉬의 액상화 거동 비교 35
• 3.3 유효응력 변화에 따른 플라이애쉬의 액상화 거동 46
• 3.4 이방압밀비 변화에 따른 플라이애쉬의 액상화 거동 58
• 제 4 장 모래 및 자갈을 혼합한 플라이애쉬의 액상화 거동 72
• 4.1 시험 배경 72
• 4.2 모래를 혼합한 플라이애쉬의 액상화 거동 74
• 4.3 자갈을 혼합한 플라이애쉬의 액상화 거동 86
• 제 5 장 결 론 102
• 참고문헌 106
• Abstract 119

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34. “반복삼축압축시험을 이용한 흙노반 재 료의 영구변형 발생 특성 분석 및 예측모델 개발”, 임유진, 박재범, 임상진, 최찬용, 한국철도학회 논문집, 제 21 권 2호, pp. 177-188, , 2018

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