R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C078764-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 해빙기 안정성 확보를 위한 동절기 다짐기법 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-08-14 ~ 2016-08-26 | |||||
| 연구책임자 | 조완제 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
6명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 100,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 100,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 단국대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001556-01 | |||||
| ISBN | 979-11-955447-3-8 | |||||
| 주요 내용 |
사계절이 뚜렷한 우리나라에서 최근의 기후변화로 겨울이 길어지며 겨울철 기온이 더 낮아지는 경향을 보이고 있다. 시공기간 단축에 의한 이윤 추구 및 동절기 공사 미시행 시 기능공 이탈 등으로 인하여 효율적인 공사관리가 곤란하다는 이유로 많은 경우 동절기 공사를 시행하고 있다. 이러한 경우 해빙기 지반안정이 확보되지 않아 사면붕괴 등으로 인한 인명 및 재산피해가 증가하고 있다. 따라서 지반재료의 동결/융해 및 영하에서의 온도와 관련한 함수특성 및 불포화 강도의 변화를 파악하는 연구가 수행되어야 하며 이를 바탕으로 융해기 안정성 확보를 위하여 동절기 지반의 동결정도에 따른 다짐 특성을 파악하고, 온도 및 지반재료에 대한 적합한 기준을 수립하는 연구가 필요하다. [최종목표] 연구의 최종 목표는 최저 -10°C 온도까지의 지반재료의 다짐 특성을 파악하고 해빙기 융해 시 영향을 최소화할 수 있는 다짐 기법 개발로써, 영하 온도에서 다짐 시공한 지반의 융해 시 특성 파악 및 지반온도 및 동결·융해에 따른 성토 지반의 불포화 특성 변화를 파악하여 이를 반영한 해빙기 융해 시 발생될 수 있는 역학적 변화를 최소화할 수 있는 동절기 다짐기법을 개발하고자 한다. 이를 통하여 동절기 건설공사를 위한 지반재료 평가 지침서 및 융해시 안정성 확보를 위한 불포화 시험체계도 구축하고자 한다. [연구내용 및 범위] ▷ 동결/융해에 따른 불포화 함수특성곡선 선행연구 분석 일반적인 불포화 이론에 대한 문헌 조사를 실시하고 온도에 대한 영향 관련 논문을 정리하여 동결/융해에 따른 불포화 함수특성곡선 관련 선행연구를 조사한다. 불포화 이론과 더불어 동결토의 이론을 조사하여 두 이론의 접점을 찾고 동절기 다짐기법에 대한 배경 이론들을 정리하고자 한다. ▷ 동결 온도에 따른 불포화 함수특성 변화 파악 기본적으로 불포화 함수 특성의 경우 건조와 습윤에 의하여 이력(hysteresis)를 보이는 것으로 알려져 있다. 이는 건조과정으로 대표하는 물의 배수와 습윤과정을 대표하는 흡수에 있어서 간극의 영향으로 인하여 물이 들어가고 나가는 물리적인 과정이 다르기 때문으로 알려져 있다. 이러한 함수특성곡선의 경우 영하의 기온에서 간극수의 동결 및 융해로 인하여 동결되는 상태 및 융해되는 상태에서의 흡수력의 변화에 따른 이력이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 함수특성곡선의 이력은 건조습윤에 의한 이력만큼 클 것으로 파악되며 해빙기 융해로 인한 지반의 안정성 저하에 대한 해답을 찾고자 한다. ▷ 동결융해 싸이클에 대한 불포화 함수특성 변화 파악 일반적으로 지반 내 간극수는 동결 시, 9%의 체적 팽창을 갖는다고 알려져 있다. 이로인하여 도로 하부지반에서 동상현상이 일어나며, 융해 시 동결로 인해 팽창되었던 체적이 줄어들어 간극이 커지는 현상을 갖게 된다. 따라서 동결/융해 싸이클에 의하여 흙입자의 구조적인 변화 및 풍화가 일어날 것으로 예상되며 이러한 변화에 의한 불포화 함수특성도 달라질 것으로 판단된다. 현재 비탈면 설계에서 적용되고 있는 불포화 특성의 경우 건조/습윤에 대한 이력만을 고려하고 있으나, 동결/융해에 대한 이력도 고려하게 되면 보다 현실적인 해석이 가능해 질 것으로 판단된다. ▷ 영하 온도에 따른 불포화 강도 특성 변화 파악 단국대학교에서 보유하고 있는 불포화 압축 시험장치는 일정한 함수비 상태의 불포화 시료를 대상으로 전단시험이 가능하도록 제작되었다. 기존의 시험기와는 다르게 공시체의 하단부에서 간극수압의 측정을 통해 공시체의 흡수력을 측정할 수 있다. 이때 간극수압계로부터 수압의 변화는 곧 흡수력의 변화로 해석이 가능하며 압축시험을 수행하는 동안 하중, 간극수압, 변위, 그리고 압력계를 통한 체적변화 값을 측정하여 간극비의 변화, 포화도 그리고 흡수력의 변화를 알 수 있다. 함수특성곡선과 마찬가지로 영하 온도에서 흡수력의 변화로 인한 불포화 강도가 달라질 것으로 예측되며 이러한 영하 온도 하에서의 불포화 강도와 상온에서의 불포화 강도를 비교 및 분석하고자 한다. ▷ 동결융해에 따른 불포화 강도 특성 변화 파악 동결융해에 의한 지반의 구조적 변화는 함수특성곡선뿐만 아니라 강도에도 영향을 미칠 것으로 예측되며 이러한 영향을 파악하고자 동결융해 싸이클에 따른 불포화 강도 특성을 파악하고자 한다. 동결 시료의 경우 -8도 ？3도로 동결시킨 후 융해 시켜 동결온도가 융해 후 다짐 지반의 불포화 강도 특성에 미치는 영향을 파악하고자 한다. ▷ 융해 시 강도 저하 및 함수특성 변화를 고려한 다짐법 개발 앞서 당해년도의 연구결과에서 파악된 동절기 영하온도를 고려한 다짐특성과 불포화 특성을 고려하여 다양한 온도에 대한 동절기 다짐시공법을 제시하고자 한다. 제안된 공법의 초점은 해빙기 융해로 인한 안정성 저하를 최소화하는 데 있다. |
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| 색인어 | 한글 | 동결 | 불포화 지반 | 함수특성 | 다짐 | |
| 영문 | freezing | unsaturated soils | soil-water characteristics | compaction | ||
| 최종보고서 | 표지.pdf 해빙기 최종보고서 (단국대) (최종보완수정).pdf | |||||