| 연구개발개요 |
설계시 필요한 주요 토질정수는 강도특성이나, 변형특성 등의 역학적 성질을 나타내는 정수이다. 설계시의 토질정수는 설계방법에 근거한 소정의 조사 및 시험을 시행하여 결정되나, 설계를 위한 토질정수가 획일적으로 정해진 조사, 시험만으로 결정될 수 있다고 하는 것은 결과적으로 커다란 오류를 일으킬 수 있고, 설계의 목적과 대상 또는 방법 등에 대응한 조사, 시험의 실시가 불가결하다. 설계에 필요한 지반정수로서 지금까지 가장 빈번히 사용되어온 것은 역학적 성질 중 강도정수이나, 최근에는 흙의 응력~변형률~시간관계로부터 변형과정에 있어서의 변위량을 예측하기 위하여 변형정수가 토질정수의 중요한 부분이 되고 있다. 실내에서 응력~변형률 관계를 얻고자 하는 시험에 대해 시험목적, 시험방법의 표준화가능성, 원위치조건의 재현성, 실무활용가능성 등을 고려하여 분류, 표준화 및 특성화하여 각각의 시험에서 얻어진 결과가 각각 독립적이 아니라 상호보완적이 되도록 하여 종합적 이용방안을 제시하고자 한다. 또한 흙 종류에 따른 효과적이고 신뢰성 있는 표준적 응력~변형특성 조사시험방법 개발과 표준적 조사시험방법에 의한 시험결과를 이용한 변형정수/강도정수 데이터 해석기법 개발에 치중하고자 한다.
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| 연구내용 및 범위 |
실내에서 응력과 변형률 관계를 얻고자 하는 시험에 대해 시험목적, 시험방법의 표준화가능성, 원위치조건의 재현성, 실무활용가능성 등을 고려하여 분류, 표준화 및 특성화하여 얻어진 결과가 각각 독립적이 아니라 상호보완적이 될 수 있도록 하여 종합적 이용방안을 제시하고자 한다. 이러한 문헌조사를 중점으로 실내시험장치(일축시험, 삼축시험, 평면변형률시험)의 구체적인 시방작성 및 응력제어가 가능한 실내시험장치(삼축시험, 평면변형률시험)를 설계하고자 한다. 개발하고자 하는 시험장치는 1)가급적 시험법이 간편하나, 2)시험결과의 정도가 높고, 3)다른 시험자간에 거의 동일한 결과를 얻을수 있는 시험장치의 제작을 목표로 하나 기존실험장치와의 큰 차이점은 응력제어가 컴퓨터에 의해 이루어진다는 것이다. 또한 정도높은 데이터를 얻기 위한 로드셀 및 국소 변형장치 등이 부착된다. 공학적 측면에서의 토질시험은 기능적인 측면만의 토질시험과는 다르다. 만족할 만한 토질시험 결과를 얻기 위하여는 뛰어난 기능을 필요로 하나, 공학적 목적에 부합한 토질시험을 통해 필요한 수량을 제한된 기간 내에 시행하기 위하여는 단지 개인의 기능적 자질에 의존하지 않고, 통상적인 시험자에 의한 시험결과가 언제나 재현될 수 있도록 시험장치, 시험시스템이 체계화 되어 있을 필요가 있다. 또한, 시험상의 기법이 토질역학 이론에 근거하고 있고, 압밀조건, 전단조건 등을 포함한 시험수순이 가능한 한 세부적으로 표준화되어 있을 필요가 있다. 통상의 실내시험(삼축시험)에서는 미소변형률에서의 변형계수의 정확한 측정은 용의하지가 않다. 삼축시험에서 미소 변형률레벨에서의 변형계수(Young's modulus)을 정확하게 측정하기 위해서는 ①재하 피스톤의 마찰로 인한 응력측정의 오차를 피하기 위해 로드셀을 압력셀 내부에 설치하고 ②변형의 오차를 방지하기 위해서는 ?(Cap)의 변위을 직접측정하는 방법보다는 시료의 국소변형을 측정하는 방법이 유효하게 된다. 본 연구는 이러한 내용에 따라 정도높은 데이터를 얻기 위한 로드셀 및 변위계를 제작하고, 이들을 이용한 실내시험를 실시하여 원위치 시험과의 조합을 통해 흙의 응력-변형률 특성을 연구하고자 하는 것이다. 설계 또는 연구에 필요한 정보를 정확히, 능률적으로 얻기 위해서는 시험결과의 정리와 해석기법도 설계?연구목적에 부합되어야 한다. 1차년도 연구결과에 따른 토질별 실내실험 및 원위치시험을 실시하여 원위치조건을 고려한 토질변형정수의 평가기법을 개발하고, 토질변형정수와 강도정수와의 상관성 분석 등을 통해 토질종류에 따른 실내시험 결과와 원위치시험결과의 상호보완적 해석기법개발에 주안점을 두고자 한다. 기존의 계측데이타를 이용 개발된 흙의 응력-변형특성의 구성 모델을 이용한 유한요소 시뮬레이션 통해 설계 및 시공에 그 활용성을 높이고자 한다.
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