흙의 반복 비배수삼축(액상화특성) 시험, 지반재료의 반복삼축(변형특성) 시험, 대형 삼축압축 시험, 링 회전 전단시험 및 흙의 동상시험

동적시험은 자연시료를 이용하고, 반복삼축압축․동적전단․대형삼축압축시험이 있으며, 밀도는 별도로 시험한다.

결과의 시험값은 내진설계를 하고자 할 때의 주요 요소로 제공되며, 모래지반에서의 액상화 강도특성․동적인 전단강성․감쇠정수 등을 위한 반복하중으로 반복응력․축변형․간극수압을 측정한 흙의 동적변형 특성을 파악하여 지진응답해석 등에 활용하며, 마찰력 산출로 지지력도 판정하게 된다.

1 흙의 반복 비배수삼축(액상화특성) 시험

지반의 강도특성(액상화)을 구하기 위한 시험으로, 보통의 삼축압축시험기와 거의 유사하나, 축하중만을 반복 재하하기 위한 특수재하장치와 빠른 재하속도에 대처하는 전기식 측정장치에 차이가 있다.

액상화는 모래․사질토의 포화된 공시체에 3～4회 정도의 반복하중을 가하여 액상화 응력비(R)․축변형․간극수압곡선을 구하여 액상화 강도특성을 파악하므로 3～4개 공시체가 필요하다. 하중 파형은 0.5～1.0㎐ 정현파가 활용되나 이외의 파형은 별도사항이다.

 

2 지반재료의 반복삼축(변형특성) 시험

지반의 등가 Young's modulus(ratio)나 이력 감쇄율을 실험적으로 구하기 위한 시험으로, 계측장치가 포함된 반복비배수삼축 액상화 특성과 같으나, 축변위계 만은 아주 정밀도 높은 미소변위계를 사용한다.

시험은 포화된 공시체를 압밀한 뒤 하중․변위․간극수압 등을 측정하여 점성토․사질토의 동적변형특성으로 지진응답해석․응력변형이력곡선․전단변형과 전단탄성계수․감쇠정수 간의 상호관계에 활용되며, 반복하중은 30주파수 이내의 파로 0.2～3㎐ 정도로 8～10단계를 가하여 10-4～10-2 정도 측정되도록 하며 2～3개의 공시체가 필요하다.

3 반복 공동형 비틀림 시험

지반의 변형특성이나 강도특성(액상화)을 구하기 위한 시험으로, 변형특성인 등가전단강성율‧이력감쇄율을 시험대상으로 한다.

시험장치는 삼축cell․재하․제어․기록의 4개 장치로 삼축cell내에 가운데 공동형의 공시체를 setting하고, 수평방향의 반복비틀림으로 재하‧제어장치에 힘을 가하여, 그 움직임을 기록장치로 얻어내는 것이다.

변형특성이므로 동적변형의 관계와 동일하며, setting된 공시체를 완전 포화시켜 소정의 응력상태로 압밀시킨 후 미소한 반복력에서 큰반복전단력까지 단계적으로 0.05-1.0㎐ 전후의 10단계 정도의 정현파형이 활용된다.

4 대형 삼축압축 시험

대형삼축압축시험은 일반적인 삼축압축시험과 같이 흙의 지지력․마찰력․점착력․내부마찰각을 산정하기 위한 것이나 정밀도를 향상시키고 원지반지지력과 마찰력 산출의 오차를 최소화하기 위한 시험이다.

일반적인 삼축압축시험이 U/D시료에서 φ35～φ50㎜공시체를 만들어 이용하나, 대형삼축압축시험은 풍화암과 풍화잔류토의 원암반을 대상으로 한 중압삼축압축시험과 대구경 특수시료로 작성된 중형공시체(φ100×200․φ150×300) 및 대형공시체(φ300×600)를 이용하는 것으로 분류된다.

5 링 회전 전단시험

직접전단이 전단변위의 제약에 의해 pick강도(과압밀점토)․완전연화강도(정규압밀점토)에 국한되나, 회전전단으로 일정한 변형을 주면서 전단변위를 무한히 크게하여 점토의 잔류강도 측정이 가능토록 하는 전단시험이다.

반복조정시료를 소정의 각응력상태(4개공시체)로 압밀시켜서 1개 시료로 시험한다.

공시체 전단변위는 360°이상의 대변위로 전단속도(간극수압발생방지)는 0.02㎜/min로 시행된다.

6 흙의 동상시험

지반의 동결‧융해 반복에 의하여 지반 지지력이 저하되는 흙의 동상성 판정을 위한 시험으로, 한랭지에서의 유해한 동상여부와 이에 대한 기초 검토자료로 활용하기 위한 시험이다.

공시체 작성전에 다짐시험을 선행한 후 CBR 수행 및 정적다짐(4.5㎏ rammer×45㎝낙하)으로 동상성을 판정한다. 공시체는 φ8㎝×h3㎝와 φ15㎝×h17.5㎝로 시험한다.