OCR 이 커지면 응력경로 상, 초기에는 체적 팽창 경향이 있다가 체적 감소 경향을 보인다.

조밀 사질토의 경우 Dilatancy 현상에서처럼 시험 중 하중 재하 단계에서 축변형률이 커질 수록 체적 팽창의 형상을 보이는 것처럼
OC (OCR>2) 상태에서는 이런 모습을 보인다고 할 수 있다.
구속압이 작을수록 체적 팽창은 커진다.

기본적인 Dilatancy 의 모습.


전단시험에서의 Dilatancy 보정 (다일러턴시)
흙의 팽창에 따라 발생된 두께차이 x 수직응력 = 전단응력 x 수평변위
이에 따른 전단응력을 계산하고 그를 제외하고 전단응력을 계산하면 다일러턴시를 제외한 시험결과가 얻어지며,
그에 맞는 c, pi 를 구할 수 있다.

쓰는 사람마다 약간씩 달라서 헷갈리기는 하지만,

변형계수 (Ed) : 비탄성일 때(비선형)의 정형화한 응력/변형률 계수 (E50 or 할선계수)

탄성계수 (E) : 탄성관계의 그래프 안에서 정해지는 탄성계수. 응력을 변형률로 나눈. (직선으로 가정 or 접선계수)

탄성계수 = 변형계수 x 1.5~2.5. 지반 초기의 릴랙세이션 때문

방법 : PMT (프레셔미터 테스트, Pressuremeter Test) 를 통해 둘다 구할 수 있음, N치를 이용한 경험적 변환

반복작용에 따른 변형계수와 탄성계수의 차이 표현
(ASTM D4719 에서는 Ep Er 로 나와있음.)

(K=1~3)
이유 : Pre-boring 에 따른 교란 때문에 필요. (poisson 은 이미 들어가 있음.)

Prebored type 이 있고,
SBPMT(Self boring type) 이 있음.

지반반력계수 : 단위면적당 저항력과 변위와의 관계. 재료의 물성치라기보다는 경계조건의 이해. 재하판이나 재하 조건에 따라 달라짐.
-       수평 : 공내재하시험 (PMT). 실제 수치해석을 하는 경우 변위에 따른 토압의 변화나 굴착저부 영향에 따른 지반반력계수 감소계수가 적용될 필요가 있다.
-       수직 : 평판재하시험 (PBT)

수치해석
-       탄소성법 : SUNEX 5.74 역해석을 통한 지반반력계수 산정. (Trial and Error, 수평변위오차 최소화)
-       유한요소해석법 : PLAXIS 8.2. 현장 계측과 유사한 결과 도출 가능.

풍화토 : 국내에 널리 분포되어 있음.

삼축압축 시험 : 변형률 – 양단의 bedding 오차, 단부 구속 등으로 인한 시료 변형의 불균일성을 제거하기 어렵다.
LVDT (Linear Variable Displacement Transducer) 미소 변형부터 대변형률 측정을 위해 사용. 변형률 센서를 일컬음.

Ko 압밀시험 : Ko 선을 따라 이동.
직접전단시험 : 전단응력이 수직응력을 따라가다가 파괴에 이름
삼축압축, 등방압축 : 일정기간 전단이 발생하지 않으므로 p=0 을 유지하고 q line 을 따라감.
응력경로 : 전단 시 응력상태의 변화를 응력평면상의 점의 궤적으로 표기.

(여기서는 n=a, m=alpha (파괴각)) n 이 있으면 과압밀.

하중이 증가되면,
1.     그만큼 간극수압이 등방으로 증가. 그에 따른 p-q. (p 증가, p’ 는 그대로) TSP, ESP 길을 달리함.
2.     압밀 완료. 간극수압=0, p=p’ 가 같아짐. 유효응력 증가, 전응력=유효응력

CD : 응력경로 – 전응력, 유효응력 경로 동일. (간극수압 산정 및 제외 가능)
CU : 응력경로 – 전응력 우상향, 유효응력 파괴선쪽으로. (구속압은 줄고, 하중은 증가) (간극수압만큼의 차이)

딜라토미터 (Dilatometer, DMT)

1. 특징 : 원위치 시험
2. 구성 : Blade (납작한 기구), Steel Membrane
3. 순서 : 해당 깊이에 삽입, 초기압력 재하, 압력증가, 간극수압에 해당하는 압력도 추려냄.
Steel Membrane., 자료 기록 및 분석, Seismic 의 경우 Rod 에 Geophone 삽입하여 전단파속도도 측정.
4. 결과값 : 비배수전단강도,변형률 특성
5. 비교 대상 : PMT, Vane, CPT, SPT 등

팽창계로 얻어지는 값들
구속계수
비배수전단강도
내부마찰각
전단파속도

횡구속계수 Kd 에 관하여

Kd 값이 커지면 액상화 확률이 커진다.

깊이가 깊어질수록 줄어드는 편, Vs 와 비교적 반비례하는 편.

탄성계수를 구할 때 계수를 통해 변환을 할 필요가 있음.

DMT : E=Ed(1-v^2) (포아송비의 제곱)

암반의 응력은 얕은 곳은 횡방향응력이 크고,
깊은 곳에서는 횡방향과 수직방향 응력이 비슷해진다.

초기응력은 다음과 같은 방법으로 측정할 수 있다.

1. 플래트잭법 (Flat Jack) = 응력보상법 (Stress compensating method)
- 암반 응력 측정을 위해 표면에 수행하는 시험 방법
- 시공된 터널이나 굴착면의 응력(지중응력)의 변화를 확인함.
- 측정판을 삽입하여 압력을 측정. (압력 Pump 적용 필요.)
- 굴착 후 암반의 이완에 따른 압력. (초기 간격으로 돌아가기 위한 압력) (떨어졌다가 회복하는 그래프)
- 전반적인 확인을 위한 간격 확보 필요. (자료의 신빙성)
- 절삭-초기변위확인-Jack 삽입-변위회복까지 가압
- 시험이 간단하나, 교란된 부분이라 신빙성이나 안전율 고려 필요.


2. 수압파쇄 (Hydraulic Fracture)
- 시추 필요. (시추가 가능한 공간이어야 함.)
- 지하수면 아래도 시험 가능, 대심도 시추공에서도 가능. 주응력면에 수직으로 가압된다는 가정.
- 균열발생에 대한 응력을 확인.


3. 시추코어 이용법

- ASR (Anelastic Strain Recovery) 법
* 시추코어 회수시 회복 변형률 : 응력개방이 크면 회복량 큼. 회복변형률을 통해 초기응력 측정.
* 온도, 함수비, 이방성, 잔류변형률, 측정 시간 등에 영향을 받음.

- DSCA (Differential Strain Curve Analysis) 법
* 회수 코어가 정수압을 가할 때 주 변형률 방향이 같음.
* 균열발생을 응력한계(초기응력)으로 보고 추정

- AE (Acoustic Emission) 법
* Kaiser 효과 : 응력 제거 후 재가압 시에는 첫째 재하 과정에서의 최대응력이전까지는 AE가 작다가, 그 이후 급격히 커지는 현상.
(하중을 가할 때 방출되는 음향을 측정하다가 커지는 포인트 확인)
* 하중 증가에 따른 두개의 직선을 근사시키고 그 교점을 초기지압으로 추정. (갑자기 커지는 부분 접선의 교점)

- DRA (Deformation Rate Analysis) 법
* 주기적으로 압축하중을 가함. 변형률의 차이를 확인. (변형률이 증가하다가, 줄어드는 시점을 초기응력으로 추정)

4. 응력개방법 (Stress Relief Method)
- 변형률, 변위계, 응력계로 측정. (암반의 탄성정수 필요.)
- 오버코어링 (Large Diameter Hole), Undercoring, 슬롯형성법
- 오버코어링 (3방향 게이지) : 공경변형법 (USBM), 공저변형법 (Doorstopper method, 짧아도 됨, 연약암반/절리에 용이), 공벽변형법 (Leeman method), CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) HI 셀 법, 반구/원뿔형

지진, 진동이 토사에 미치는 영향을 확인하려면,

공진주 시험 (Resonant Column Apparatus, RCA)

1. 목적
지진해석을 위한 지반 조사의 일환으로 탄성파 전달이론에 따라 지반의 탄성계수 또는 전단탄성계수(Gmax)와 감쇠비(Dmin)를 구하는 시험.

2. 원리
진동에 따른 가속도, 변형률을 측정함.
주로 암반에 사용.
감쇠 : 진동 또는 지진파의 에너지가 시간 또는 거리가 증가함에 따라 감소하는 현상. 이를 수치적으로 측정/환산.

3. 시험방법
- 구성 : 가진장치, 가속도계, 측정기
- 원통형(50x100 or 70x140)의 공시체에 진동수를 바꿔가면서 Torsional Excitation 가함
- 가진장치로 탄성파 발생 (Ball Drop, Instrument Hammer)
- 주파수 응답곡선 작성 (f-A, A : Accelerometer, Max. A - Resonance)
- 공진주파수 확인 – 전단탄성계수, 전단파 속도 측정 (E=2(1+v)G)
- 감쇠곡선을 이용하여 감쇠비 결정
- 구성 : Drive system – Confinement System – Monitoring system (height/motion)

4. 시험결과 활용
- 전단변형율-전단탄성계수 (감소 그래프)
- 비선형 거동을 보이는 탄성 한계 변형율을 표에서 찾아 적용. (10^-3 %(저변형과 중변형의 경계) 부근)
- 자유진동감쇠곡선 도표하여 적용.
- G=p(밀도) x Vs^2 (전단파 속도)