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토질역학 실험 (흙의압밀시험) A+

1. 개요 1.1 시험 목적 불교란 시료를 압밀 Ring에서 포화시킨 후에, 수직 정하중을 단계별로 가해서 생긴 과잉 간극 수압을 24시간 동안 상·하로 소산시킨다. 시간에 따른 침하량의 측정을 이용한 하중-침하 량(또는 간극비) 관계도에서 압축계수, 체적변화 계수, 압축지수(또는 압축비), 팽창지수(또는 팽창비), 선행 압밀응력을, 시간-침하량 변화도에서 압밀계수, 투수계수, 2차 압축지수 및 압밀 비등을 구해서 기초지반의 압밀 침하량과 시간관계를 추정한다. 즉, 구조물이나 기초지반의 침 하에 따른 안정성을 평가하기 위해 압밀정수를 결정하며, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. ① 흙의 압축성 침하량 계산 ② 흙의 침하량 계산< 중 략 >1.2 이론 및 배경 1.2-1 압밀의 모형과 Terzaghi의 1 차원 압밀론 그림 (1)에서, 포화된 점토지반에 구조물이 시공된 후에는 시간이 지나면서 서서히 침하된다. 아주 적지만 암반도 침하된다. 이 장에서는 지반에 작용된 외력의 크기와 시간에 따른 압벌 침 하량(consolidation settlement) 관계를 살펴본다. 그림 (la)는 포화된 자연지반, 그림 (b)는 여기에 구조물이 완공된 직후이다. 그림 (b)인 상태에 서는 땅 속에 있던 물이 빠져 나와서 수위계로 솟아오르는데, 이 수압을 과잉 간극수압 (Excess pore water pressure) 이라 한다. 시간이 지나면 과잉 간극 수압은 아주 서서히 소산 되므로 소산된 수량만큼 지반의 부피가 줄어든다. 이처럼 시간에 따라 지반이 침하되는 현상을 압밀(Consolidation)이라 하며, 일축압축 변형처럼 시간에 관계없이 부피가 감소되는 압축 (Compressibility)과는 구별되는 용어이다. 사질토는 투수계수가 크므로 과잉간극수압이 빨리 소산되고, 그 양도 적어서 침하량이 적다. 반면, 점성토는 소산시간이 장기간이고 침하량도 크 므로, 압밀 침하량 해석은 점성토를 대상으로 한다.

공학/기술| 2021.06.23| 24페이지| 2,500원| 조회(444)

토목공학과, 토질역학, 토질역학실험

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토질역학 실험 (흙의 정수위 투수시험) A+ 평가A+최고예요

TITLE:흙의 투수 시험(정수위)과목명토질역학실험학과토목환경공학과학년3학년Report목차1. 개요1∼31.1. 시험 목적11.2. 이론 및 배경1∼32. 시험 기구4∼52.1. 시험기구 및 재료42.2. 점검사항53. 시험 방법5∼64. 결과7∼85. 결론96. 참고 문헌91. 개요1.1 시험 목적물은 흙의 공학적 성질을 좌우하는 중요한 요소중 하나이며, 어떤 유체가 흙속의 간극을 통해서 유입되거나 유출되는 경우에는 투수성이 있다고 한다.흙댐, 토류구조물, 기초지반에 침투나 압력애 대한 영향을 고려하고, 안정성을 검토하기 위해서는 투수실험을 실시해야 한다.교란시료는 소정의 밀도로, 불교란 시료는 현장밀도로 만든 공시체를 포화시켜서 흙 내부로 물이 침투되는 속도를 잰다. 조립토는 정수위법, 세립토는 변수위법으로 측정한다.1.2 시험 이론 및 배경1.2-1 흙 속의 물의 흐름과 투수계수(1) Darcy 법칙과 투수계수자연지반의 틈새에 있는 물(간극수)은 흐르거나 정지상태이다. 아주 느릴지라도 간극수가 유출·입 가능한 매질을 투수성이라 한다. 암반은 투수가능하지만, 아주 느리므로 불투수성으로 취급한다.흙의 투수성은 공학적인 문제를 일으키는 수가 많다. 흙댐이나 제방에 침투류가 있으면, 그 침투력으로 인해서 안정성에 영향을미친다. 지하수위 아래에서 진행되는 공사의 장애와침하에도 영향을 준다. 사면이나 옹벽의 뒤채움에 침투류가 있으면, 간극수압의 증가로 유효응력 감소, 즉 전단강도가 감소되어 안정성에 치명적인 영향을 미치는 수가 많다. 그리고, 흙 속으로 흐르는 물은 유속이 아주 느리므로, 층류로 해석한다. 흙속을 흐르는 물의 유출속도를 그림(1)을 예로 들어 살펴본다.? 그림(a) : 물의 침투경로가 같으면, 수위차가 클수록 출구유속은 더 빠르다.? 그림(b) : 수위차가 같으면, 침투경로가 짧을수록 출구유속은 빠르다.1.2-2 실내 투수시험의 원리(1) 정수위 투수시험투수계수가10 ^{-3} ∼10 ^{-4}cm/sec 정도의 조립토를 대상으로 시험한다. 완전포화된 시료에연속법칙을 적용하면, 시간 t 동안에 침투된 하부의 유출구에 나온 유량은 서로 같다.즉 비커에 받은 유출유량(q _{}) = 시료에 침투된 침투수량(q _{s}) 이며 그림 (3)은 개요도를 나타낸다.q= {Q} over {t} =A BULLET v=A(k _{T} `i)=Ak _{T} ( {TRIANGLE h} over {L} )THEREFORE k _{T} = {QL} over {A TRIANGLE ht}여기서,k _{T},k _{15} : 시험시 수온 및 표준온도(한 국에서는 15°C)의 투수계수mu _{T},mu _{15} : 시험시 및 표준온도(15℃ )의 점성계수A,L, TRIANGLE h : 시료의 단면적과 길이 및 정수위차t,Q : 투수시간 및 그 동안 유출된 유량(cc)(2) 시료의 상태① 습윤 단위체적 중량gamma _{t} = {W _{t}} over {V}여기서,W _{t} =W``` prime -W _{0},V= {pi D ^{2}} over {4} TIMES L,V=ALW``' : (용기+시료)의 중량W _{0} : 용기의 중량② 시험 전 함수비 :w _{0}③ 건조단위중량 :gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+ {w _{0}} over {100}}④ 흙 입자의 비중 :G _{s}⑤ 간극비 :e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1⑥ 시험 후 함수비 :w _{f}(2) 투수계수 계산① 계산k _{T} = {LQ} over {TRIANGLE hA(t _{2} -t _{1} )} (cm/sec)② 온도보정k _{15} =k _{T} {mu _{T}} over {mu _{15}} (cm/sec)단, 15CENTIGRADE 의 물의 점성계수 :mu _{15} =11.45`mpoise2. 시험 기구2.1 시험기구 및 재료① 투수원통 : 상단에 월류구를 가진 플라스틱 또는 금속제 윈통으로 안지름 10cm,월류구까지 높이가 15cm이나 안지름이 시료 최대입경의 20배 이상② 유공판 : 투수원통을 올려놓은 다리로 지름 15cm, 두께 5mm의 황동판에 작은 구명이뚫린 것③ 황동제망 : 지름은 투수원통의 안지름보다 약간 작게 잘라낸 것, 눈금의 크기 420mu (시료의 유출방지용)④ 수조 : 시료용기를 넣는데 적당한 크기, 유공판 윗면에서 1cm 높이로 수면유지를 위한배수구를 가진 것⑤ 다짐대 : 시로를 용기에 넣고 디'지 는 금속제 봉으로 고무를 입힌 것⑥ 저울 : 용량 10kgf, 감도 10gf⑦ 메스실린더 : 용량 1000 mℓ , 눈금 10cc⑧ Working sheet⑨ 수입포2.2. 투수시험시 점검사항① 시험기 설치상태 : 용기의 연결부분에 물이 새지 않는가?② 투수원통의 상단으로부터 주수가 시작된 후 월류가 되어 수위가 일정한가?③ 시료가 포화된 후 시험이 시작되었나?④ 용기의 저판 위에 황동철망을 깔고 시작했나?⑤ 메스실린더로 정확히 월류수량(Q)을 측정했나?3. 시험 방법(1) 내경 (D)을 재고. 유공판위에 황동망+ 표준사를 깐다.(2) 망 위에 표준사를 깔고 시료를 다져 넣는다.(3) 시료 높이(L)를 재고, 표면에 철망과 표준사를 깐다.(4) 수조에 넣어 포화시킨다.(5) 하부 월류구의 유출량이 일정한 가를 보아 포화상태를 점검한다.(6) 수위차. 침투량, 시간, 수온 등을 3회 이상 반복 측정한다.(7) 시료 무게와 함수비를 측정한다.(1) 내경 (D)을 재고. 유공판위에황동망+ 표준사를 깐다.(2) 망 위에 표준사를 깔고 시료를다져 넣는다.(3) 시료 높이(L)를 재고, 표면에 철망과표준사를 깐다.(5) 하부 월류구의 유출량이 일정한 가를 보아포화상태를 점검한다.Part 1. 준비① 약 2kgf의 시료를 준비하고, 그 중량을 측정한다.② 투수원통의 안지름을 측정하여 단면적 (A, cm{}^{2})을 계산한다.③ 투수원통을 황동철망으로 덮은 다리달린 유공판에 올려놓고, 고정시킨다.④ 용기의 저판 위에 425mu 의 황동칠망을 깐다.⑤ 시료를 높이 10cm까지 넣고 다짐봉으로 다지며, 균등하게 체워서 자(버니어캘리퍼스)로시료높이(L, cm)를 측정한다.⑥ 투수원통을 투입하기 전에 시료의 중량에서 투입하고 남은 시료의 중량을 빼고. 원통내의시료중량(W _{t},gf)을 구한다.⑦ 비중측정(남은 시료에 의하여) (같은 시료에 한해서 기존의 비중을 사용해도 좋다.)⑧ 함수량 측정 (남은 시료에 의하여)Part 2. 시험① 시료표면은 두께 약 1cm의 필터용 모래·자갈로 덮는다.② 용기에 넣은 시료를 수조 중에 정치하고, 주수하여 시료 저부로부터 서서히 수침시켜포화시킨다.③ 투수원통의 상단으로부터 조용히 주수하며 , 상부의 월류구로부터 월류시켜 수위를일정하게 한다.④ 시료저부의 배수구를 열어서 배수시키며, 수조 내의 수위를 일정하게 하고, 수조로부터월류하는 수량이 거의 일정하게 될 때까지 기다린다.⑤t _{1} (sec)부터t _{2}(sec)까지 일정시간 내(예 :60초) 월류하는 수량(Q,cm ^{3})을 메스실린더로측정한다.⑥ 시료상면의 수위와 하부에 작용하는 수조의 수위와의 수두차(TRIANGLE h,m)를 측정한다.⑦ 수온(T, CENTIGRADE )를 측정한다.⑧ 함수량(w _{f} ,%) 측정 (시험 후의 시료에 의하여)Part 3. 결과의 정리① 측정값의 정리, 계산② 보고서 작성4. 결과몰드직경10.15cm체적1235.55cm{}^{3}높이15.27cm무게2469.6g단면적80.91cm{}^{2}시료상태지반분류USCSSP공시체 제작방법 : 다짐 봉공시체 포화방법 : 자연 포화교란상태교란사용한 물 : 수돗물최대입경비중2.67함수비 (w, %)시험전20시험후35.5이를 바탕으로 습윤단위중량, 건조단위중량, 간극비, 간극율을 구하면?습윤단위중량-시험전 :gamma _{t} = {W _{t}} over {V} = {1125.7} over {813.182507} =1.3843-시험후 :gamma _{t} = {W _{t}} over {V} = {1271.1} over {813.182507} =1.5631?건조단위중량-시험전 :gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+ {w _{0}} over {100}} = {1.3843} over {1+ {0.2} over {100}} =1.3815-시험후 :gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+ {w _{0}} over {100}} = {1.5631} over {1+ {0.355} over {100}} =1.5576?간극비-시험전 :e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1= {2.67 TIMES 1} over {1.3815} -1=0.9327-시험후 :e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1= {2.67 TIMES 1} over {1.5576} -1=0.7142?간극율-시험전 :n= {e} over {1+e} = {0.9327} over {1-0.9327} =0.4826측정내용시험전시험후공시체+용기 무게, g3595.33740.7시료무게W _{t}, g1125.71271.1습윤단위중량, gf/cm{}^{3}1.38431.5631건조단위중량, gf/cm{}^{3}1.38151.5576간극비, e0.93270.7142간극율, n0.48260.4166-시험후 :n= {e} over {1+e} = {0.7142} over {1-0.7142} =0.4166측정내용시험 전시험 후공시체(시료)+ 용기무게 g3595.33740.7동수경사, cm공시체 (시료)물11.7124높이, cm10.05온도CENTIGRADE 1721.7234직경, cm10.15점성계수10.877531.7134평균1.7164시행 횟수

공학/기술| 2021.06.23| 11페이지| 2,000원| 조회(957)

토목공학과, 토질역학, 토질역학실험

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토질역학 실험 (흙의 변수위 투수시험)A+ 평가A+최고예요

TITLE:흙의 투수 시험(변수위)과목명토질역학실험학과토목환경공학과학년3학년Report목차1. 개요1∼31.1. 시험 목적11.2. 이론 및 배경1∼32. 시험 기구 및 재료43. 시험 방법 및 계산5∼83.1. 시험 방법5∼83.2. 계산84. 결과9∼105. 결론116. 참고 문헌111. 개요1.1 시험 목적물은 흙의 공학적 성질을 좌우하는 중요한 요소중 하나이며, 어떤 유체가 흙속의 간극을 통해서 유입되거나 유출되는 경우에는 투수성이 있다고 한다.흙댐, 토류구조물, 기초지반에 침투나 압력애 대한 영향을 고려하고, 안정성을 검토하기 위해서는 투수실험을 실시해야 한다.교란시료는 소정의 밀도로, 불교란 시료는 현장밀도로 만든 공시체를 포화시켜서 흙 내부로 물이 침투되는 속도를 잰다. 조립토는 정수위법, 세립토는 변수위법으로 측정한다.1.2 시험 이론 및 배경1.2-1 흙 속의 물의 흐름과 투수계수(1) Darcy 법칙과 투수계수자연지반의 틈새에 있는 물(간극수)은 흐르거나 정지상태이다. 아주 느릴지라도 간극수가 유출·입 가능한 매질을 투수성이라 한다. 암반은 투수가능하지만, 아주 느리므로 불투수성으로 취급한다.흙의 투수성은 공학적인 문제를 일으키는 수가 많다. 흙댐이나 제방에 침투류가 있으면, 그 침투력으로 인해서 안정성에 영향을미친다. 지하수위 아래에서 진행되는 공사의 장애와침하에도 영향을 준다. 사면이나 옹벽의 뒤채움에 침투류가있으면, 간극수압의 증가로 유효응력 감소, 즉 전단강도가 감소되어 안정성에 치명적인 영향을 미치는 수가 많다. 그리고, 흙 속으로 흐르는 물은 유속이 아주 느리므로, 층류로 해석한다. 흙속을 흐르는 물의 유출속도를 그림(1)을 예로 들어 살펴본다.? 그림(a) : 물의 침투경로가 같으면, 수위차가 클수록 출구유속은 더 빠르다.? 그림(b) : 수위차가 같으면, 침투경로가 짧을수록 출구유속은 빠르다.두 점 간의 거리에 대한 수위차를 동수경사라 하면, 그림(1)에서 경사를 radian으로 표현한 것이다. 매질을 통과한 출구유속은 결국 동GLE h} over {L} (2)여기서,v : 흙 속을 통과한 물의 유출유속k : 투수계수i,L, TRIANGLE h : 동수경사, 두 점간의 침투거리 및 수위차(2) 침투유속과 출구유속식(2)의 유속(v)는 그림(3)에서의 관 안의 흙 속을 통해서 단면적에서 나온 출구유속이다. 출구유속은 pipe 전체 단면에 흐르는 데 비해서, 침투유속은 흙 속의 틈(간극) 사이로만 흐른다. 연속법칙을 적용해서 유속과의 관계를 살펴보자.흙 속의 침투유량(q _{i`n})= 출구유량(q _{out})v _{s} =( {A _{v}} over {A} )v=( {A _{v} BULLET L} over {A BULLET L} )v=( {V _{v}} over {V} )v=( {1} over {n} )v= {v} over {n} = {k BULLET i} over {n}THEREFORE v _{s} = {v} over {n} = {k BULLET i} over {n}v=n BULLET v _{s}여기서,v _{s`} ,v : 흙 간극으로 흐르는 침투유속 및 유출유속n,e : 흙의 간극율 및 간극비L : 관 내부에 있는 흙 시료의 길이A,V : 각각 관의 단면적 및 부피A _{v`} ,V _{v`} : 각각 흙 간극의 단면적 및 부피그림(3)1.2-2 실내 투수시험의 원리(1) 변수위 투수시험투수계수가10 ^{-4}cm/sec 보다 작은 세립토를 대상으로 그림 (4)의 방법으로 시험한다. 다만. 투수계수가10 ^{-4}cm/sec 보다. 작은 세립토는 변수위법으로도 불가능하므로, 압밀시험이나 3축압축 시험결과를 이용하여 간접적으로 구한다.그림(4)에 연속법칙을 적용하여 stand pipe의 하강수량과 포화시료에 침투된 유량은 서로 같다. 시간dt 동안에 강하수위가dh,dh의 중심에서 월류구까지의 수위차가h일 경우를 생각한다.stand pipe에서 강하된 수량 :q _{i`n} =-a BULLET dv=-a {dh} over {dt} ①시료에 유출된 수량 :q _{out} =Av=A(2} -t _{1} )} ln( {H _{1}} over {H _{2}} ) ;k _{15} =k _{T} ( {mu _{T}} over {mu _{15}} ) ⑤여기서,k _{T},k _{15} : 침투수의 수온 및 표준온도로 환산한 투수계수(cm/sec)mu _{T},mu _{15} : 침투수의 수온 및 표준온도a : stand pipe의 단면적A,`L : 흙, 시료의 단면적 및 길이t _{1},t _{2} : 시험 시작 및 종료 시각H _{1},H _{2} : 시각t _{1},t _{2}에서 실측한 하부 월류구에서 stand pipe 수위2. 시험 기구 및 재료① 투수원통 : 안지름 100mm, 높이 127mm② 커버 및 밑판 : 알루미늄제, 주배수구 부착③ 황동제망 : #200(75μm)× 2개, #40(420μm) × 1개④ 스탠드 파이프 : 지름 5mm, 20mm , 50mm, 길이 1000mm⑤ 저수조 : 유리제⑥ 급수병 : 유리제⑦ 배관 : 비닐관⑧ 다짐봉 : φ25× 300mm3. 시험 방법 및 계산3.1 시험 방법part1. 공시체 제작 및 시료의 강제 포화(1) 통의 내경(D)과 무게(W _{1})를 잰다.(2) 유공 밑판 위에 표준사, 망이나 (3) 흙을 채운 후, Filter, 표준사를 채우고 상부부직포를 깔고시료를 적당한 뚜껑을 밀폐시킨다.함수비로 혼합해서 소정의 밀도로다져 넣는다.(4) ‘통+시료' 무게(W _{2})와 높이(L)를 잰다.(5) 남은 시료로 함수비(ω)와 비중(Gs)을 잰다.(6) 시료 통을 하부 월류수조에 넣고, 포화시킬 물을 공급한다. 세립토는 수조에 잠긴 채로방치해서 자연 침투식으로 포화시키자면 아주 오래 걸리므로, 진공 폄프로강제 포화시킨다.(7) 흡기병의 C 연결 → 흡기병 하구밸브 ① 닫음 → 밸브 ②,③ 을 연다.→ 진공펌프를 작동시킨다.(8) 흡기병에 물방울이 떨어지면 시료는 포화된 것이다. 다만. 흡기병에 물이 차면진공펌프로 물이 들어가므로, 즉시 진공펌프를 정지시킨다.(9) 밸브를 ②,③을 닫음 → 비커+물’ 무게(W _{4})와 수온(T℃) 를 잰다.⑧ 과정 ⑤∼⑦을 3회 이상 반복하여 단면적 (a)을 다음 식으로 구한다.여기서,a : 선택한 스탠드 파이프의 평균단면적a= {W _{4} -W _{3}} over {(H _{1} -H _{2} ) gamma _{wT}}W _{3} ,W _{4} : 비커 및 ‘비커+물’ 무게H _{1} ,H _{2} : 스탠드 파이프의 초기 및 종료시 수위gamma _{wT} : 실측된 수온(T℃)에 대한 물의 밀도part3. 공시체의 포화도 확인① 싱크대의 밸브 ㉮를 열어 상부 월류수조에물을 공급한다. 이 장치는 중앙에 뚫린 월류구(Over Flow)로 물이 유출되어 일정수위로유지되므로. 정수위 투수 시험 겸용이다.② 상부 수조와 Panel의 연결밸브 ㉥을 연다.③ Panel과 투수통의 연결밸브 ㉯를 연다.④ 하부수조의 월류량이 일정하면, 시료는 완전포화상태이다.⑤ 시험 중에는 벨브 ㉮를 항상 열어둔다.part4. 투수시험① 상부수조의 물을 Panel에 연결한다.② 사용할 스탠드 파이프와 선택·연결한다.(세립질일수록 가늘은 것으로 선택)③ 스탠드 파이프의 임의수위에서 밸브M을잠근다.④ Stand Pipe 수위와 하부수조 수면에서월류구까지의 수위차(H _{1})를 잰다.⑤ 하부수조의 월류구에 무게를 잰 메스 실린더를준비한다.⑥ ⓐ→㉯를 열음과 동시에 초시계를 작동한다.⑦ 하강된 임의수위에서 밸브㉯를 잠금과 동시에,시간(t _{2}), 수위차(H _{2}), 침투유량(Q) 등을잰다.(Q는 참고할 분이다).⑧ 위의 과정 ②∼⑦을 3회 이상 반복하여평균을 구한다.⑨ ‘시료통+시료’ 무게(W _{2}) 측정⑩ 시료통 해체, 함수비(omega _{2})와 비중(Gs) 측정3.2 계산측정할 때의 온도 T(℃)에 대한 투수계수k _{T}는 다음 식에 따라 계산한다.k _{T} =2.3 TIMES {aL} over {A(t _{2} -t _{1} )} log _{10} ( {H _{1}} over {H _{2}} )여기서,k _{T} : cm{}^{2}0.195높이, cm9.5온도CENTIGRADE 20H _{1}, cm148.92직경, cm10.12점성계수10.08745H _{2}, cm120.30체적, cm{}^{3}764.18위 정보를 바탕으로 습윤단위중량, 건조단위중량, 간극비, 간극율을 구하면?습윤단위중량-시험전 :gamma _{t} = {W _{t}} over {V} = {1222.9} over {764.18} =1.6003-시험후 :gamma _{t} = {W _{t}} over {V} = {1362.24} over {764.18} =1.7826?건조단위중량-시험전 :gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+ {w _{0}} over {100}} = {1.6003} over {1+ {0.284} over {100}} =1.5957-시험후 :gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+ {w _{0}} over {100}} = {1.7826} over {1+ {0.430} over {100}} =1.7750?간극비-시험전 :e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1= {2.67 TIMES 1} over {1.5957} -1=0.6723-시험후 :e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1= {2.67 TIMES 1} over {1.7750} -1=0.5042?간극율-시험전 :n= {e} over {1+e} = {0.6723} over {1-0.6723} =0.4020 -시험후 :n= {e} over {1+e} = {0.5042} over {1-0.5042} =0.3352측정내용시험전시험후공시체+용기 무게, g3322.503461.84시료무게W _{t}, g1222.91362.24습윤단위중량, gf/cm{}^{3}1.60031.7826건조단위중량, gf/cm{}^{3}1.59571.7750간극비, e0.67230.5042간극율, n0.40200.3352시험번호12345투수시간, ec)

공학/기술| 2021.06.23| 13페이지| 2,000원| 조회(439)

토목공학과, 토질역학, 토질역학실험

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토질역학 실험 (흙의 일축압축시험)A+ 평가A+최고예요

TITLE: 흙의 일축압축시험과목명토질역학실험학과토목환경공학과학년3학년Report목차1. 개요1∼61.1 시험 목적11.2 이론 및 배경1∼62. 시험 기구 및 재료63. 시험 방법7∼84. 결과8∼105. 결론106. 참고 문헌101.개요1.1 시험 목적자연상태의 점토시료로 만든 원주형 공시체에 축하중만 가하여 축방항 변형량과 하중을 측정하면서 파괴시킨다. 재성형한 시료로 반복시험하며 주로 변형 -응력 관계 그래프를 그려압축 강도, 예민비 등을 구한다. 그리고 이 결과를 이용하여 변형계수, 점착력 및 내부마찰각 등의 흙의 강도정수를 구하는데 목적이 있다.(1) 공시체의 일반성질 : 크기(D＆L), 함수비 (w), 비중(G _{s}), 간극비 (e _{0}), 포화도(S), 밀도 등(2) 변형?응력 관계도 : 자연 및 교란시료의 압축강도(q _{u}q' _{u}), 예민비(S _{1}), 변형계수(E _{50})(3) 파괴시험 후의 상태 : 파괴상태 스케치와 파괴각(theta ), 점착력(c)과 내부마찰각(phi )1.2 이론 및 배경시험방법에는 변형률 제어방법과 응력제어법이 있으며, 변형률 제어법을 많이 사용한다.(1) 일축압축강도. 예민비(S _{1}), 변형계수(E _{50})① 일축압축강도(q _{u}): 측압을 받지 않은 상태에서 공시체의 최대의 압축응력,sigma = {P} over {A}② 예민비 : 자연시료와 교란시료의 강도비S _{1} = {q _{u}} over {q' _{u}}여기서,S _{1} : 예민비,q _{u} : 자연시료의 일축압축강도,q' _{u} : 교란시료의 일축압축저 예민low중간medium고 예민high퀵quick초 예민extraquick미국(USA)2∼44∼88∼1616＞없음스웨덴(Sweden)10＜10∼3030∼5050∼100100＞③ 변형계수 : 자연시료 압축강도의 1/2에 해당하는 변형도에서의 기울기참고, 혜성점토E _{50} = {{q _{u}} over {2}} over {epsilon _{50}}여기서,E _{변곡점 수정한 것)q _{u} : 자연시료의 일축압축 강도1.3 일축압축시험의 원리1.3?1. 특징① 단순한 시험이다.② 점토의 비배수강도를 구할 경우만 유효하다.③ 다른 전단시험과 비교해서 안전한 값이 얻어질 수 있다.④ 이전에는 일축압축시험을 단순 압축시험이라고 하여 점토의 강도를 아는 데는 간단히 시험 할 수 있는 특징을 갖고 있다.⑤ 그러나 일축압축시험은 점성토에 적용해야 하고, 사질토에서는 일면 진단시험이나 삼축압축 시험의 결과와 비교하면 일축압축시험에서의 공시체는 구속이 없기 때문에 가장 약한 부분이 파괴되므로 안전한 값이 얻어진다.⑥ 재하방법에는 응력제어 방법, 변형제어 방법이 있다. (변 형제어방법을 사용할 것임)⑦ 비배수 강도시험으로 본다. : 점토phi _{u} =0,``c _{u} = {q _{u}} over {2}1.3-2. 주의사항① 트리밍할 때 시료가 교란되지 않도록 해야 한다.② 파괴될 때까지 실험하거나 15% 이상의 번형이 생길 때까지 실험한다③ 압축시 시간점검과 다이얼 눈금 읽음이 정확해야 한다.④ 실험 전 함수비는 꼭 잰다.1.3-3. 시험결과의 정리(1) 일축압축강도의 계산① 공시체의 압축변형 계산epsilon (%)= {TRIANGLE L} over {L} TIMES 100② 압축변형에 대한 공시체의 단면적 계산A= {A _{0}} over {1- {epsilon } over {100}}③ 압축변형에 대한 압축응력의 계산sigma = {P} over {A}④ 압축변형epsilon 을 횡축에 취하고,epsilon 에 대한 압축응력sigma 를 종축에 취하여 응력-변형 곡선을그린다.⑤ 압축변형이 15%에 달할 때까지의 응력?번형곡선에서 구한 최대 압축응력을 일축압축강도로 한다.(2) 예민비의 계산S _{t} = {q _{u}} over {q' _{u}}(3) 강도 정수의 결정▶ 공시체 파괴시 균열이 수평방향과의 이루는 각도theta 는 그 흙의 내부 마찰각phi 와 다음과같은 관계가 있다.theta =45 DEG + {phi }edium} +D _{low}} over {4}A _{0} = {pi } over {4} D _{av} ` ^{2} (cm ^{2} )gamma _{t} = {{bar{W}}} over {L _{0} A _{0}} ``(gf/cm ^{3} )여기서,{bar{W}} : 공시체 중량L _{0} : 공시체 높이D _{av} : 공시체 평균 직경D _{high},D _{medium},D _{low} : 공시제의 상부, 중간 및 하부에서의 직경1.3-4. 시험결과의 이용(1) 일축압축강도를 이용한 점성토 지반의 강도 판별(2) 예민비에 의한 점성토 지반의 안전율을 취하는 방법(3) 점성토 지반의 경우 에민비에 기초를 두고, 기초 지지력의 안진율은 다음 표에서 결정한다.1.3-5. 타 실험값과 토질정수 관련성(1) 직접전단에서 구한 c,phi ,q _{u}의 관련성① Mohr-Coulomb의 파괴 가설에서 파괴각과 내부마찰각의 관계theta =45 DEG + {phi } over {2} 여기서,theta ` : 파괴각,phi : 내부마찰각②q _{u} =2ctan(45 DEG + {phi } over {2} )※ 일반적으로 직접 전단에서 구한 값은 큰 경향, 삼축에서 구한 값은 작은 경향을 띠므로q _{u} =2c`( phi =0) 가 더 실제에 가까워 실용적으로 많이 이용된다.③c _{u} = {q _{u}} over {2tan(45 DEG + {phi } over {2} )}④ 내부마찰각phi =0이면 점착력c= {q _{u}} over {2}⑤ 일축압축시험, 삼축압축시험, 베인시험의 비배수 강도c _{u} 값의 크기비{c _{u} (일축압축시험)} over {c _{u} (삼축압축시험)} =0.85{c _{u} (현장베인시험)} over {c _{u} (일축압축시험)} =1.43{c _{u} (현장베인시험)} over {c _{u} (삼축압축시험)} =1.13c _{u}(현장베인시험) 〉c _{u}(삼축압축시험) 〉c _{u}(일축압축시험)⑥ 대표적인 강도시험?모래의 관련성일축압축시험은 점성토에만 적용되는 시험이며, 압밀도 하지 않고 재하속도도 빠르므로 시험중에는 수분의 출입이 거의 없다고 볼 수 있다. 따라서, 일축압축시험은 삼축압축시험에 있어서sigma _{3} =0으로 하고, 비배수시험을 한 경우에 해당한다.(4) 흙의 종류에 따른 stress-strain 곡선의 특징 및 파괴형태(변형제어시험)(5) Thixotropy 현상: 재성형한 시료를 함수비의 변화없이 그대로 방치하면 시간이 경과되면서 강도가 회복되는현상을 일컫는다.2. 시험기구 및 재료(1) Trimmer/줄 톱 : 회전시키면서 직경 35mm또는 50mm 의 원주형으로 깍는 기구(2) 시험기 본체 : 변형량 제어장치, Dail Gage 고정대, 하중계기가 일체이다.(3) 재성형 기구 : Miter box, 반죽기구. Grease 또는 Vaseline, OHP film, 가위, 면도칼(4) 부수적 기구 : 분도기, 시료팬, 함수비 및 비중 시험 set3. 시험 방법(1)L= 2.1D로 절단(2) 직경에 맞게 깍는다.(남은시료로w,G, 체크)(3) 양단을 절단하여D,`L _{0} 제크(4) 공시체 무게(W) 체크(5) 공시체를 시험기에 셋팅하여 파괴·변형속도 : 0.5&∼ 2%/분·축-변형량(TRIANGLE L)에 따른 저항하중(P)(6) 파괴상태 Sketch하고,대표적인 파괴각(theta )을 분도기로 측정3-1 자연시료의 공시케 제작 및 시험3-2 교란시료 공시체 제작(7) 파괴된 공시체를 비닐봉지에 넣어 뭉게거나LL-Test처럼 증발접시에 반죽(교란)? 함수비 변화가 없도록 신속히 시행(8) Miter box 내부에 Grease나 Vaseline을 바른다.·Box 안에 OHP 필름을 씌우면 공시체를 빼기 쉽다.(9) Miter box를 조립 → 성형 후에,고정나사를 조인다.(10) 양단을 절단하여 Box 해체(11) 교란시료로 위 과정 (5,6)을 반복한다4. 결과시료자연Dmm50L _{0}mm100A _{0}cm{}^{2}19.635W(g)336.97축은 변형률(%), 세로축은 압축응력(kPa) 의 그래프를 그렸을 때 다음과 같다.자연시료교란시료자연 시료그래프 에서의 압축응력 최대값이 자연시료의 일축압축강도q _{u} 이되고 교란시료그래프의 압축응력 최대값이 교란시료의 일축압축응력q' _{u} 이므로 값은 다음과 같다.q _{u} = 43.27087775 kpaq' _{u} = 16.44965026 kpa이 결과를 바탕으로 예민비를 구하면S _{t} = {q _{u}} over {q prime _{u}} = {43.27087775} over {16.44965026} =2.63 이 된다.gamma _{t} = {{bar{W}}} over {L _{0} A _{0}} ``(g/cm ^{3} )= {335.95} over {9.5 TIMES 19.635} (g/cm ^{3} )=1.801(g/cm ^{3} ),gamma _{d} = {gamma _{t}} over {1+w} = {1.801} over {1+0.4} =1.286(g/cm ^{3} )gamma _{sat} = {G _{s} +e} over {1+e} gamma _{w}이므로 간극비 e를 구하기위해gamma _{d}을 이용하면gamma _{d} = {G _{s} gamma _{w}} over {1+e} =1.286(g/cm ^{3} ) 인데gamma _{w} =1(g/cm ^{3} )이므로 간극비는{2.6 TIMES 1(g/cm ^{3} )} over {1.286(g/cm ^{3} )} -1=e=1.0218 가되고 따라서gamma _{sat} = {G _{s} +e} over {1+e} gamma _{w} = {2.6+1.0218} over {1+1.0218} TIMES 1(g/cm ^{3} )=1.791(g/cm ^{3} ) 이 된다. 그리고gamma prime = gamma _{sat} - gamma _{w} 를 구하면gamma '= gamma _{sat} - gamma _{w} =1.791-1=0.791(g/cm ^{3} ) 이 된다.기타함수비 17

공학/기술| 2021.06.23| 12페이지| 2,000원| 조회(440)

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토질역학 실험 (흙의다짐시험)A+

TITLE: 흙의 다짐 시험과목명토질역학실험학과토목환경공학과학년3학년Report목차1. 개요1∼41.1 시험 목적11.2 이론 및 배경1∼42. 시험 기구53. 시험 방법64. 결과7∼95. 결론96. 참고 문헌101.개요1.1 시험 목적자연 건조시킨 흙 시료에 함수비를 변화시켜서 동일한 부피와 에너지로 다져서 함수비-건조밀도 관계곡선을 그려서 최대건조밀도(gamma _{dmax})와 최적함수비(OMC: Optimum Moisture Content)를 구한다. 다진 결과로 다짐현상의 함수비 범위를 시방하여 최대건조밀도는 다져진 지반의 상대다짐도의 평가기준으로 이용된다.1.2 이론 및 배경흙을 토목재료로 사용하는 경우 (흙댐, 제방, 도로 등) 흙을 다져서 그 성질을 개선할 수 있다. 다짐으로 인하여 개선되는 결과를 구체적으로 열거하면 다음과 같다.① 흙의 강도 (c,varphi 값)가 증가한다.② 압축성이 감소된다.③ 투수성이 감소된다.그런데, 흙은 적당한 함수비로 다지면 건조밀도가 증대 되지만 물이 너무 적거나 너무 많으면 오히려 작아진다.다짐시험은 1933년 R.R. Proctor에 의해 체계적으로 정리되었다. 그는 1/30 ft{}^{3}(944cm{}^{3})의 몰드(mold)에 흙을 3층으로 나누어 넣어 각층마다 5.5lb(2.5kg)의 래머를 1 ft(30cm)의 높이에서 25회씩 낙하시켜 다짐시험을 행하였다. 시험결과로부터 동일한 에너지로 흙을 다졌을 때 건조단위중량이 최대가 되는 함수비가 있다는 것을 발견하였다. 이것을 최적함수비(OMC)라고 하며 Proctor의 방법은 실내에서의 표준다짐방법으로 널리 알려져 있다.2차대전 중 중량의 항공기를 지지할 비행장 건설에 요구되는 다짐을 위해서 Proctor의 표준다짐 에너지로는 부족함을 알게 되어 수정 Proctor방법이 개발되었다.수정다짐방법은 1/13.33 ft{}^{3}(3233cm{}^{3})의 몰드에 흙을 5층으로 나누어 넣고 10lb(4.5kg)의 래머로 1.5ft(45cm)의 높이에서 55다짐에너지(kgf BULLET cm/cm ^{3})층수낙하수표준A19.0소소3255.63B37.5대대35515.13수정C19.0소소5259.38D19.0대대55525.21E37.5대대39225.30② 몰드 및 램머 치수구분몰드(Mold)래머(Rammer)내경 (mm)높이 (mm)부피 (cm{}^{3})내경 (mm)무게 (kg)낙하고 (cm)소형100+- 0.4127+- 0.51000+- 1250+- 0.122.5+- 0.0130+- 0.15대형150+- 0.6125+- 0.52209+- 2650+- 0.124.5+- 0.0245+- 0.25③ 습윤법과 건조법건조시키면 다짐에 영향을 미치는 시료는 습윤법, 그 외에는 건조벙으로 한다.? 건조법: 일광 또는 Drying Oven (50CENTIGRADE 이하로 유지)에 말려서 물을 첨가하면서 다진다.? 습윤법: 자연함수비로 건조시키거나, 물을 가해서 필요한 함수비로 조제하는 방법.시료에 물이 많아서 체로치기 곤란하면 굵은 것은 손으로 추려내도 된다. 이런시료는 건조후 다시 물로 섞어 상자에 12시간이상 방치한다.④ 반복법과 비반복법다지면 파쇄되기 쉬운 시료는 비반복법, 그 외에는 반복법이다.? 반복법: 시료가 부족하면 다진 후, 몰드에서 추출한 시료를 계속해서 반복해서 사용한다.? 비반복법: 사용한 시료는 버리고, 6∼8개 미리 준비해서 다진다.(1) 다짐에너지추를 낙하시키는 방법으로 흙에 에너지를 가해 다짐을 하게 되는데, 단위체적당 흙에 가해지는 에너지를 다짐에너지라 한다. 다짐에너지E _{c}는 다음과 같고 다짐 시험 자료를 정리하는데 다음의 공식들을 이용한다.여기서,E _{e}: 다짐에너지,H _{R}: 낙하고,W _{R}: 램머,N _{B}: 층당낙하수,L: 다짐층수,gamma : 습윤단위중량,gamma _{d}: 건조단위중량,gamma _{dsat}: 완전포화건조밀도,e: 간극비S: 포화도(%),A _{c}: 공기량(%),D _{r}: 상대밀도,G _{s}: 비중E _{c} = {W _{R} H _{R}mma _{dsat} = {gamma _{w}} over {{1} over {G _{s}} +w}e= {G _{s} gamma _{w}} over {gamma _{d}} -1S= {wG _{s}} over {e},A _{e} =e(100-S)D _{r} = {e _{max} -e} over {e _{max} -e _{min}}(2) 다짐 곡선의 작도가로축에 함수비(w), 세로축에 건조밀도(gamma _{d})로 그래프를 작성한다.(3) 다짐곡선의 음미위의 그림의 꼭지점이 최대건조밀도(gamma _{dmax}), 최적함수비(OMC;w _{opt})이다. OMC를 중심으로 좌측을 건초측 (dry side), 우측을 습윤측 (wet side)이라 한다.현장에서는 함수비를 OMC로 맞추기 어렵기 때문에 OMC보다 다소 높거나 낮게 다지게 된다. 현장에서는 실내다짐곡선의gamma _{d} GEQ 0.95 gamma _{dmax}으로 시방하는 것이 통례이며, 이를 시공함수비 범위(w _{field},Range of water content in-situ)라 한다.다짐곡선에는 반드시 0-공기 간극 곡선 (Zero air void curve)또는 완전포화 곡선을 곁들여 그려야 한다. 물이 많을수록 다짐곡선은 이 포화도 곡선에 접근되지만 서로 교차 하지는않는다. 왜냐하면 흙 속의 공기를 하나도 없이 다질 수 없기 때문이다.(4) 다짐공시체별 3-상 관계① 수량은 계속 증가하고 공기량은 점점 줄어든다. 반면에 포화도는 점점커진다.② 간극비가 OMC까지는 점점 감소되다gamma _{dmax} 에서 최소, 습윤측에서 다시 증가한다.③ 간극비의 변화로 인한 투수계수(k)와 전단강도(tau )의 고찰?투수계수(k): 간극비의 제곱에 반비례하므로 건조측에서 OMC에 접근할수록 감소되다가OMC에서 최소이고 이보다 물이 증가하면 약간만 증가된다.?전단강도(tau ): 간극비가 낮을수록 조밀하므로 강도는 간극비에 반비례한다. 건조측에서는OMC에 접근할수록 증가되어 OMC에 이르기 직전까지 최ma _{w}} over {gamma _{d}} -1이므로,e PROPTO {1} over {gamma _{d}}2. 시험 기구① 시료준비용 : 넓은 팬, 체 (19.2mm)② 다짐기구：Mold세트 (밑판, 몰드, 칼라, 나사 등이 조립된 상태), Rammer③ 혼합용구 : 분무기, 손 삽, 고무장갑, 시료 팬④ 몰드 조립 / 해체 : 나무망치, 뺀치, 스패너⑤ 표면깍기 / 공시체 추출 : 압지, 끌, 곧은날 / △-날, 브러쉬. 시료 추출기⑥ 저울, 그리스3. 시험 방법① 자연 건조시킨 19mm체 통과시료 약3kgf×4회=12kgf을 준비한다. 시료에 예상되는최적함수비보다 5%정도 낮은 함수비가 되도록 증류수를 가하여 충분히 고르게 혼합한다.② 곡선의 꺾이는 점은 매 실험마다 몰드와 시료의 무게(W _{T})를 측정하여 이 무게가 증가하다감소되는 지점이다.③ 몰드와 램머의 규격을 검정하고, 몰드의 직경(D)과 높이(H)는 기록한다.④ 몰드의 무게(W _{M})를 측정한다. (저판을 포함해서 구하는게 간편하다.)⑤ 다짐 후에 흙 시료가 잘 추출되도록 몰드 안쪽에 그리스를 얇게 바른다.⑥ 압지를 깔고 다진 층의 두께가 몰드 깊이의 약 1/3이 되도록 몰드 속에 흙을 적당히넣는다. (약 1/2 정도)⑦ 흙이 골고루 다져지도록 램머를 몰드 둘레를 따라 다지고 중앙 부분도 다져야 한다.즉, 다짐에너지가 모든 부분에서 동일하도록 골고루 다진다. 마지막 층을 다질때에는칼라를 붙여 흙을 넣어 다지되 다진 후에는 흙의 표면이 몰드의 가장자리 위로 약간올라 와야 한다. 램머의 끝에 흙이 묻으면 반드시 털어낸다.⑧ 다짐이 끝나면 칼라를 빼내고 곧은 날로 몰드의 가장자리를 깨끗이 깎는다. 칼라를분리할 때에 몰드 내에서 흙이 묻어나오지 않도록 주의해야 한다.⑨ 몰드 주위에 붙어있는 흙을 깨끗이 털어낸 후 저판+몰드+젖은시료의 무게W _{T}를 측정한다.⑩ 시료추출기로 시료를 추출하고 시료를 길이 방향으로 반으로 가른 후에 시료의 상하 및중간 부분의 흙을 약 50gf 씩 채취하여 K대입경(mm)19.00다짐 방법A 다짐시료 준비비반복법시료 비중2.70다짐에너지(Ec,kg BULLET cm/cm ^{3})5.63(1) 다져진 공시체의 함수비측정공시체번호12345함수비캔 번호1-a1-b2-a2-b3-a3-b4-a4-b5-a5-b실측무게(g)캔+습윤토38.3335.5336.1532.5241.3134.9539.2540.6471.1932.91캔+건조토36.7534.3334.5930.8538.9633.0636.9438.1863.5630.53캔19.8020.8121.4016.1320.3517.9919.8420.8521.4016.15수분 무게 (g)1.581.21.561.672.351.892.312.467.632.38건조토 무게 (g)16.9513.5213.1914.7218.6115.0717.117.3342.1614.38습윤토 무게 (g)18.5314.7214.7516.3920.9616.9619.4119.7949.7916.76함수비(w,%)각각0.0930.0890.1180.1130.1260.1250.1350.1420.1810.166평균0.0910.11550.12550.13850.1735공시체 번호12345몰드 직경 (D, cm)9.934몰드 높이 (H, cm)12.691몰드 체적 (V, cm{}^{3})983.635몰드 무게 (W _{M}, g)6632몰드+시료의 무게 (W _{T}, g)85328655875887608679평균 함수비 (w, %)0.0910.11550.12550.13850.1735습윤토무게 (W, g)*************1282047밀도(t/cm{}^{3})습윤 (gamma )1.93162.05672.16142.16342.0811건조 (gamma _{d})1.77041.84371.92041.90021.7734완전포화(gamma _{dsat})2.16752.05822.01671.96511.8387Check간극비 (e)0.52510.46440.40600.42090.4684포화도 (S, %)0.13880.16910.17640.19680 같다.

공학/기술| 2021.06.23| 12페이지| 2,000원| 조회(421)

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