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토질역학 흙의 일축 압축시험
평가A+최고예요
- 1. 시험목적자연상태의 점토시료로 만든 원주형 공시체에 축하중만 가하여 축방향 변형량과 하중을 측정하면서 파괴시킨다. 재성형한 시료로 반복시험하며 주로 변형-응력 관계 그래프를 그려 압축강도, 예민비 등을 구한다. 그리고 이 결과를 이용하여 변형계수, 점착력 및 내부마찰각 등의 흙의 강도정수를 구하는데 목적이 있다.(1)공시체의 일반성질 : 크기(D&L), 함수비(ω), 비중(G _{s}), 간극비(e _{o}), 포화도(S), 밀도 등(2)변형-응력 관계도 : 자연 및 교란시료의 압축강도(q _{u},q prime _{u}), 예민비(S _{t}), 변형계수(E _{50})(3)파괴시험 후의 상태 : 파괴상태 스케치와 파괴각(theta ), 점착력(c)과 내부마찰각(phi )2. 시험개요시험방법에는 변형률 제어방법과 응력제어법이 있으며, 변형률 제어법을 많이 사용한다.(1) 일축압축강도, 예민비(S _{t}), 변형계수(E _{50})① 일축압축강도(q _{u}): 측압을 받지 않은 상태에서 공시체의 최대의 압축응력,sigma `=` {P} over {A}② 예민비 : 자연시료와 교란시료의 강도비S _{t} `=` {q _{u}} over {q prime _{u}} 여기서,S _{t} : 예민비q _{u} : 자연시료의 일축압축강도q prime _{u} : 교란시료의 일축압축예민성명칭예민비저예민low중간medium고예민high퀵quick초예민extraquick미국(USA)2~44~88~1616>없음스웨덴(Sweden)10[표1]. 예민비에 따른 점토의 분류③ 변형계수 : 자연시료 압축강도의 1/2에 해당하는 변형도에서의 기울기참고, 해성점토E _{50} /q _{u} = 30～100E _{50} `=` {{q _{u}} over {2}} over {epsilon _{50}}여기서,E _{50} : 흙의 변형계수, 의사 탄성계수 (Pseudo elastic modulus)epsilon _{50} :{1} over {2} q _{u}에 해당하는 점의 변형도 (초험기 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, 시료펜, 함수비 및 비중 시험 set4. 시험방법4-1. 자연시료의 공시체 제작 및 시험(1)L SIMEQ 2.1D로 절단(2) 직경에 맞게 깎는다.(남은 시료로omega ,`G _{s}체크)(3) 양단을 절단하여D,L _{o} 체크(4) 공시체 무게(W )체크(5) 공시체를 시험기에 셋팅하여 파괴?변형속도 : 0.5&～2%/분?축-변형량()에 따른 저항하중(P)(6) 파괴상태 Sketch하고, 대표적인 파괴각(theta )을 분도기로 측정4-2. 교란시료 공시체 제작(7) 파괴된 공시체를 비닐봉지에 넣어 뭉게거나LL-Test처럼 증발접시에 반죽(교란)한다.?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 반복한다.5. 일축압축시험의 원리5-1. 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 시험할 수 있는 특징을 갖고 있다.⑤ 그러나 일축압축시험은 점성토에 적용해야 하고, 사질토에서는 일면 전단시험이나 삼축압축 시험의 결과와 비교하면 일축압축시험에서의 공시체는 구속이 없기 때문에 가장 약한 부분이 파괴되므로 안전한 값이 얻어진다.⑥ 재하방법에는 응력제어 방법, 변형제어 방법이 있다. (변형제어방법을 사용할 것임)⑦ 비배수 강도시험으로 본다. : 점토phi _{u} `=`0,`c _{u} `= {q _{u}} over {2}5-2④ 실험 전 함수비는 꼭 잰다.5-3. 시험결과의 정리1) 일축압축강도의 계산① 공시체의 압축변형 계산epsilon (%)`=` {DELTA L} over {L} TIMES 100② 압축변형에 대한 공시체의 단면적 계산A`=` {A _{o}} 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 응 력-변형 곡선을 그린다.⑤ 압축변형이 15%에 달할 때까지의 응력-변형곡선에서 구한 최대 압축응력을 일축압축 강도로 한다.(2) 예민비의 계산S _{t} `=` {q _{u}} over {q prime _{u}}(3) 강도 정수의 결정공시체 파괴시 균열이 수평방향과의 이루는 각도theta 는 그 흙의 내부 마찰각phi 와 다음과 같은 관계가 있다.theta `=`45 DEG + {phi } over {2}q _{u`} `=`2ctan(45 DEG + {phi } over {2} )(4) 단위체적 중량?gamma _{t} 계산D _{av} `=` {D _{high} +2D _{medium} +D _{low}} over {4}A _{o} `=` {pi } over {4} D _{av} ^{{} ^{2}}(cm ^{2} )THEREFORE gamma _{t} `=` {{bar{W}}} over {L _{o} A _{o}} `(gf/cm ^{3} ) 여기서,{bar{W}} : 공시체 중량L _{o} : 공시체 높이D _{av} : 공시체 평균 직경D _{high,`} D _{medium,} `D _{low} : 공시체의 상부, 중간 및 하부에서의 직경5-4. 시험결과의 이용(1) 일축압축강도를 이용한 점성토 지반의 강도 판별(2) 예민비에 의한 점성토 지반의 안전율을 취하는 방법(3) 점성토 지반의 경우 예민비에 기초를 두고, 기초 지지력의 안전율은 다음 표에서 결정한다.예민비안전율10 이하310 Mohr-Coulomb의 파괴 가설에서 파괴각과 내부마찰각의 관계theta `=`45 DEG `+` {phi } over {2} 여기서,theta : 파괴각phi : 내부마찰각②q _{u`} `=`2ctan(45 DEG + {phi } over {2} )※ 일반적으로 직접 전단에서 구한 값은 큰 경향, 삼축에서 구한 값은 작은 경향을 띄므로q _{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) SUCC c _{u} (삼축압축시험) SUCC c _{u} (일축압축시험)⑥ 대표적인 강도시험?모래 : SPT?점토 : 일축압축강도(2) N값과의 관련성q _{u} `=` {N} over {8} (kgf/cm ^{2} ) : Terzaghi-peck절토의컨시스턴시N현장관찰(Peck-Hansen-Thornburn)q _{u`} (kgf/cm)very soft≤2주먹이 쉽게 10cm 들어간다.4.0[표3]. 점토의 컨시스턴시, 일축압축강도N값 관계(3) 일축압축시험과 삼축압축시험의 관련성- 일축압축시험은 점성토에만 적용되는 시험이며, 압밀도 하지 않고 재하속도도 빠르므로 시험중에는 수분의 출입이 거의 없다고 볼 수 있다. 따라서, 일축압축시험은 삼축압축시험에있어서sigma _{3} `=`0 으로 하고, 비배수시험을 한 경우에 해당한다.(4) 흙의 종류에 따른 stress-strain 곡선의 특징 및 파괴형태압축강도자연교란일축압축강도47.03sigma `,``tf/m ^{2}12.29sigma `,``tf/m ^{2}2. 예민비S _{t} ``=`` {q _{u}} over {q prime _{u}}=`` {47.03} over {12.29} ``=`3.83 예민비에 따른 점토의 분류 : 미국(USA) ? 저예민스웨덴(Swededen) - 저예민3. 변형 계수(E` _{50})epsilon _{50} ``=`` {1} over {2} ` TIMES `q _{u} `` ,E`` _{50} ``=` {{q _{u}} over {2}} over {epsilon ` _{50}} ``=`` {{47.03} over {2}} over {epsilon _{50}} =`?4. 파괴각 (theta )=50DEG 일 때 내부마찰각(?)과 점착력(c)자 연 시 료내부마찰각(?)``` theta `````````=`45 DEG `+` {EMPTYSET } over {2} ``#50 DEG =`45 DEG `+` {EMPTYSET } over {2}#THEREFORE EMPTYSET `=`10 DEG `점착력(c)```````q` _{u} ````````=```2`c``tan(45 DEG +` {EMPTYSET } over {2} )#`````````c``````````= {47.03} over {2`tan(45 DEG `+` {EMPTYSET } over {2} )} `=` {47.03} over {2`tan(45`+`5)}#```````````#``````````````````````=19.73교 란 시 료내부마찰각(?)``` theta `````````=`45 DEG `+` {EMPTYSET } over {2} ``#50 DEG =`45 DEG `+` {EMPTYSET } over {2}#THEREFORE EMPTYSET `=`10 DEG `점착력(c)```````q` _{u} ````````=```2`c``tan(45 DEG +` {EMPTYSET } over {2} )#```` `#
- 공학/기술| 2019.11.18| 8페이지| 1,000원| 조회(592)
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