조립지반재료의 최대탄성계수 시험법

초록

지반구조물의 동적하중에 대한 변형거동해석을 위해 요구되는 중요한 물성이 변형률 수준별 탄성계수변화곡선이다. 이를 얻기 위해 반복삼축압축시험, 공진주시험/비틂전단시험 등의 시험을 통해 10-5∼10-6의 미소한 변형률 수준에서 높은 변형률 수준까지의 탄성계수를 구하고, 이때 변형률 크기에 무관하게 일정한 선형영역의 탄성계수값을 최대탄성계수로 산정해서 정규화전단탄성계수곡선으로 변환 적용하는 것이 일반적이었다. 그러나 입자가 큰 쇄석 및 자갈을 포함한 점성이 없는 지반재료는 이러한 선형영역이 기존의 실내시험으로 얻기 어려운 매우 낮은 영역에 존재하는 것으로 알려지고 있으며, 실제 선행연구결과에서도 확인할 수 있었다. 따라서 정규화전단탄성계수를 구하기 위해서는 시험결과와 정규화전단탄성계수 모델(Ramberg-Osgood model, Modified Hyperbolic Model 등)을 이용해서 매우 낮은 임의의 변형률 수준에서 곡선맞춤으로 산정할 수 밖에 없었다. 이에 본 연구에서는 대형삼축압축시험의 반복삼축압축시험 직전에 동일한 구속압 하에서 탄성파를 이용, 최대전단탄성계수를 직접 구해서 반복삼축압축시험 결과를 보다 합리적인 방법으로 정규화전단탄성계수로 변환하고 실제 동적해석에 적용하고자 시험장비를 구축하고 검증 시험을 수행하였다. 반복삼축압축시험에서 산정된 탄성계수에서 수정 Hyperbolic식으로 곡선맞춤(Curve fitting)한 최대탄성계수와 근사한 값을 얻을 수 있었다. 그러나 최대탄성계수 시험에서 탄성파 도달 시간의 미소한 차이에 따라 최대탄성계수값의 차이가 발생하는 문제를 개선해야할 필요가 있으며, 조립지반재료에 대해 다양한 조건에서의 시험 및 반복삼축압축시험 결과와의 상호 분석을 통해 실제 조립지반 재료의 최대탄성계수를 얻기 위한 시험방법으로서 지속적인 안정화 연구가 필요할 것이다.