인홀형 탄성파콘 시험 결과에 미치는 변수 연구

Abstract

해양 연약지반의 동적 물성치 파악을 위해 육상에서의 탄성파 탐사시험 중 하나인 인홀 시험기법의 개념과 피에조콘을 접목시켜 인홀형 탄성파 탐사콘(Inhole type CPTu)을 개발하였다. 이는 육상의 탄성파 탐사콘 시험장치과는 달리 콘 로드(rod) 내부에 벤더 엘리먼트를 활용한 발진기(Source)와 수진기(Receiver)를 함께 내재하고 있기 때문에 외부의 부가적인 발진기의 필요 없이 탄성파 시험을 수행할 수 있다. 이번 연구에서는 벤더 엘리먼트를 부착한 인홀콘에서 실험 장치 및 조건과 관련한 다양한 변수가 인홀콘 시험결과에 미치는 영향을 검토하고, 이를 통해 최적의 시험 조건을 알아보고자 하는 목적으로 카올리나이트를 활용한 실내모형실험과 유한요소기법을 활용한 수치모델링을 수행하였다. 그 결과, 인홀형 탄성파콘 시험을 통해 일관된 결과를 얻기 위해서는 발진자와 수진자 사이의 거리 및 회전보의 길이를 일정하게 두고 균일한 실험 방법을 활용하는 것이 필요하며, 발진자에 적용되는 입력 주파수와는 달리, 회전보를 펼쳤을 때 발생하는 교란이나 시험지반의 함수비가 측정되는 탄성파 속도에 미치는 영향을 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

In hole type CPTu equipment which combines the concepts of inhole test method and piezocone test method was newly developed in order to evaluate the dynamic properties of marine soils. It is possible to perform inhole type CPTu without any additional source device because the source and receiver are contained inside the cone rod, which is different from the conventional seismic cone system. In this study, laboratory tests using kaolinite as soft soil and numerical simulations using finite element method were carried out to investigate the effects of several parameters including test methods and soil conditions on the test results from inhole type CPTu and to find out the optimum test method. It was found that it is necessary to maintain the length of swing arm as well as the distance between source and receiver consistently to obtain the rigorous test results. The laboratory test and numerical results also reveal that contrary to the input wave frequency, the water content of soil layer and the disturbance due to the installation of swing arm apparently affect the shear wave velocity.