이질 재료 간의 링 전단특성 연구

Abstract

본 연구는 포화-압밀-전단 제어형 링전단시험장치를 이용하여 (i) 전단시간에 따른 전단응력 특성, (ii) 구속압과 전단속도에 따른 전단특성 및 (iii) 전단속도에 따른 전단응력 특성에 대한 연구를 수행하였다. 이질 재료간의 전단특성을 살펴보고자 낙동강 모래와 해안 점토를 사용하였다. 본 연구에서는 모래와 모래, 점토와 점토, 모래와 점토끼리의 전단특성을 살펴보고자 비배수 조건에서 특정 구속압(50과 100kPa)에 대한 실험을 1차적으로 수행하였다. 모든 실험은 특정 구속압에 대해 300sec 동안 자동 압밀조건을 거친 후 전단실험을 수행하였다. 2차 실험으로 세 시료에 대한 수직응력 변화에 따른 전단응력 특성을 살펴보고자 수직응력을 20~150kPa까지 단계별로 높여가며 실험을 수행하였다. 마지막으로 특정 구속압에 대해 전단속도를 0.01, 0.1, 1, 10, 100mm/sec까지 5 단계로 나누어 실험을 수행하였다. 이질재료 간의 전단응력은 특정 구속압 하에서 모래-점토의 전단응력(최대전단응력과 잔류전단응력)은 모래-모래보다는 작고, 점토-점토보다는 약간 큰 것으로 나타났다. 전단응력은 구속압과 전단속도에 의해 전단면에서 발생하는 입자 파쇄와 젖음현상에 의존하는 것으로 나타났다. The shear stress characteristics of landslide materials can be affected by various factors. We examined the shear stress characteristics of two different soils using ring-shear apparatus, in which saturation-consolidation-shearing speed can be easily controlled. This paper presents (i) shear stress-time characteristics, (ii) shear stress depending on normal stress and shear speed and (iii) shear stress as a function of shearing speed. Materials used in this paper were the Nakdong River sand and muds taken from Jinhae coastal area in Korea. Samples were prepared in three types: Sand (upper)-Sand (lower), Clay (upper)-Clay (lower) and Sand (upper)-Clay (lower). The upper and lower indicate the samples placed in upper and lower ring shear boxes, respectively. For given normal stresses (50 and 100 kPa) and shearing speed (0.1 mm/sec), we performed ring shear tests. Then the failure lines were determined in the second test. Last, we determined the shear stress characteristics depending on different shearing speeds, such as 0.01, 0.1, 1, 10, 100 mm/sec. As a result, we found that shear stress characteristics are strongly dependent on above three factors. The shear stress of Sand (upper)-Clay (lower) is smaller than that of Sand (upper)-Sand (lower), but slightly larger than that of Clay (upper)-Clay (lower). The shear stress is also characterized by grain crushing and wetting process at slip surface.