흙의 일축압축시험 - KS F2314

본문내용

면테이프(1mm 눈금)가 좋다
-검력계의 다이얼게이지가 정확하게 작동하고 있는가를 점검한다.
-매분 1%의 압축변형율이 생기는 비율을 표준으로 하여 공시체를 압축한다.
-압축을 시작함과 동시에 시간을 측정하여 약 20초마다 시간, 검력계(프루빙링 또는 로드셀) 및 압축량 측정용 다이얼게이지를 동시에 읽는다.
-흐트러지지 않은 시료로 만든 공시체는 압축변형이 약 10%에 달하였을 때 파괴될 때가 많으나, 연약한 시료와 재성형한 시료로 만든 공시체의 경우는 압축하면 할수록 응력이 점증하고 급격히 파괴를 나타내지 않는 것이 많다.
-시간(t), 검력계의 읽음 (P), 압축량 측정용 다이얼게이지를 계속해서 동시에 읽는다.
-시료는 흐트러지지 않은 상태로 일축압축시험을 끝낸 공시체와 습기상자에 보존한 시료를 혼합하여 사용한다. 다시 반죽할 때는 시료를 1회마다 조금씩 회전시키면서 손으로 테이블 위에서 눌러 충분히 반죽하고, 회수는 매분 30회의 비율로 10분 정도 하면 좋다.
-시료를 여러 층으로 나누어서 넣는다. 이때 각 층이 충분히 밀착하도록 하고, 또 시료 전체가 균일한 단위중량이 되도록 다짐봉 등을 사용하여 채워 넣는다.
4. 결과산출방법
(1) 데이터 쉬트를 작성한다.
(2) 공시체의 압축전상태를 정리한다.
직경(평균)
여기서, : (상부, 중부, 하부) 직경
단면적
습윤단위중량
여기서, : 공시체무게 (공시체 셀룰로이드 마이터 박스) 무게
- 마이터 박스 무게 셀룰로이드 무게
: 공시체 높이
(3) 공시체의 압축상태
1) 압축변형률 : 압축변형률은 공시체의 변형량을 원래길이로 나누어 구한다. 시험 전 공시체의 길이가이고 하중을 받아 공시체의 길이가만큼 변화했다면 그때의 압축변형률은 다음과 같이 된다.
2) 단면적(압축변형률에 대한) : 공시체에 하중을 가하면 압축변형이 커질수록 원단 면적은 그대로 있지 않고 증가한다. 실제로는 공시체의 상, 하단은 판과의 마찰 때문에 거의 변하지 않고, 중앙 부분의 단면적은 커져서 항아리 모양이 된다. 그러나 공시체 전 체적은 시험 중 변화가 없다고 가정하여 하중증가에 대응하는 공시체의 전 면적을 수정한다. 시험전 전체적을라고 하면,이고, 하중을 받아 공시체의 길이가만큼 변화했다면 그때의 체적는이다. 공시체의 체적은 시험 중 변화가 없다고 가정하면이 되며, 따라서 이 식을 풀면 압축변형률에 대한 공시체의 단면적은 다음과 같이 된다.
3) 압축응력(압축변형률에 대한) : 압축응력는 압축변형률일 때에 공시체에 작용하는 압축하중를 수평단면적로 나눈 값이다.
[kgf/cm2]
(4) 압축변형률(가로축)-압축응력(세로축) 관계곡선을 그린다.
(5) 일축압축시험에서 최대압축응력을 일축압축강도라고 정의한다. 교란시료에 대한 압축시험을 실시하면 변형률의 증가에 따라 압축력도 계속해서 증가하여 최대값이 뚜렷하지 않을 때가 있다. 이 경우에는 변형률 15%에 대웅하는 압축응력을 일축압축강도로 정한다.
(6) 변형계수 : 흙의 변형률-응력곡선은 일반적으로 위로 볼록한 곡선으로 나타나며, 다만 초기의 곡선 부분에서는 거의 직선상이다. 따라서 0.5되는 응력까지는 직선이라고 가정하고 할선계수(Secant modulus)개념의 변형계수 을 다음과 같이 구한다.
(7) 예민비 : 예민비는 여러 가지 방법으로 구할 수 있으나 Terzaghi방법이 일반적으로 사용되며, 비교란 상태의 일축압축강도를 교란상태의 일축압축강도로 나누어 구한다.
5. 시 험 결 과
시료 높이 L = 10cm
시료 직경 D = 5cm
하중 = (0.2119×게이지 값)+0.2264
단면적 A0 = 19.63cm2
체적 V = 196.3cm3
습윤중량 W = 357.51g
습윤단위체적중량 = = = 1.8212(g/cm3)
건조단위중량 = = = 1.2389(g/cm3)
비중 Gs = 2.7
함수비 w = 47%
간극비 e = = = 1.1793
포화도 S = = = 1.0761
Time(m)
Gage
L(cm)
ε(변형률)
A(cm2)
Load(kgf)
응력
10s
2
0.05
0.5
19.631
0.6502
0.0331
20s
2.9
0.10
1.0
19.632
0.8409
0.0428
30s
5.8
0.15
1.5
19.633
1.4554
0.0741
1.0
10.3
0.30
3.0
19.636
2.4090
0.1227
1.5
14
0.45
4.5
19.639
3.1930
0.1626
2.0
17.1
0.60
6.0
19.642
3.8499
0.1960
2.5
19.9
0.75
7.5
19.645
4.4432
0.2262
3.0
22.2
0.90
9.0
19.648
4.9306
0.2509
3.5
24.3
1.05
10.5
19.651
5.3756
0.2736
4.0
28.5
1.20
12.0
19.654
6.2656
0.3188
4.5
30
1.35
13.5
19.657
6.5834
0.3349
5.0
31.1
1.50
15.0
19.659
6.8165
0.3467
<응력-변형률 선도>
일축압축강도 qu = = 0.3467(kgf/cm2)
예민비 - 교란시료로 실험을 하였으므로 구할 수 없다.
결 론
6. 분석 및 고찰
함수비가 높아질수록 일축압축강도는 감소하는 것으로 나타났다. 가지고 있는 물이 많을 수록 포화도는 증가하고, 강도가 떨어지는 것은 당연하다고 생각된다. 또 A반 함수비의 평균값(w)은 50.374로서 액성한계=(tanβ≒0.121, : 타수가 N일 때의 함수비) 공식에 예전에 액소성 실험을 했었을때의 타수 N=22를 대입하여 값을 구해보면 LL=49.6정도가 나오게 된다.
또한 위의 그래프에서 함수비의 평균값(W) 50.374와 액성한계(LL)의 49.6이 비슷하게 나오는 곡선처럼 이번 실험에서의 응력-변형률 곡선도 유사하게 나왔다는 것을 알 수 있다.
7. 참 고 문 헌
▶ 기본토질시험, 이상덕, 도서출판 새론,
▶ 토질 실험법 (실내 및 현장 실험법과 그 결과의 이용법),
임병조김영수 共譯, 형설출판사, 1994.
▶ 토질역학 신은철 역

키워드

흙,   시험,   압축