KR20010065126A

KR20010065126A - 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20010065126A
Application number: KR1019990064940A
Authority: KR
Inventors: 장병욱; 서동욱; 박영곤
Original assignee: 이기준; 대한민국(서울대학교)
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-11

Abstract

본 발명은 흙과 섬유를 혼합한 섬유혼합토의 직접전단시험과 인발시험을 동시에 하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 접착력을 측정함으로써 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가하는 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법과 그 장치에 관한 것으로서,

본 발명의 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법은 흙과 섬유를 혼합한 섬유혼합토의 직접전단시험과 인발시험을 동시에 하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 접착력을 측정하는 것을 특징으로 하며,

섬유혼합토의 상호마찰특성 측정장치는 수평하중 작용수단과, 수직하중 작용수단과, 전단상자와, 인발상자와, 섬유실 위치조정기와, 수평하중 측정수단과, 수평변위감지부와, 표시기록수단으로 구성되는 것을 특징으로 하며,

본 발명의 실시로 섬유혼합토의 직접전단실험과 인발시험을 동시에 함으로써 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가할 수 있으며, 따라서 섬유혼합토의 전단강도특성에 맞는 섬유와 흙을 선정할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법 및 그 장치 {Method and said device of interface friction characteristics for the mixture between soils and fibers}

본 발명은 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 흙과 섬유를 혼합한 섬유혼합토의 직접전단시험과 인발시험을 동시에 하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 접착력을 측정함으로써 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가하는 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법과 그 장치에 관한 것이다.

종래에는 섬유를 흙과 혼합한 섬유혼합토의 전단강도를 측정하고자 직접전단시험만으로 흙의 입도분포, 흙입자의 형상과 섬유의 형태, 길이, 인장강도, 탄성계수, 섬유혼합률 등의 특성치 각각 또는 함께 얻어 평가하였다. 또한 부직포와 같이 넓은 면적을 가지는 보강재에 대해서만 인발시험을 하였다. 그러나 상기와 같은 방법으로는 섬유혼합토의 전단강도를 예측하기가 곤란하며, 섬유와 흙간의 상호마찰각과 부착력의 데이타는 거의 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 섬유혼합토의 전단강도특성을 측정하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 섬유혼합토의 전단강도특성을 측정하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기의 목적은 상기 인발상자내에 혼합토와 섬유실을 위치시키는 시료준비단계와, 상기 시료에 수평하중과 수직하중을 작용시키는 하중작용단계와, 하중변화에 따른 인발응력을 측정한 후 그 데이타를 플로팅하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 점착력을 측정하는 특성치추출단계와, 상기 특성치를 비교하여 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가하는 특성평가단계로 구성되는 것을 특징으로 함으로써 달성하였다.

본 발명의 다른 목적은 수평하중을 주는 수평하중 작용수단과, 수직하중을 주는 수직하중 작용수단과, 수평하중을 직접 받는 전단상자와, 섬유실이 인발되는 인발상자와, 상기 전단상자내에 고정되는 섬유실 위치조정기와, 상기 수평하중을 측정하는 수평하중 측정수단과, 상기 수평하중을 측정하는 수평하중 측정수단과, 상기 전단상자의 변위를 측정히는 수평변위 측정수단과 상기 전단상자의 슬라이딩 수단과 상기 인발상자의 슬라이딩 수단을 구성함으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 첨부도면을 참조하여 실시예에 따라 상세히 설명하지만 본 발명의 실시예는 그 기본적인 예시에 불과하며 이를 변경한 어떠한 형상과 구조로 된 것이라 하더라도 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 흙의 입도분포도,

도 2는 본 발명의 장치를 사용하여 변위에 대한 인발응력을 플로팅한 도면,

도 3은 직접전단시험 결과도,

도 4는 인발시험 결과도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 단면 개략도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예의 일부 사시도,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 수평하중 작용수단 11 : 수평하중봉

20 : 수직하중 작용수단 21 : 하중판

22 : 하중봉 30 : 전단상자

31 : 볼베어링 32 : 볼베어링홈

40 : 인발상자 41 : 수직홀

42 : 배수홀 43 : 볼베어링

44 : 볼베어링홈 50 : 섬유실 위치조절기

51 : 고무판 52 : 플레이트

53 : 스크류 60 : 수평하중 측정수단

61 : ㄷ형 플레이트 62 : 수평하중측정기

70 : 수평변위감지부

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 흙의 입도분포도이고, 도 2는 본 발명의 장치를 사용하여 변위에 대한 인발응력을 플로팅한 도면이고, 도 3은 직접전단시험 결과도이고, 도 4는 인발시험 결과도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 단면 개략도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예의 일부 사시도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예의 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법과 그 장치에 대하여 실시예에 따라 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정장치는 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이 수평하중을 주는 수평하중 작용수단(10)과, 수직하중을 주는 수직하중 작용수단(20)과, 수평하중을 직접 받는 전단상자(30)와, 흙과 섬유실을 함께 담아 흙과 섬유실간의 상호작용을 실험할 수 있게 하는 인발상자(40)와, 상기 전단상자(30)내에 고정되어 섬유실을 인발하는 섬유실 위치조정기 (50)와, 상기 수평하중을 측정하는 수평하중 측정수단(60)과, 상기 전단상자(30)에 닿아 그 전단상자(30)가 우측으로 이동함에 따라 함께 우측으로 이동하면서 같은변위를 나타내는 수평변위감지부(70)와, 상기 수평하중 측정수단(60)과 수평변위감지부(70)로 측정한 결과를 실시간으로 전기적 신호로 변환하여 표시 및 기록하는 표시기록수단(미도시)으로 구성된다.

상기 수평하중 전달수단(10)은 회전하면서 일정속도로 우측으로 전진하는 전동기(미도시)와, 그 전동기의 추진력을 받아 상기 전단상자(30)를 우측으로 미는 수평하중봉(11)으로 구성된다.

상기 수직하중 작용수단(20)은 인발상자(40)에 균일한 압력이 가해지도록 인발상자(40)의 상부전체에 걸친 하중판(21)과, 그 하중판(21)에 하중을 직접 전달하는 하중봉(22)과, 추를 올려놓아 그 하중을 하중봉(22)에 전달케 하는 재하장치

(미도시)로 구성된다.

상기 전단상자(30)는 하부에 상기 전단상자(30)가 볼베어링(31) 위로 부드럽게 미끄러 지도록 바닥에 형성된 볼베어링홈(32)으로 구성된다.

상기 인발상자(40)는 수평하중이 작용하는 방향의 양면에 수직으로 섬유실이 관통되도록 나있는 다수개의 수직홀(41)과, 흙을 다져 일정 밀도를 가지도록 가압시 나오는 물을 배출하는 다수개의 배수홀(42)과 상기 인발상자(40)가 볼베어링 (43)위로 부드럽게 미끄러 지도록 바닥에 형성된 볼베어링홈(44)으로 구성된다.

상기 섬유실 위치조절기(50)는 섬유실이 통과하는 것을 꽉죄는 두개의 고무판(51)과, 그 고무판(51)의 위,아래에 위치하여 고무판(51)을 죄는 플레이트(52)와, 그 플레이트(52)와 고무판(51)을 통과하는 섬유실의 위치를 인발상자(40)에서 나오는 섬유실의 위치와 평행되게 조절하는 두개의 스크류(53)로 구성된다.

상기 수평하중 측정수단(60)은 인발상자(40)의 후면과 섬유실 위치조절기

(50) 사이에 도 6,7에 도시한 바와 같이 ㄷ 형상으로 되어 수평하중을 우방의 수평하중측정기(62)에 전달하는 ㄷ형 플레이트(61)와, 그 ㄷ형 플레이트(61)의 우방에 접촉되어 가해지는 하중을 읽는 수평하중 측정기(62)로 구성된다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법은 상기 인발상자내에 혼합토와 섬유실을 위치시키는 시료준비단계와, 상기 시료에 수평하중과 수직하중을 작용시키는 하중작용단계와, 하중변화에 따른 인발응력을 측정한 후 그 데이타를 플로팅하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 점착력을 측정하는 특성치추출단계와, 상기 특성치를 비교하여 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가하는 특성평가단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

다음에, 상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정장치를 이용한 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법을 상세히 설명한다.

시료준비단계

흙과 섬유를 혼합한 섬유혼합토의 전단강도특성을 측정하기 위하여 먼저 한 종류의 흙을 선정하여 균일하게 혼합하여 그 흙의 입도분포를 도 1에 나타내었고, 그 특성을 표 1에 나타내었으며, 본 실시예에 사용한 섬유실의 특성을 표 2에 나타내었다.

본 실시예에서 사용한 흙의 특성

비중, g/㎤	2.67
액상 한계, %	NP
소성지수, %	NP
통일분류법(USCS)	SM(모레,실트)
최적함수비(OMC)	14.1
최대건조밀도, g/㎤	1.78

본 실시예에서 사용한 섬유실의 특성

종류	폴리에스테르
비중, g/㎤	1.38
직경, mm	0.27
인장강도	600

상기 흙을 5×5×5cm 크기의 인발상자(40)의 높이 1.5cm 로 채우도록 표준다짐으로 다진후, 그 위에 상기 열가닥의 섬유실을 상기 수직홀(41)을 통과시킨 다음 상기 인발상자(40)내 상기 흙으로 높이가 3 cm되게 표준다짐으로 채운 후에 상기 인발상자(40)를 10×10×5 cm의 전단상자(30) 내부에 위치시킨 다음, 상기 섬유실의 한쪽 끝을 상기 고무판(51)으로 넣은 후 꽉죈다. 다음에 상기 인발상자(40) 위에 하중판(21)을 얹고, 상기 수평하중 작용수단(10), 수직하중 작용수단(20), 수평하중 측정수단(60), 수평변위감지부(70)를 세팅한다.

하중작용단계

수평하중을 주기 위해 전동기(미도시)를 회전하여 수평하중봉(11)의 변위를제어하였으며, 변위속도는 0.1 mm/min 이었고, 수직하중을 1,2,4 kg/㎠ 으로 변화시키면서 직접전단실험과 인발시험을 한다.

특성치 추출단계

상기 실험결과인 표시기록수단으로 부터의 수평변위(%)를 가로축에 나타내고, 인발응력을 세로축으로 수직하중별로 플로팅한 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 최대전단응력을 수직하중에 따라 플로팅한 결과는 도 3과 같았으며, 최대인발시의 인발응력을 수직하중에 따라 플로팅한 결과는 도 4와 같았고, 도 3의 기울기와 절편으로 부터 내부마찰력()과 점착력(c)을 구하며, 도 4의 기울기와 절편으로 부터 상호마찰각과 부착력을 구한다. 따라서 상기 직접전단실험과 인발시험으로 부터 내부마찰력, 점착력, 상호마찰각, 부착력을 구한다.

특성평가단계

상기 특성치로 부터 선정한 흙과 섬유실로 된 섬유혼합토의 전단특성을 상대비교평가할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시로 섬유혼합토의 직접전단실험과 인발시험을 동시에 함으로써 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가할 수 있으며, 따라서섬유혼합토의 전단강도특성에 맞는 섬유와 흙을 선정할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로, 토목,건축관련산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

수평하중을 주는 수평하중 작용수단(10)과, 수직하중을 주는 수직하중 작용수단(20)과, 수평하중을 직접 받는 전단상자(30)와, 흙과 섬유실을 함께 담아 흙과 섬유실간의 상호작용을 실험할 수 있게 하는 인발상자(40)와, 상기 전단상자(30)내에 고정되어 섬유실을 인발하는 섬유실 위치조정기(50)와, 상기 수평하중을 측정하는 수평하중 측정수단(60)과, 상기 전단상자(30)에 닿아 그 전단상자(30)가 우측으로 이동함에 따라 함께 우측으로 이동하면서 같은 변위를 나타내는 수평변위감지부 (70)와, 상기 수평하중 측정수단(60)과 수평변위감지부(70)로 측정한 결과를 실시간으로 전기적 신호로 변환하여 표시 및 기록하는 표시기록수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정장치.
상기 인발상자내에 혼합토와 섬유실을 위치시키는 시료준비단계와, 상기 시료에 수평하중과 수직하중을 작용시키는 하중작용단계와, 하중변화에 따른 인발응력을 측정한 후 그 데이타를 플로팅하여 상호마찰각, 부착력, 내부마찰각, 점착력을 측정하는 특성치추출단계와, 상기 특성치를 비교하여 섬유혼합토의 전단강도특성을 평가하는 특성평가단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정방법.
제 1 항에 있어서, 상기 수평하중 전달수단(10)은 회전하면서 일정속도로 우측으로 전진하는 전동기와, 그 전동기의 추진력을 받아 상기 전단상자(30)를 우측으로 미는 수평하중봉(11)으로 구성되고,

상기 수직하중 작용수단(20)은 인발상자(40)에 균일한 압력이 가해지도록 인발상자(40)의 상부전체에 걸친 하중판(21)과, 그 하중판(21)에 하중을 직접 전달하는 하중봉(22)과, 추를 올려놓아 그 하중을 하중봉(22)에 전달케 하는 재하장치

로 구성되고,

상기 전단상자(30)는 하부에 상기 전단상자(30)가 볼베어링(31)위로 부드럽게 미끄러 지도록 바닥에 형성된 볼베어링홈(32)으로 구성되고,

상기 인발상자(40)는 수평하중이 작용하는 방향의 양면에 수직으로 섬유실이 관통되도록 나있는 다수개의 수직홀(41)과, 흙을 다져 일정 밀도를 가지도록 가압시 나오는 물을 배출하는 다수개의 배수홀(42)과 상기 인발상자(40)가 볼베어링 (43)위로 부드럽게 미끄러 지도록 바닥에 형성된 볼베어링홈(44)으로 구성되고,

상기 섬유실 위치조절기(50)는 섬유실이 통과하는 것을 꽉죄는 두개의 고무판(51)과, 그 고무판(51)의 위,아래에 위치하여 고무판(51)을 죄는 플레이트(52)와, 그 플레이트(52)와 고무판(51)을 통과하는 섬유실의 위치를 인발상자(40)에서 나오는 섬유실의 위치와 평행되게 조절하는 두개의 스크류(53)로 구성되고,

상기 수평하중 측정수단(60)은 인발상자(40)의 후면과 섬유실 위치조절기

(50) 사이에 도 6에 도시한 바와 같이 ㄷ 형상으로 되어 수평하중을 우방의 수평하중측정기(62)에 전달하는 ㄷ형 플레이트(61)와, 그 ㄷ형 플레이트(61)의 우방에 접촉되어 가해지는 하중을 읽는 수평하중 측정기(62)로 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유혼합토의 상호마찰특성 측정장치.