KR20030058412A - Large Cyclic Triaxial Testing Apparatus - Google Patents

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KR20030058412A
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박한규
신동훈
황성춘
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한국수자원공사
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Abstract

PURPOSE: A large triaxial vibration test apparatus is provided to secure the safety of various civil structures by using in the evaluation of the safety, the design and the construction of a new civil structure. CONSTITUTION: A triaxial chamber(100) has a test piece(S) therein. A restrictive pressure generator(200) gives the isotropic pressure to be changed from the pneumatic pressure to the water pressure into the test piece. A perpendicular stocking device gives the compressive pressure to the test piece vertically. A hydraulic pressure generator(400) operates the perpendicular stocking device. An electric measuring and controlling device(500) measures the perpendicular load, the perpendicular displacement, the restrictive pressure, the gap water pressure, the volume change of the test piece according to the operation of the perpendicular stocking device and controls the triaxial chamber and the perpendicular stocking device according to testing conditions. Thereby, an input parameter for a design, a construction and a movement analysis is checked exactly.

Description

대형 진동삼축시험기 {Large Cyclic Triaxial Testing Apparatus}Large Cyclic Triaxial Testing Apparatus

본 발명은 대형 진동삼축시험기에 관한 것으로, 특히 직경 300mm 높이 620mm의 공시체에 대한 정적(靜的) 및 동적(動的)시험이 가능하여 댐 등의 토목구조물 축조용 조립재료의 전단강도 및 응력-변형률 특성을 정확하게 파악할 수 있고, 방파제, 안벽(Quay Wall) 등의 항만시설 설계를 위한 설계정수의 산정이 가능하며, 철도 발라스트재료의 동적특성을 파악하거나, 도로축조용 조립재료의 전단강도특성 등 각종 모래, 자갈 및 쇄석 등의 전단강도 및 응력-변형률 특성의 파악이 가능하며 기타 토질재료의 대형 진동삼축시험 및 정적삼축시험이 가능한 대형 진동삼축시험기에 관한 것이다.The present invention relates to a large-scale vibration triaxial tester, and in particular, the static strength and dynamic testing of specimens 300 mm in height and 620 mm in diameter allows shear strength and stress of building materials for construction of civil structures such as dams. Accurate grasp of strain characteristics, calculation of design parameters for the design of port facilities such as breakwaters and quay walls, identification of dynamic characteristics of railway ballast materials, shear strength characteristics of assembly materials for road construction, etc. It is possible to grasp the shear strength and stress-strain characteristics of sand, gravel and crushed stone, and to provide a large vibration triaxial tester capable of conducting large-scale vibration and static triaxial tests of other soil materials.

일반적으로 흙의 삼축압축시험은 원주형 공시체의 지중에서 응력상태를 재현하도록 측방에서 액압을 가한 상태에서 수직축방향으로 압축력을 가하여 전단하는 시험으로, 이 시험은 전단시 응력상태를 실제 지중에서와 유사하게 모의할 수 있고, 배수조건을 제어하여 공극수압측정이 가능하므로 흙의 강도해석에 가장 폭넓게이용되고 있다.In general, the triaxial compression test of soil is a test in which the shear state is applied by applying compressive force in the vertical axis direction with the hydraulic pressure applied to the side to reproduce the stress state in the ground of the cylindrical specimen. It can be simulated easily, and it is widely used in soil strength analysis because it can measure pore water pressure by controlling drainage condition.

한편, 댐체 및 항만 구조물, 도로성토 등 토목구조물을 축조하는데 주요재료로 사용되는 모래, 자갈 및 사석재료 등의 조립재료는 일반 토목재료와는 다른 공학적 특성을 보인다. 예를 들어 크기효과(scale effect) 및 관입효과(penetration effect) 등에 의해 상기한 일반 소형 삼축압축시험에서 구한 물성값은 실제의 조립재료를 과다평가하는 경우가 많다고 하는 보고가 학회에 자주 발표되고 있다.On the other hand, the assembly materials such as sand, gravel, and sandstone materials, which are used as the main materials for constructing civil structures such as dams, harbor structures, and road fills, show engineering characteristics different from those of general civil engineering materials. For example, reports are often reported in the society that the physical property values obtained in the general small triaxial compression test due to scale effect and penetration effect often overestimate the actual assembly material.

본 출원인인 수자원공사에서 관리중인 다목적 댐 및 용수전용댐의 경우 댐의 설계 및 시공시 사용하는 댐재료의 전단강도는 대형전단시험기(Large Direct Shear Testing Apparatus)를 이용하여 결정하여 왔다, 이와 같은 직접 전단시험은 3축압축시험에 비하여 시험에 소요되는 시간이 짧은 장점이 있으나, 흙의 응력-변형률관계를 언지 못하므로 그 결과는 변형을 예측하는 데는 부적합하다.In the case of multi-purpose dams and water-only dams managed by the applicant's water resources corporation, the shear strength of dam materials used in the design and construction of the dams has been determined by using a large direct shear test apparatus. The shear test has a shorter time than the three-axis compression test, but the soil stress-strain relationship is not known, and the result is not suitable for predicting deformation.

우리나라의 경우, ICOLD(International Commission on Large Dams, 국제대댐회)에서 규정한 大댐이 약 700여 개를 상회하고 있음에도 불구하고 댐체 및 항만구조물, 도로성토 등에 필수로 사용되어지고 있는 대형 삼축압축시험장치가 전무한 것이 현실이다. 이 때문에 댐의 축조에 있어서 설계강도의 과대 또는 과소평가로 댐 단면의 경제적이고도 안정적인 설계가 미흡하고, 지진대비책 마련을 위한 댐 내의 안정성 평가에 상당한 어려움이 발생되고 있다.In Korea, despite over 700 large dams prescribed by ICOLD (International Commission on Large Dams), large triaxial compression tester is essential for dam body, port structure and road embankment. There is nothing. For this reason, the economic and stable design of the dam section is insufficient due to the excessive or underestimation of the design strength in the construction of the dam, and there is a considerable difficulty in evaluating the stability in the dam to prepare for the earthquake countermeasure.

또, 지금까지의 관련연구결과에 따르면 필댐에서 응력수준에 따른 축조재료의 실제 전단강도를 알면 그로부터 경제적인 댐의 설계가 가능할 뿐만 아니라, 잔여안전도(Margin Safety)를 정확히 알 수 있다. 또한, 반복하중조건하에서 대형삼축시험을 하여 구한 조립재료의 동적물성치들은 댐 및 항만시설 등의 지진해석과 도로포장의 동적거동 분석 등에 사용될 수 있다.In addition, according to the related research results so far, knowing the actual shear strength of the construction material according to the stress level in the peel dam, it is possible not only to design the dam economically, but also to know the margin safety. In addition, the dynamic properties of the assembled materials obtained by large triaxial tests under cyclic loading conditions can be used for seismic analysis of dams and port facilities, and dynamic behavior analysis of road pavement.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 댐을 비롯한 각종 토목구조물의 안정성 확보에 대한 중요성이 고조됨에 따라 축조재료에 대한 신뢰성 있는 전단강도특성 및 응력-변형률 특성은 물론 반복하중조건하에서의 동적물성치들을 파악할 수 있는 대형 진동삼축시험기를 개발하여 시설기준에 따른 토목구조물의 내진 등 안정성 평가와 신규 토목구조물의 설계, 시공 등에 적극 활용할 수 있도록 하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to increase the importance of securing the stability of various civil structures including dams, reliable shear strength properties and stress- It is to develop a large vibration triaxial tester that can grasp not only the strain characteristics but also the dynamic properties under cyclic loading conditions, so that it can be actively utilized for stability evaluation, such as earthquake resistance of civil structures according to facility standards, and design and construction of new civil structures.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 채취된 시료를 다짐작업하여 제작한 공시체가 내부에 설치되는 삼축실과; 이 삼축실에 설치된 공시체에 지중에서의 응력상태를 재현하도록 등방압력을 가하기 위한 구속압발생장치와; 이 삼축실에 설치된 공시체에 수직으로 압축력을 가하는 연직재하장치와; 이 연직재하장치를 작동시키기 위한 유압발생장치와; 상기 연직재하장치의 작동에 따라 상기 삼축실에 설치된 공시체의 체적변화 및 연직변위를 측정하고 상기 삼축실과 연직재하장치를 시험조건에 따라 제어하기 위한 전기적 계측 및 제어장치;를 포함하여 이루어지는 대형 진동삼축시험기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a triaxial chamber in which a specimen prepared by compacting the collected sample is installed therein; A restraining pressure generating device for applying an isotropic pressure to the specimen installed in the triaxial chamber to reproduce the stress state in the ground; A vertical loading device that applies a compressive force perpendicular to the specimen installed in the triaxial chamber; A hydraulic generating device for operating the vertical loading device; A large vibration triaxial device comprising an electrical measurement and control device for measuring the volume change and the vertical displacement of the specimen installed in the triaxial chamber according to the operation of the vertical loading device and controlling the triaxial chamber and the vertical loading device according to test conditions Provide a tester.

상기 삼축실은 내압원통과 저반 및 상반, 그리고 삼축실용 지주를 포함하여 이루어져 있으며, 내압원통은 스테인레스강으로 내경 600mm, 내경 645mm, 높이1,080mm로 제작하여 구속압 및 동적하중 작용시에도 삼축실 자체가 변형되어 시험결과에 악영향을 미치지 않도록 하고, 내압원통과 상,하반사이는 O-링 등에 의하여 충분히 밀실되도록 하여 정적 및 동적 시험결과에 문제가 발생하지 않도록 하며, 저반은 밑 받침대 위에서 내압원통과 삼축실용 지주, 상반 및 공시체 등을 지지하며, 벤틸레이션용 구멍, 측압 및 간극수압측정을 위한 배관용 구멍이 형성되고, 상반은 연직재하장치의 재하축이 마찰없이 상하운동을 할 수 있도록 중심부에 축수부가 장착되며, 셀(Cell)수 공급용 튜브의 통로, 간극수압, 연직변위, 축하중 측정장치를 고정하는데 필요한 구멍이 설치되고, 재하축과 재하캡의 하중을 보정하기 위한 2개의 공압실린더가 장착되며, 삼축실용 지주는 측압작용시 상반과 하반에 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 내압원통의 내부에 4개가 설치되고, 그 외에 상기 삼축실에는 시험중 공시체의 변형상태를 파악하기 위한 내압구조의 관측창이 설치된다.The triaxial chamber comprises a pressure resistant cylinder, a bottom plate and an upper plate, and a triaxial support strut. The pressure resistant cylinder is made of stainless steel with an inner diameter of 600 mm, an inner diameter of 645 mm, and a height of 1,080 mm so that the triaxial thread itself deforms even under the constraint pressure and dynamic load. To avoid adverse effects on the test results, and to ensure that the pressure cylinder and the upper and lower half are sufficiently closed by O-rings, etc., so that no problems occur in the static and dynamic test results. It supports the strut, upper half, and specimen, and has a hole for ventilation, a pipe for measuring side pressure and pore water pressure, and the upper part has a bearing part at the center so that the loading axis of the vertical loading device can move up and down without friction. It is equipped with a hole for fixing the passage of the cell water supply tube, the pore water pressure, the vertical displacement, and the measuring device during the celebration. It is equipped with two pneumatic cylinders for correcting the load of the loading shaft and loading cap, and four pillars for the triaxial thread are installed inside the pressure resistant cylinder to support the load applied to the upper and lower half during side pressure action. In addition, the triaxial chamber is provided with an observation window having a pressure-resistant structure for detecting the deformation state of the specimen during the test.

상기 연직재하장치는 공시체에 축방향으로 정적하중 또는 동적하중(반복하중)을 가하는 장치로서 액추에이터, 피스톤, 로드셀 및 재하축 등으로 구성되어 있으며, 액추에이터는 스위블 헤드, 고정밀변위계, 편심방지용 압축판, 서보밸브 및 고정밀 로드셀 등으로 구성되어 있다. 이 액추에이터의 제어와 계측은 후술하는 제어장치의 제어 프로그램에 의해 제어되며, 로드셀은 액추에이터에 가해지는 하중의 크기를 정밀하게 측정하기 위한 고정밀 하중 측정장치로서 액추에이터의 피스톤과 재하축사이에 설치되며, 본 발명에서는 압축과 인장시험이 가능한 것을 채택하였다.The vertical loading device is a device that applies a static load or a dynamic load (repetitive load) in the axial direction to the specimen, and is composed of an actuator, a piston, a load cell and a reload shaft, and the actuator is a swivel head, a high precision displacement gauge, an eccentric prevention compression plate, It is composed of servo valve and high precision load cell. The control and measurement of the actuator is controlled by the control program of the control device described below, and the load cell is a high precision load measuring device for accurately measuring the magnitude of the load applied to the actuator, and is installed between the actuator piston and the loading shaft. In the present invention, a compression and tensile test was adopted.

상기 전기적 계측 및 제어장치는 각종 센서와 증폭기 및 시험조건의 제어와 시험결과 데이터의 저장 및 분석이 가능한 제어 프로그램이 내장된 컴퓨터로 구성되며, 센서는 스트레인게이지식 또는 인덕턴스식으로서 1개의 삼축실에 연직하중측정용, 연직변위측정용, 구속압력측정용, 간극수압측정용, 체적변화측정용의 5종, 총 9개의 센서들을 설치한다.The electrical measurement and control device is composed of a computer with a built-in control program capable of controlling various sensors, amplifiers and test conditions, and storing and analyzing test result data. The sensors are strain gauge or inductance type in one triaxial chamber. A total of nine sensors are installed, including five types for vertical load measurement, vertical displacement measurement, restraint pressure measurement, pore water pressure measurement, and volume change measurement.

상기 연직하중 측정용 센서는 삼축실의 내부 및 외부에 설치하는 방식이며, 내부에 설치되는 센서는 삼축실내에서 작용하는 수압력에 견딜 수 있는 타입이고, 연직변위측정용 센서는 ±100mm의 대형과 ±25mm의 소형을 각각 장착하며, 체적변화측정용 센서는 외체적측정용과 내체적측정용을 별도로 사용한다.The vertical load measurement sensor is a method installed in the interior and exterior of the triaxial chamber, the sensor installed inside is a type that can withstand the water pressure acting in the triaxial chamber, the vertical displacement sensor is ± 100mm large and Each small size of ± 25mm is installed, and the sensor for volume change is used separately for external and internal measurements.

또한, 증폭기는 기본적 시험에 필요한 9개의 채널로 구성되나 미소변위계측 또는 동적 측정항목이 증가하는 경우를 대비하여 총 16개의 채널을 사용할 수 있도록 한다.In addition, the amplifier consists of nine channels required for basic testing, but a total of 16 channels are available in case of increasing microdisplacement or dynamic measurements.

본 발명은 또, 상기 시험을 위해 공시체가 설치된 삼축실을 재하대로 이동시켜 세팅하기 용이하도록 연직재하장치의 바닥판상에 이동용 레일을 설치하고, 이 이동용 레일 위에 이동이 가능한 이동대차를 올리며, 상기 이동용 레일의 중간부에는 이동대차의 방향전환을 위한 턴 테이블을 설치한다.The present invention also installs a movable rail on the bottom plate of the vertical loading device so as to easily move and set the triaxial chamber in which the specimen is installed for the test, and raises the movable trolley on the movable rail. In the middle of the rail is installed a turntable for changing the direction of the moving cart.

상기 이동대차는 이동시에는 바퀴가 레일 위에 내려져 구름운동에 의해 이동이 가능하고, 재하대상에 세팅시에는 바퀴가 들려져 이동대차의 저면이 연직재하장치의 바닥판에 접지되어 안정적인 세팅과 시험이 이루어질 수 있도록 되어 있다.The mobile cart can be moved by rolling motion because the wheel is lowered on the rail when moving, and the wheel is lifted when setting on the loading target, and the bottom of the mobile cart is grounded on the bottom plate of the vertical loading device so that stable setting and testing can be performed. It is supposed to be.

상기 턴 테이블의 후방측에는 삼축실의 세팅을 위하여 턴 테이블 위로 이송된 이동대차의 정확한 위치세팅이 가능하도록 위치세팅용 스토퍼가 설치된다.On the rear side of the turn table, a stopper for position setting is installed to enable accurate position setting of the moving trolley transferred onto the turn table for setting of the triaxial chamber.

본 발명에서는 직경 300mm 높이 620mm인 대형의 공시체를 시험하게 되므로 삼축실의 세팅을 위하여 연직재하장치의 일측에 붐형 크레인이 설치되며, 상기 재하대는 하향으로 많은 힘이 가해지게 되므로 큰힘을 지지할 수 있는 4본 지주식을 사용하였으며, 지주에는 피치를 두어 액추에이터의 높이조절이 가능하도록 되어 있다.In the present invention, a large specimen with a diameter of 300 mm and a height of 620 mm is tested, so that a boom-type crane is installed at one side of the vertical loading device for setting of the triaxial chamber, and the loading table can support a large force because a lot of force is applied downward. Four props were used, and the height of the actuator was adjustable by giving pitch to the prop.

도 1은 본 발명에 의한 대형 진동삼축시험기의 전체구성을 도시한 계통도,1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a large vibration triaxial tester according to the present invention,

도 2는 본 발명에 의한 대형 진동삼축시험기의 외형도,2 is an external view of a large vibration triaxial tester according to the present invention,

도 3 내지 도 5는 각각 본 발명에 의한 시험기의 삼축실 구조를 도시한 사시도, 측단면도 및 평단면도,3 to 5 are a perspective view, a side cross-sectional view and a planar cross-sectional view showing a triaxial chamber structure of the tester according to the present invention, respectively;

도 6은 재하대의 정면도,6 is a front view of the loading table;

도 7은 재하대의 평면도,7 is a plan view of the loading table,

도 8은 재하대의 턴 테이블구조도,8 is a turn table structure diagram of the loading table;

도 9는 조작패널의 정면도,9 is a front view of the operation panel,

도 10은 제어 프로그램의 모니터 메인화면10 is a monitor main screen of a control program

도 11은 제어 프로그램의 공시체 평가화면,11 is a specimen evaluation screen of the control program,

도 12는 제어 프로그램의 장치설정 화면,12 shows a device setting screen of the control program;

도 13은 제어 프로그램의 계수측정 화면,13 is a coefficient measurement screen of the control program,

도 14는 제어 프로그램의 기록환경 설정화면.14 is a recording environment setting screen of the control program.

도 15는 제어 프로그램의 조정화면,15 shows an adjustment screen of the control program;

도 16은 제어 프로그램의 기록데이터 검토화면,16 is a recording data review screen of a control program;

도 17은 제어 프로그램의 채널설정화면,17 shows a channel setting screen of the control program;

도 18은 본 발명에 의한 대형 삼축압축시험의 과정을 도시한 플로우챠트,18 is a flow chart showing a process of a large triaxial compression test according to the present invention,

도 19는 공시체를 삼축실의 밑 받침대에 정위치시키는 상태를 도시한 단면도,19 is a cross-sectional view showing a state in which the specimen is positioned on the bottom pedestal of the triaxial chamber;

도 20은 시험예 1에서 축차응력과 구속압력의 관계 그래프,20 is a graph showing the relationship between the sequential stress and the restraint pressure in Test Example 1;

도 21은 시험예 2에서 축차응력과 구속압력의 관계 그래프,21 is a graph showing the relationship between the sequential stress and the restraint pressure in Test Example 2;

도 22는 시험예 2에서 응력 변형률관계 그래프,22 is a stress strain relationship graph in Test Example 2,

도 23 내지 도 25는 시험예 2에서의 감쇠정수산정을 위한 반복재하삼축시험결과 그래프이다.23 to 25 are graphs of the repeated loading triaxial test results for calculating the attenuation constants in Test Example 2.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 삼축실 110 : 내압원통100: triaxial chamber 110: pressure resistant cylinder

120 : 저반 130 : 상반120: bottom 130: upper half

140 : 지주 150 : 밑 받침대(페데스탈)140: prop 150: base pedestal (pedestal)

160 : 공압실린더 170 : 관측창160: pneumatic cylinder 170: observation window

200 : 구속압발생장치 210 : 콤프레셔200: restraining pressure generating device 210: compressor

300 : 연직재하장치 310 : 액추에이터300: vertical loading device 310: actuator

320 : 피스톤 330 : 재하축320: piston 330: reload shaft

340 : 재하대 350 : 지주340: loading stage 350: prop

360 : 거치대 370 : 바닥판360: cradle 370: bottom plate

380 : 이동대차 390 : 턴 테이블380: moving cart 390: turntable

400 : 유압발생장치 410 : 서보밸브400: hydraulic generator 410: servo valve

500 : 계측 및 제어장치 501,502 : 연직하중 감지센서(로드셀;Load Cell)500: measurement and control device 501,502: vertical load detection sensor (load cell)

503 : 연직변위 측정센서503: vertical displacement sensor

504 : 내부 차압센서 505 : 외부 차압센서504: internal differential pressure sensor 505: external differential pressure sensor

506 : 측압센서 507 : 간극수압센서506: side pressure sensor 507: pore water pressure sensor

508 : 배압센서 V1~V14 : 밸브508: back pressure sensor V1 ~ V14: valve

이하, 본 발명에 따른 대형 진동삼축시험기의 구성과 이를 이용하여 공시체를 시험하는 방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of a large vibration triaxial tester according to the present invention and a method for testing a specimen using the same will be described in detail with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 대형 진동삼축시험기의 전체구성을 도시한 계통도이고, 도 2는 본 발명에 의한 대형 진동삼축시험기의 외형도이다.1 is a system diagram showing the overall configuration of a large vibration triaxial tester according to the present invention, Figure 2 is an external view of a large vibration triaxial tester according to the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 대형 진동삼축시험기는 채취된 시료를 다짐작업하여 제작한 공시체(S)가 내부에 설치되는 삼축실(100)과; 이 삼축실(100)에 설치된 공시체(S)에 등방압력을 가하기 위한 구속압발생장치(200)와; 상기 삼축실(100)에 설치된 공시체(S)에 수직으로 압축력을 가하는 연직재하장치 (300)와; 이 연직재하장치(300)를 작동시키기 위한 유압발생장치(400)와; 상기 연직재하장치(300)의 작동에 따라 상기 삼축실(100)에 설치된 공시체(S)에 걸리는 연직하중과 연직변위, 구속압력, 간극수압 및 체적변화를 측정하고 상기 삼축실 (100)과 연직재하장치(300)를 시험조건에 따라 제어하기 위한 전기적 계측 및 제어장치(500);를 포함하여 이루어져 있다.1 and 2, the large vibration triaxial tester of the present invention includes a triaxial chamber 100 in which a specimen S prepared by compacting the collected sample is installed therein; A restraining pressure generating device 200 for applying an isotropic pressure to the specimen S installed in the triaxial chamber 100; Vertical loading device 300 for applying a compressive force perpendicular to the specimen (S) installed in the triaxial chamber (100); A hydraulic generating device 400 for operating the vertical loading device 300; According to the operation of the vertical loading device 300, the vertical load and vertical displacement, the restraint pressure, the pore water pressure and the volume change applied to the specimen S installed in the triaxial chamber 100 are measured, and the triaxial chamber 100 and the vertical It comprises a; electrical measurement and control device 500 for controlling the loading device 300 according to the test conditions.

도 1의 계통도에서 실선은 진공압라인이고, 점선은 공기압라인이며, 일점쇄선은 각종 센서에서 증폭기로, 증폭기에서 컴퓨터로의 신호전송을 위한 라인이며, 이점쇄선은 피드백 제어를 위한 제어라인이다.In the schematic diagram of FIG. 1, the solid line is a vacuum pressure line, the dotted line is a pneumatic line, the dashed line is a line for signal transmission from various sensors to an amplifier, the amplifier to a computer, and the dashed line is a control line for feedback control.

또, 도 1의 계통도에서 부호 501, 502는 각각 75ton 및 50ton로드셀로서, 75ton로드셀(501)은 액추에이터(310)의 피스톤(320)과 재하축(330)사이에 설치되고, 50ton로드셀(502)은 삼축실(100)내부로 뻗어 있는 재하축(330)의 하단과 공시체(S)사이에 설치되어 삼축실(100)의 상반(130)에 형성된 축수부(132)와 재하축 (330)간의 마찰에 의한 연직하중의 측정오차를 보정할 수 있도록 하였다.In the schematic diagram of FIG. 1, reference numerals 501 and 502 denote 75 to 50 ton load cells, respectively, and a 75 ton load cell 501 is installed between the piston 320 of the actuator 310 and the loading shaft 330, and the 50 ton load cell 502. Silver is installed between the lower end of the loading shaft 330 extending into the triaxial chamber 100 and the specimen (S) between the bearing portion 132 and the loading shaft 330 formed in the upper half 130 of the triaxial chamber 100. The measurement error of the vertical load due to friction can be corrected.

또한, 부호 503은 연직변위측정용 센서이고, 504, 505는 각각 내부차압센서와 외부차압센서이며, 부호 506,507,508은 각각 측압센서, 간극수압센서, 배압센서이다. 한편, 부호 510,511은 이중관 뷰렛이고, 부호 512,513은 수조, 부호 514는 탈기수조이다.Reference numeral 503 denotes a vertical displacement measurement sensor, 504 and 505 denote internal differential pressure sensors and external differential pressure sensors, respectively, and reference numerals 506, 507 and 508 denote side pressure sensors, pore pressure sensors and back pressure sensors, respectively. On the other hand, 510 and 511 are double pipe burettes, 512 and 513 are tanks, and 514 are degassing tanks.

한편, 부호 520은 증폭기이고, 530은 상기 증폭기(520)와 컴퓨터(540)사이에 설치되는 A/D 및 D/A 변환기이다.On the other hand, reference numeral 520 is an amplifier, and 530 is an A / D and D / A converter installed between the amplifier 520 and the computer 540.

도 3 내지 도 5는 각각 본 발명에 의한 시험기의 삼축실(100)구조를 도시한 사시도와 측단면도 및 평단면도로서, 본 발명에 의한 삼축실(100)은 내압원통(110)과 저반(120) 및 상반(130), 그리고 삼축실용 지주(140)를 포함하여 이루어져 있다.3 to 5 are a perspective view, a side cross-sectional view, and a planar cross-sectional view showing the structure of the triaxial chamber 100 of the tester according to the present invention, respectively, wherein the triaxial chamber 100 according to the present invention is a pressure-resistant cylinder 110 and a bottom plate 120. ) And the upper half 130, and comprises a triaxial support pillar (140).

상기 내압원통(110)은 스테인레스강으로 내경 600mm, 내경 645mm, 높이 1,080mm로 제작하여 구속압 및 동적하중 작용시에도 삼축실(100)자체가 변형되지 않도록 하였고, 내압원통(110)과 저,상반(120,130)사이는 O-링 등에 의하여 충분히 밀실되도록 하여 정적 및 동적 시험결과에 문제가 발생하지 않도록 하였다.The pressure resistant cylinder 110 is made of stainless steel with an inner diameter of 600 mm, an inner diameter of 645 mm, and a height of 1,080 mm so that the triaxial chamber 100 itself does not deform even under the restraint pressure and dynamic load. The gap between (120 and 130) is sufficiently closed by O-rings, etc. so as to prevent problems in static and dynamic test results.

상기 저반(120)은 밑 받침대(150)위에서 내압원통(110)과 삼축실용 지주 (140), 상반(130) 및 공시체(S) 등을 지지하며, 벤틸레이션용 구멍, 측압 및 간극수압측정을 위한 배관용 구멍이 형성되고, 상기 상반(130)은 연직재하장치(300)의 재하축(330)이 마찰없이 상하운동을 할 수 있도록 중심부에 축수부(132)가 장착되며, 셀(Cell)수 공급용 튜브의 통로, 간극수압, 연직변위, 축하중측정장치를 고정하는데 필요한 구멍이 형성되고, 재하축(330)과 재하캡(332)의 하중을 보정하기 위한 2개의 공압실린더(160)가 상반(130)과 카운터 발란스용 수평판(162)사이에 장착된다.The bottom plate 120 supports the pressure-resistant cylinder 110 and the triaxial chamber support 140, the upper half 130 and the specimen (S) on the bottom pedestal 150, and measures the hole, side pressure and pore pressure measurement for the ventilation. The hole for the pipe is formed, the upper half 130 is the bearing portion 132 is mounted in the center so that the loading axis 330 of the vertical loading device 300 can move up and down without friction, the cell (Cell) A hole for fixing the passage of the water supply tube, the pore water pressure, the vertical displacement, and the axial measurement device is formed, and two pneumatic cylinders 160 for correcting the load of the loading shaft 330 and the loading cap 332 are provided. It is mounted between the upper half 130 and the horizontal plate 162 for the counter balance.

또, 상기 삼축실용 지주(140)는 측압작용시 저반(120)과 상반(130)에 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 내압원통(110)의 내부에 4개가 설치되고, 그 외에 상기 삼축실(100)에는 시험 중 공시체(S)의 변형상태를 파악하기 위한 내압구조의 관측창(170)이 설치된다.In addition, four triaxial support pillars 140 are installed inside the pressure-resistant cylinder 110 to support the load applied to the bottom 120 and the upper half 130 during the side pressure action, in addition to the triaxial chamber ( In the test 100, the observation window 170 of the pressure-resistant structure for detecting the deformation state of the specimen S is installed.

상기 삼축실(100)은 시험 중 물로 채워지게 되며, 본 발명은 공시체(S)의 측방에 가해지는 구속압을 공압에서 수압으로 바꾸는 방법을 사용하고 있다. 여기서 가해지는 수압의 조절은 레귤레이터(R)들을 이용하여 일정하게 유지되며, 구속압은 최대 20kgf/㎠까지 작용할 수 있다. 또한 콤프레셔(210)에서 발생한 고압의 공기압은 수분을 함유하고 있으므로 에어필터(F)에 의해서 1차적으로 수분을 제거한 후 공급한다.The triaxial chamber 100 is filled with water during the test, the present invention uses a method of changing the restraining pressure applied to the side of the specimen (S) from pneumatic to hydraulic pressure. Here, the adjustment of the hydraulic pressure applied is kept constant by using the regulators (R), the restraint pressure may act up to 20kgf / ㎠. In addition, since the high-pressure air pressure generated by the compressor 210 contains water, the air filter F first removes water and then supplies water.

도 6는 연직재하장치의 기본골격을 이루는 재하대의 정면도이고, 도 7은 재하대의 평면도이며, 도 8은 재하대의 턴 테이블구조도이다.6 is a front view of a loading table forming a basic skeleton of the vertical loading device, Figure 7 is a plan view of the loading table, Figure 8 is a turntable structure diagram of the loading table.

상기 연직재하장치(300)는 공시체에 축방향으로 정하중 또는 동적하중(반복하중)을 가하는 장치로서 액추에이터(310), 피스톤(320), 재하축(330) 및 로드셀 (501)등으로 구성되어 있으며, 액추에이터(310)는 스위블 헤드, 고정밀변위계, 편심방지용 압축판, 서보밸브 및 고정밀 로드셀 등이 내부에 구성되어 있다. 이 액추에이터(310)의 제어와 계측은 전기적 계측 및 제어장치(500)의 제어 프로그램에 의해 제어되며, 로드셀(501)은 액추에이터(310)에 가해지는 하중의 크기를 정밀하게 측정하기 위한 고정밀 하중 측정장치로서 상기한 바와 같이 액추에이터(310)의 피스톤(320)과 재하축(330)사이에 설치되며, 본 발명에서는 압축과 인장시험이 가능한 것을 채택하였다.The vertical loading device 300 is a device that applies a static load or a dynamic load (repetitive load) in the axial direction to the specimen is composed of an actuator 310, a piston 320, a loading shaft 330 and a load cell 501, etc. The actuator 310 has a swivel head, a high precision displacement gauge, an anti-eccentric compression plate, a servo valve, and a high precision load cell. The control and measurement of the actuator 310 is controlled by the electrical measurement and control program of the control device 500, the load cell 501 is a high-precision load measurement for precisely measuring the magnitude of the load applied to the actuator 310 As described above, the device is installed between the piston 320 and the loading shaft 330 of the actuator 310, and the present invention adopts a compression and tensile test.

상기 액추에이터(310)는 도 7에 도시한 바와 같이 재하대(340)의 지주(350)상에 설치되는 거치대(360)에 설치된다. 외부의 유압발생장치(400)에서 발생한 유압을 서보밸브(410)에서 제어하여 액추에이터(310)에서 하향으로 가해진 힘은 삼축실(100)외부의 로드셀(501)과 삼축실(100)내부의 로드셀(502)로서 측정된다. 액추에이터(300)의 제어는 컴퓨터(540)상에서 모두 제어되며, 프로그램된 데이터 취득시스템에 의해서 시간에 따른 하중과 액추에이터의 변화량이 실시간으로 기록된다.As shown in FIG. 7, the actuator 310 is installed on a cradle 360 installed on the support 350 of the loading table 340. The hydraulic force generated in the external hydraulic generator 400 is controlled by the servo valve 410 so that the force applied downward from the actuator 310 is controlled by the load cell 501 outside the triaxial chamber 100 and the load cell inside the triaxial chamber 100. It is measured as 502. The control of the actuator 300 is all controlled on the computer 540, and the load and the amount of change of the actuator with time are recorded in real time by the programmed data acquisition system.

본 발명은 또, 상기 시험을 위해 공시체(S)가 설치된 삼축실(100)을 연직재하장치(300)가 설치된 재하대(340)쪽으로 이동시켜 세팅하기 용이하도록 재하대 (340)의 바닥판(370)상에 이동용 레일(372)을 설치하고, 이 이동용 레일(372)위에 이동이 가능한 이동대차(380)를 올리며, 상기 이동용 레일(372)의 중간부에는 이동대차의 방향전환을 위한 턴 테이블(390)을 설치하였다.The present invention is also the base plate (340) of the base plate 340 to facilitate the setting to move the triaxial chamber 100, the specimen (S) is installed for the test toward the loading stage 340, the vertical loading device 300 is installed ( A moving rail 372 is installed on the moving rail 372, and a movable trolley 380 that is movable on the movable rail 372 is provided, and a turntable for changing the direction of the moving trolley is placed in the middle of the movable rail 372. 390 was installed.

상기 이동대차(380)는 이동시에는 바퀴(382)가 레일(372) 위에 내려져 미는 힘에 의해 이동이 가능하고, 재하대(340)의 바닥판(370)상에 세팅시에는 바퀴(382)를 들어 올릴 수 있도록 되어 있어 이동대차(380)의 저면이 재하대(340)의 바닥판 (370)에 접지되도록 한 상태에서 안정적인 세팅과 정확한 시험이 이루어질 수 있도록 되어 있다.The moving cart 380 is movable by the wheel 382 is pushed down on the rail 372 at the time of movement, and the wheel 382 is set on the bottom plate 370 of the loading stage 340. Since the bottom of the mobile truck 380 is grounded to the bottom plate 370 of the base 340, the stable setting and accurate test can be made.

이 부분에 대하여 상세히 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이 이동대차 (380)의 하부 네 모서리부분에는 바퀴(382)가 설치되어 있으며, 이 바퀴(382)는 이동대차(380)의 일측에 부착된 스위치박스(383)를 조작하여 구동모터(384)가 일방향으로 회전하도록 하면, 이 회전력이 감속기(385)와 체인(386)을 거쳐 이동대차 (380)의 상부 양측에 수평으로 평행하게 설치된 드라이브 축(387)을 회전시키고, 이 드라이브 축(387)은 각 바퀴(382)의 지지축(388)에 워엄과 워엄휠 방식에 의해 직각으로 기어결합되어 있어 바퀴(382)를 들어 올리게 되어 이동대차(380)의 저면이 재하대(340)의 바닥판(370)에 접지되고, 스위치박스(383)를 상기와 반대로 조작하면 들어 올려졌던 바퀴(382)가 하강하게 되면서 레일(372)위에 올라 타게 되면서 이동대차(380)의 저면이 재하대(340)의 바닥판(370)으로부터 들어 올려져 이동이가능한 상태가 되도록 되어 있다.This part will be described in detail. As shown in FIG. 8, wheels 382 are provided at the lower four corners of the mobile truck 380, and the wheels 382 are attached to one side of the mobile truck 380. When the drive motor 384 rotates in one direction by manipulating the switch box 383, the drive is installed in parallel with the rotational force on both sides of the upper portion of the moving cart 380 via the reducer 385 and the chain 386. The shaft 387 is rotated, and the drive shaft 387 is geared at right angles to the support shaft 388 of each wheel 382 by the worm and worm wheel methods, thereby lifting the wheel 382 and moving the bogie. The bottom surface of the 380 is grounded to the bottom plate 370 of the mounting table 340, and if the switch box 383 is operated in the opposite manner to the above, the lifted wheels 382 are lowered to ride on the rail 372. While the bottom of the moving cart 380 is from the bottom plate 370 of the loading stage 340 Is raised is such that the move is available.

또한, 상기 턴 테이블(390)의 후방측에는 삼축실(100)의 세팅을 위하여 턴 테이블(390)위로 이송되어 방향이 전환되는 이동대차(380)의 정확한 위치세팅이 가능하도록 위치세팅용 스토퍼(392)가 공압실린더(394)의 피스톤 선단에 설치되어 있으며, 공시체(S)와 삼축실(100)이 올려진 이동대차(380)를 연직재하장치(300)쪽으로 세팅시키기 위해 옮길 때 또다른 스위치박스를 조작하여 공압실린더(394)의 피스톤이 신장되도록 하여 스토퍼(392)가 턴테이블(390)쪽으로 돌출된 상태로 두고 이동대차(380)를 밀어 이동대차(380)의 후단이 스토퍼(392)에 닿게 되면 더이상 밀리지 않게 되고, 이 상태에서 스위치박스를 상기와는 반대로 조작하여 스토퍼 (392)를 후퇴시키고 턴테이블(390)을 90°회전시켜 이동대차(380)를 연직재하장치 (300)의 밑으로 이동시킨다.In addition, on the rear side of the turn table 390, the position setting stopper 392 is transferred to the turn table 390 for setting of the triaxial chamber 100 so as to allow accurate position setting of the moving cart 380 in which the direction is changed. ) Is installed at the tip of the piston of the pneumatic cylinder (394), another switch box when moving to set the moving cart 380 with the specimen (S) and the triaxial chamber (100) to the vertical loading device (300) To operate the piston of the pneumatic cylinder 394 so that the stopper 392 protrudes toward the turntable 390 and pushes the moving cart 380 so that the rear end of the moving cart 380 touches the stopper 392. If it is no longer pushed, in this state by operating the switch box in the reverse of the above to retreat the stopper 392 and turn the turntable 390 90 ° to move the moving cart 380 under the vertical loading device 300 Let's do it.

한편, 상기 턴 테이블(390)은 구동모터(391)와 감속기(393) 및 도시안된 체인에 의해 제자리에서 90°로 정역회전 작동되어 스토퍼(392)와 함께 이동대차 (380)의 방향을 간편하게 그리고 정확한 위치로 전환시킬 수 있게 되어 시험실시 전후 작업에 소요되는 시험자의 육체적인 수고를 덜어 주고 시험에 소요되는 시간을 절약할 수 있도록 해준다.On the other hand, the turn table 390 is operated by the drive motor (391), reducer (393) and the chain not shown in the forward and reverse rotation to 90 ° to facilitate the direction of the moving cart 380 with the stopper (392) It can be switched to the correct position, which saves the labor of the investigator and the time required for the test.

본 발명에서는 대형의 공시체(S)를 시험하게 되므로 삼축실(100)의 세팅을 위하여 재하대(340)의 일측에 붐형 크레인(600)이 설치되며, 상기 재하대(340)는 하향으로 많은 힘이 가해지게 되므로 큰 힘을 지지할 수 있는 4본 지주식을 사용하였고, 이 지주(350)에는 피치(352)를 두어 거치대(360)에 설치된 액추에이터(310)의 높이조절이 가능하도록 되어 있다.In the present invention, since the large specimen (S) is to be tested, the boom type crane 600 is installed at one side of the loading stand 340 for setting of the triaxial chamber 100, and the loading stand 340 has a lot of force downward. Since it is applied to the four pillars that can support a large force was used, the strut 350 is to be able to adjust the height of the actuator 310 installed in the holder 360 by placing a pitch 352.

또한, 공기압의 발생은 콤프레셔(210)에 의해서 발생되며, 콤프레셔(210)에서 발생된 압축공기는 레귤레이터(R)에 의해서 일정하게 조절된 후 삼축실(100)내에 가압되어 삼축실(100)에 채워진 물에 인가됨으로써 공압이 수압으로 전환된다. 탈기수조(514)의 탈기 및 공시체 초기세팅, 공시체 포화에 사용되는 부압은 구속압 발생장치(200)와 연계된 진공압발생장치에 의해 발생되며 최대 10kgf/cm2까지 작용시킬 수 있다.In addition, the generation of air pressure is generated by the compressor 210, the compressed air generated in the compressor 210 is constantly regulated by the regulator (R) and then pressurized in the triaxial chamber 100 to the triaxial chamber 100 The air pressure is converted to hydraulic pressure by being applied to the filled water. The degassing of the degassing tank 514 and the negative pressure used for the specimen initial setting and the specimen saturation are generated by the vacuum pressure generator associated with the restraint pressure generator 200 and can act up to 10 kgf / cm 2 .

상기 전기적 계측 및 제어장치(500)는 여러개의 센서(501~508)와 증폭기 (520) 및 A/D D/A변환기(530)와 컴퓨터(540)로 구성되며, 센서(501~508)는 스트레인게이지식 또는 인덕턴스식으로서 1개의 삼축실에 연직하중측정용 로드셀 2개 (501,502), 연직변위 측정용 LVDT 3개(503), 구속압력 측정용 1개(506), 간극수압측정용 1개(507), 체적변화측정용 2개(504,505), 5종의 총 9개의 센서가 설치된다.The electrical measurement and control device 500 includes a plurality of sensors 501 to 508, an amplifier 520, an A / DD / A converter 530, and a computer 540, and the sensors 501 to 508 are strained. Gauge type or inductance type, two load cells for vertical load measurement (501,502) in one triaxial chamber, three LVDTs for vertical displacement measurement (503), one for restraint pressure measurement (506), one for pore water pressure measurement ( 507), two (504, 505) for volume change measurement, and a total of nine sensors of five kinds are installed.

상기 연직하중 측정센서(502)는 삼축실(100)의 내외부에 설치하는 방식이며, 삼축실(100)내에서 작용하는 수압력에 견딜 수 있는 타입이고, 연직변위 측정센서 (503)는 ±100mm의 대형과 ±25mm의 소형을 장착하며, 체적변화측정용 센서 (504, 505)는 외체적측정용 센서(504)와 내체적측정용 센서(505)를 별도로 사용하였다.The vertical load measuring sensor 502 is installed on the inside and outside of the triaxial chamber 100, and is capable of withstanding the water pressure acting in the triaxial chamber 100. The vertical displacement measuring sensor 503 is ± 100 mm. Equipped with a large size and a small size of ± 25mm, the external volumetric sensor 504 and the internal volumetric sensor 505 were used separately for the volume change measurement sensor (504, 505).

또한, 증폭기(520)는 기본적 시험에 필요한 9개의 채널로 구성되나 미소변위계측 또는 동적 측정항목이 증가하는 경우를 대비하여 총 16개의 채널을 사용할 수있도록 되어 있다.In addition, the amplifier 520 is composed of nine channels necessary for the basic test, but in order to increase the microdisplacement measurement or dynamic measurement items, a total of 16 channels can be used.

컴퓨터(540)의 제어 프로그램은 대형압축시험기의 제 시험조건 및 시험결과의 출력이 컴퓨터상의 작업에 의해 이루어지도록 하는 것으로, 이 제어 프로그램은 정적시험용과 동적시험용으로 구성되며, 시험조건의 설정, 시험의 제어 및 측정, 시험데이터의 저장, 시험데이터의 정리분석 및 출력등이 용이하게 이루어지도록 되어 있다.The control program of the computer 540 allows the output of the test conditions and test results of the large-scale compression tester to be performed by a computer operation. The control program is composed of static test and dynamic test, and the test conditions are set and tested. Control and measurement, storage of test data, summary analysis and output of test data.

도 10은 본 발명에 의한 제어 프로그램의 메인화면으로, 실시간 계측현황, 계측진행시간, 환경설정 및 채널별 현황 등을 확인할 수 있으며, 도 11은 공시체 평가화면으로 여기에서 공시체 제원을 통한 함수비, 포화도, 습윤단위체적중량, 평균높이, 체적, 단면적 등의 산출이 가능하도록 되어 있다. 도 12는 장치설정화면이고, 도 13은 B-계수 측정화면, 도 14는 기록환경설정화면, 도 15는 조정화면, 도 16은 기록데이터 검토화면, 도 17은 채널설정화면이다.FIG. 10 is a main screen of a control program according to the present invention, and it is possible to check real-time measurement status, measurement progress time, environment setting, and current status of each channel. FIG. 11 is a specimen evaluation screen. It is possible to calculate the wet unit volume weight, average height, volume, and cross-sectional area. Fig. 12 is a device setting screen, Fig. 13 is a B-coefficient measurement screen, Fig. 14 is a recording environment setting screen, Fig. 15 is an adjustment screen, Fig. 16 is a recording data review screen and Fig. 17 is a channel setting screen.

본 발명의 제어 프로그램은 모니터상에서 누승값으로 저장시간 설정 및 계측값을 채널별로 저장할 수 있고, 실시간 Skempton B계수 측정을 통한 포화도 확인(포화시간, 간극수압, 측압감소량 실시간 확인), 체널별 기록데이터 시간별 확인 및 그래프로 변화경향을 분석할 수 있으며, 각종 센서의 조정, 오프셋값 조정 및 계측기 상태를 확인할 수 있도록 되어 있다.The control program of the present invention can set the storage time as a square value on the monitor and store the measured value for each channel, and check the saturation through real-time Skempton B coefficient measurement (saturation time, pore water pressure, side pressure reduction amount real time check), record data per channel It is possible to analyze the change trend by checking and graphing by time, and to check the adjustment of various sensors, offset value adjustment, and instrument status.

이하에서는 본 발명의 대형 삼축시험기를 사용하여 공시체의 특성을 시험하는 과정 및 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the process and method for testing the characteristics of the specimen using a large triaxial tester of the present invention.

도 18은 본 발명에 의한 대형 삼축압축시험의 과정을 도시한 플로우챠트이다.18 is a flowchart illustrating a process of a large triaxial compression test according to the present invention.

대형삼축시험용 공시체는 불교란시료와 교란시료로 구분할 수 있으며, 조립재료의 불교란시료는 대개 동결(凍結)샘플링하여 실험실에서 녹인 후 시험할 수 있고, 교란시료일 경우에는 별도의 다짐장치를 사용하여 충격 또는 진동다짐에 의해 필요로 하는 밀도가 되도록 다져서 제작한다. 이하에서는 본 발명의 시험기에서 교란시료를 시험하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.Large triaxial test specimens can be divided into Buddhism eggs and disturbance samples. Buddhism eggs of the assembled material can be tested after freezing by melting them in the laboratory.In case of disturbance samples, a separate compaction device is used. It is manufactured by compacting it to the required density by impact or vibration compaction. Hereinafter, the case of testing the disturbance sample in the tester of the present invention will be described.

[공시체의 세팅][Setting of specimen]

채취된 시료를 선별하여 다짐몰드(M)내에서 다짐이 완료된 공시체(S)를 운반도구인 리프트(Lift)를 이용하여 삼축실(100)로 운반한 후, 삼축실(100)의 밑 받침대(150)에 돌출된 위치추적핀(152)을 이용하여 공시체(S)를 정위치시킨다.(도 19참조)After collecting the collected sample in the compaction mold (M) and transported the specimen (S) to the triaxial chamber (100) using a lift (Lift) as a transporting tool, and then the base of the triaxial chamber ( Position the specimen S using the position tracking pin 152 protruded to 150. (See FIG. 19).

공시체(S)가 자립할 수 있을 정도의 충분히 큰 부압을 진공압 발생장치를 사용하여 공시체(S)에 가하고, 다짐몰드(M)를 떼어낸다.A negative pressure large enough to allow the specimen S to stand on itself is applied to the specimen S using a vacuum pressure generator, and the compaction mold M is removed.

[센서의 세팅][Setting of sensor]

컴퓨터(540)상에서 액추에이터 제어 프로그램을 실행하고, 데이터 로거 프로그램을 실행한다.An actuator control program is executed on the computer 540, and a data logger program is executed.

간극수압센서(507)는 삼축실(100)을 조립하여 탈기수로 채운 다음 배수관로 상에 존재하는 공기를 제거한 후 레귤레이터(R)를 조작하여 정밀압력게이지를 이용하여 변화한 압력의 크기 변화에 따른 PC로 검출된 전압의 변화를 기록, 입력하여 간극수압센서(507)의 조정을 수행한다.The pore water pressure sensor 507 assembles the triaxial chamber 100, fills it with degassed water, removes the air present in the drainage pipe, and then operates the regulator R to change the magnitude of the changed pressure using a precision pressure gauge. According to the change of the detected voltage to the PC according to the adjustment of the pore water pressure sensor 507.

체적변화를 측정하기 위한 차압센서(504,505)는 탈기수를 이중관 뷰렛(510, 511)에 공급한 후, 이중관 뷰렛(510,511)의 내부 뷰렛에 있는 물을 배수시킴으로써 이중관 뷰렛(510,511)의 내부와 외부의 체적변화량의 차이에 따른 컴퓨터로 검출된 전압의 변화를 기록, 입력하여 차압센서(504,505)의 조정을 실행한다.The differential pressure sensors 504 and 505 for measuring the volume change supply degassed water to the double tube burettes 510 and 511, and then drain the water in the internal burettes of the double tube burettes 510 and 511, thereby internally and externally. The differential pressure sensors 504 and 505 are adjusted by recording and inputting the voltage change detected by the computer according to the difference in the volume change of the controller.

연직변위 측정센서(503)는 압밀전 단계에서 설치가 되며, 정밀하게 변위조정이 가능한 도구를 이용하여 변위의 차이에 따른 컴퓨터(540)로 검출된 전압의 변화를 기록, 입력하여 연직변위 측정센서(503)의 조정을 실행한다.The vertical displacement measuring sensor 503 is installed at the stage of consolidation, and records and inputs the change in voltage detected by the computer 540 according to the difference of displacement using a tool capable of precisely adjusting displacement. The adjustment at 503 is executed.

연직하중 측정을 위한 로드셀(501,502)은 액추에이터 제어 프로그램을 실행하고 삼축실(100)의 더미요소를 놓고 로드셀(501,502) 하부에 탄성 판을 두어 제어신호에 따라 로드셀(501,502)에서 검출되는 출력치를 수정함으로써 조정을 실행한다.Load cells 501 and 502 for vertical load measurement execute an actuator control program, place dummy elements in the triaxial chamber 100, and place elastic plates under the load cells 501 and 502 to correct the output values detected by the load cells 501 and 502 according to control signals. To perform the adjustment.

[각종 센서의 설치][Installation of various sensors]

간극수압센서(507)는 이동대차(380)의 조작패널 하부에 설치한다, 이 간극수압센서(507)에 의해 측압, 공시체 하부의 간극수압, 공시체 상부의 간극수압을 각각 구해낼 수 있다.The pore water pressure sensor 507 is provided below the operation panel of the moving trolley 380. The pore water pressure sensor 507 can calculate the side pressure, the pore water pressure at the bottom of the specimen, and the pore water pressure at the top of the specimen, respectively.

체적변화 측정용 차압센서(504,505)는 이중관 뷰렛(510,511)의 하부에 설치하며, 이중관 뷰렛(510,511)의 내부와 외부에서 나오는 배관이 체적변화 측정용 차압센서(504,505)에 각각 연결되어 이중관 뷰렛(510,511)내의 수위변화(또는 체적변화)를 기록한다.The differential pressure sensors 504 and 505 for measuring the volume change are installed under the double tube burettes 510 and 511, and the pipes coming from the inside and the outside of the double tube burettes 510 and 511 are connected to the differential pressure sensors 504 and 505 for volume change measurement, respectively. Record the water level change (or volume change) in 510,511.

연직변위 측정센서(503)는 삼축실(100)을 조립한 후, 재하축(330)과 삼축실(100)의 상반(130)에 설치된 연결장치를 이용하여 설치한다.The vertical displacement measuring sensor 503 is assembled by using the triaxial chamber 100, and then using the connecting device installed in the upper shaft 130 of the lower shaft 330 and the triaxial chamber 100.

외부 로드셀(501)은 액추에이터(310)의 재하축(330)에 직접 연결되며, 내부 로드셀(502)은 삼축실(100)의 내부에서 재하캡(332)과 연결한다.The external load cell 501 is directly connected to the loading shaft 330 of the actuator 310, and the internal load cell 502 is connected to the loading cap 332 inside the triaxial chamber 100.

[삼축실의 조립][Assembly of triaxial thread]

1. 삼축실(100) 내부에 지주(140) 4본을 결합하고, 붐형 크레인(600)을 이용하여 상반(130)을 들어 올려 체결한다.1. Combine the four pillars 140 in the triaxial chamber 100, using the boom crane 600 to lift the upper half 130 and fasten.

2. 재하축(330)을 삼축실(100)에 삽입하고, 재하축 스토퍼를 이용하여 고정시킨다.2. Insert the loading shaft 330 into the triaxial chamber 100 and fix it using the loading shaft stopper.

3. 재하축(330)하부에 내부 로드셀(502) 혹은 재하캡 연결장치를 결합한다.3. Combine the inner load cell 502 or the loading cap connecting device under the loading shaft 330.

4. 카운터 밸런스에 공기압을 주입하고, 평형판을 결합한다.4. Inject air pressure into the counter balance and engage the balance plate.

5. 재하축 스토퍼를 풀고 손으로 재하축(330)을 부드럽게 내린 다음 재하캡과 재하캡 연결장치를 결합한다.5. Loosen the loading shaft stopper and gently lower the loading shaft (330) by hand, then combine the loading cap and loading cap connection device.

6. 재하축 스토퍼를 고정시키고, 카운터 밸런스 공기압을 뺀 다음, 평형판과 재하축 연결장치를 해체한다.6. Secure the loading shaft stopper, relieve counter balance air pressure, and remove the balance plate and loading shaft coupling.

7. 카운트 밸런스에 공기압을 다시 주입하고, 평형판과 재하축 연결장치를 결합하고,재하축 스토퍼를 푼다.7. Reintroduce air pressure to the count balance, engage the balance plate and loading shaft connector, and loosen the loading shaft stopper.

8. 크레인을 이용하여 챔버를 씌운다.8. Cover the chamber with the crane.

9. 챔버용 스토퍼를 체결한다.9. Fasten the chamber stopper.

[압밀과정][Consolidation process]

1. 삼축실(100)을 조립하고 물을 주입한다.1. Assemble the triaxial chamber 100 and inject water.

2. 연직변위 측정센서(503)와 차압센서(504,505)의 원점을 확인하고 조정한다.2. Check and adjust the origin of the vertical displacement sensor 503 and the differential pressure sensor 504,505.

3. 도 9의 조작패널에 있는 밸브(V1)를 측압으로 놓고, 밸브(V2)를 아래방향으로 유지한다. 밸브(V5)는 공시체 세팅으로, 밸브(V6∼V14)는 닫힘으로 맞추어 둔다. 공시체(S)를 자립시키기 위해 가한 부압과 동일한 정도의 셀압을 작용시켜 공시체(S)내부의 부압을 감소시킨다.3. Set valve V1 on the operation panel of FIG. 9 to the side pressure and keep valve V2 downward. The valve V5 is set at the specimen setting and the valves V6 to V14 are set to closed. The negative pressure inside the specimen S is reduced by applying a cell pressure equal to the negative pressure applied to free the specimen S.

4. 소정의 압밀압력까지 아래의 어느 한 방법으로 등방압력을 증가시킨 후 밸브(V5)는 닫힘으로 바꾸고, 포화과정이 필요하다면 공시체(S)의 포화를 실시하고 다음의 수순에 따라 압밀단계를 바꾼다.4. After increasing the isotropic pressure to the predetermined consolidation pressure by one of the following methods, the valve V5 is changed to closed. If the saturation process is necessary, the saturation of the specimen S is performed and the consolidation step is performed according to the following procedure. Change.

- 0.5kg/㎠/min의 속도를 표준으로 압력을 증가시킨다. 체적변화량 및 축압축량을 증압 0.5kg/㎠ 이하의 간격으로 측정한다.-Increase the pressure as a standard with a speed of 0.5 kg / cm 2 / min. Volume change and axial compression amount are measured at intervals of 0.5 kg / cm 2 or less of pressure increase.

- 다음 단계의 응력이 현 단계 응력의 2배가 되도록 설정하는 것을 표준으로 하고, 각 단계의 압밀이 증가될 때까지 체적압축량 및 축압축량을 1분 이내의 간격으로 측정한다.-It is standard that the stress of the next stage is set to be twice the stress of the current stage, and the volumetric compression and axial compression are measured at intervals within 1 minute until the consolidation of each stage is increased.

측압을 소정의 값으로 유지한 후, 밸브(V6)는 내체적측정, 밸브(V7)는 차압계로 동시에 조작하고, 밸브(V8)는 외체적측정, 밸브(V9)은 차압계로 동시에 조작한다.After the side pressure is kept at a predetermined value, the valve V6 is operated internally, the valve V7 is operated simultaneously with a differential pressure gauge, the valve V8 is operated externally and the valve V9 is operated simultaneously with a differential pressure gauge.

5. 압밀 종결후, 공시체 제작시부터 압밀종결시까지의 체적압축량 및 축압축량을 구한다.5. After the completion of consolidation, calculate the volume and volume compression from the time of specimen preparation to the end of consolidation.

[전단과정][Shear process]

1. 연직하중 감지센서(501,502), 연직변위 측정센서(503)및 내외부 차압센서(504,505)의 원점을 확인하고 조정한다.1. Check and adjust the origin of the vertical load sensors 501 and 502, the vertical displacement sensor 503 and the internal and external differential pressure sensors 504 and 505.

2. 셀압을 일정하게 하고 변형률 속도가 일정하게 되도록 공시체(S)를 연속적으로 압축한다.2. Compress the specimen (S) continuously so that the cell pressure is constant and the strain rate is constant.

3. 압축시에는 축압축력, 축압축량 및 체적변화량을 측정한다.3. When compressing, measure the axial compression force, axial compression amount and volume change.

4. 연직하중 감지센서의 읽음이 최대치의 2/3정도에서 감소할 때까지 압축을 계속한다. 그러나, 축변형률이 15%에 달한다면 압축을 종결한다.4. Continue compressing until the reading of the vertical load sensor decreases from about two thirds of its maximum. However, if the axial strain reaches 15%, the compression is terminated.

5. 공시체(S)의 변형, 파괴상황을 관찰, 기록한다.5. Observe and record the deformation and destruction of specimen (S).

이하에서는 본 발명의 시험기를 사용하여 몇가지 조립재료를 정적 또는 동적시험상태에서 실제 시험한 과정과 그 결과를 설명한다.Hereinafter, the process and the results of the actual test of several assembly materials in a static or dynamic test state using the tester of the present invention will be described.

[시험예 1][Test Example 1]

시험시료 ; 제주도 현무암 사력재료인 삼보, 부일, 흥남 3종. 시료의 최대입경= 50.8mm, 균등계수 UC= 1.6~1.9, 건조단위중량 1.383t/㎥~1.485 t/㎥.Test sample; Sambo, Buil, and Heungnam are the basalt sandstones of Jeju Island. Maximum particle diameter of the sample = 50.8 mm, uniformity factor U C = 1.6 to 1.9, dry unit weight 1.383 t / m 3 to 1.485 t / m 3.

시험계획 ; 9개의 원주형 공시체(직경 300mm, 높이 620mm)를 1.0, 2.0 및 3.0 kg/㎠ 세 종류의 구속압 하에서 3mm/min의 속도로 배수전단시험(CD)한다.Test plan; Nine cylindrical specimens (300 mm in diameter and 620 mm in height) are subjected to the drainage shear test (CD) at speeds of 3 mm / min under three restraint pressures of 1.0, 2.0 and 3.0 kg / cm2.

공시체의 성형 및 세팅방법 ; 본 시료의 경우 축조재료를 바닷물 속에 투기하여 방파제를 축조하는 것과 유사한 조건을 재현하기 위하여 다음과 같은 방법으로 공시체를 성형하였다.Molding and setting method of specimen; In this sample, the specimen was molded in the following way to reproduce the conditions similar to the construction of breakwater by dumping the building material in seawater.

공시체의 성형Molding of specimens

1) 시험시료는 공시체 제작전에 약 72시간동안 바닷물에 수침시켜 현장조건에 부합되도록 하였다.1) The test sample was immersed in seawater for about 72 hours before the specimen was manufactured to meet the field conditions.

2) 몰드의 바닥인 페데스탈(밑 받침대)에 라텍스 멤브레인(두께 1mm 또는 2mm)을 2장 끼운 후 철제밴드를 체결하여 연결시킨다.2) Insert two latex membranes (1mm or 2mm thick) into the pedestal (bottom pedestal), which is the bottom of the mold, and then connect by connecting the steel band.

3) 2분할형 몰드를 조립하고, 멤브레인을 들어 올려 몰드의 바깥쪽으로 접어 걸어두고 멤브레인이 몰드의 내면에 밀착되도록 공기구멍을 통해 진공압을 가하였다.3) The two-part mold was assembled, the membrane was lifted up and folded out of the mold, and vacuum pressure was applied through the air hole so that the membrane adhered to the inner surface of the mold.

4) 몰드의 바닥인 페데스탈의 상부에 아크릴판을 올려 놓고 여과지를 깐다.4) Put an acrylic plate on top of the pedestal which is the bottom of the mold and put the filter paper.

5) 시료를 손으로 투입한 후 투입한 시료의 중량을 정확히 측정하여 기록한다.5) After inserting the sample by hand, accurately measure and record the weight of the inserted sample.

6) 투입하고 남은 시료의 함수비를 측정하여 기록한다.6) Measure and record the water content of the remaining sample.

7) 시료를 몰드의 상단까지 채운후 여과지를 깔고 아크릴판을 올려 놓는다.7) Fill the sample to the top of the mold, put the filter paper and put the acrylic plate.

8) 아크릴판 위에 상부 캡을 올려 놓고 몰드에 걸쳐 있는 멤브레인을 풀어 상부 캡을 씌운 후 철제 밴드를 사용하여 연결한다.8) Put the upper cap on the acrylic plate, release the membrane over the mold, put the upper cap on it and connect it using the steel band.

공시체의 세팅Setting of specimen

1) 성형이 완료된 몰드를 스태커로 운반하여 이동대차 위에 올려 놓는다.1) Transfer the completed mold to the stacker and place it on the trolley.

2) 상부캡에 배수관을 연결한다.2) Connect the drain pipe to the upper cap.

3) 이동대차 전면의 밸브 패널부에 진공관을 연결한 후 공시체 내부에 약 0.2kg/㎠의 진공압을 가하여 몰드 해체시 공시체가 자립할 수 있도록 한다.3) After connecting the vacuum tube to the valve panel in front of the moving cart, apply a vacuum pressure of about 0.2kg / ㎠ to the specimen so that the specimen can stand on itself when dismantling the mold.

4) 몰드를 해체한 후 공시체의 둘레길이를 공시체 높이를 4등분하여 측정하고, 공시체의 높이를 대각선방향으로 4지점에서 측정하여 기록한다.4) After dismantling the mold, measure the circumferential length of the specimen by dividing the height of the specimen into four equal parts and measuring the height of the specimen at four points in the diagonal direction.

5) 지주 내부와 삼축실의 덮개판을 조립한 후 삼축실을 씌운다.5) Assemble the cover plate of the pillar and the triaxial thread and put the triaxial thread.

6) 삼축실의 내부에 공시체 상부캡이 잠길때까지 수돗물을 공급한 후 삼축실을 완전히 밀폐시킨다.(이때, 상부 캡과 덮개판 바닥면 사이의 공간에는 공기가 채워져 있다)6) Supply tap water until the upper cap of the specimen is locked inside the triaxial chamber and seal the triaxial chamber completely (at this time, the space between the upper cap and the bottom of the cover plate is filled with air).

7) 시료 내부의 진공압을 제거하기 전에 시료의 부적당한 변형을 방지하기 위하여 0.2kg/㎠의 측압을 가한다.7) A side pressure of 0.2kg / cm 2 is applied to prevent inadequate deformation of the sample before removing the vacuum inside the sample.

공시체의 포화Saturation of specimens

본 시료의 경우 축조재료를 바닷물 속에 투기하여 방파제를 축조하는 것과 유사한 조건을 재현하기 위하여 공시체 세팅 완료후 24시간동안 자연수두차를 이용하여 공시체의 하부로부터 상부측으로 물을 통수시켜 완전히 포화시켰다.In order to reproduce the conditions similar to the construction of breakwater by dumping the building material into seawater, the sample was completely saturated by passing water from the lower part of the specimen to the upper part using natural water head for 24 hours after completion of the specimen setting.

삼축압축시험;Triaxial compression test;

각 시료마다 구속압력을 1.0, 2.0 및 3.0kg/㎠으로 변화시켜 가면서 포화된 총 9개의 원주형 공시체에 대하여 압밀배수전단시험(CD)을 수행하였다.Consolidation drainage shear test (CD) was carried out on nine saturated cylindrical specimens with varying restraint pressures of 1.0, 2.0 and 3.0 kg / cm 2 for each sample.

등방압밀압력은 삼축실 상부의 공간에 소정의 공압을 가하여 삼축실 내의 물에 압력이 전달된 수압력을 공시체에 가해지며, 압밀압력의 크기는 고정밀 간극수압센서를 통해 측정된다. 시료의 체적변화는 내체적측정용 이중관 뷰렛과 차압센서로 측정된다. 이때 압밀시간은 각 하중단계별로 평균 약 20분이 소요되었다. 축하중은 유압서보방식으로 제어되며, 3mm/min의 속도로 가하였다.The isotropic consolidation pressure is applied to the specimen by applying a predetermined pneumatic pressure to the space above the triaxial chamber, and the consolidation pressure is measured by a high precision pore water pressure sensor. The volume change of the sample is measured by a double tube burette for internal volume measurement and a differential pressure sensor. At this time, the consolidation time was averaged about 20 minutes for each load stage. The axle is controlled by hydraulic servo system and applied at a speed of 3mm / min.

시험결과;Test result;

내부마찰각은 3개 구속압력에 대한 Mohr원을 작도하여 구하는 방법과 파괴시의 축차응력과 구속압력의 관계 그래프(도 20)에서 최소자승법으로 구하는 방법이 있으며, 데이터의 분산이 적을 경우에는 양자가 거의 동일한 값을 나타낸다.The internal friction angle can be obtained by constructing the Mohr circle for three restraint pressures and the least square method in the graph of the relationship between the sequential stress and the restraint pressure during breakdown (Fig. 20). Almost the same value.

최소자승법에 의한 내부마찰각 및 점착력의 산정은 다음의 식을 사용하여 구하였으며,The internal friction angle and adhesive force by the least square method were calculated using the following equation.

점착력 성분을 제로(0)로 한 경우의 내부마찰각은 다음 식을 사용하여 산정하였다.The internal friction angle when the adhesive force component was zero was calculated using the following formula.

본 시험예에서의 시험결과를 요약하면 다음 표와 같다.The following table summarizes the test results in this test example.

본 시험예에서 사용된 사석재료(제주도 현무암 삼보, 부일 및 흥남 시료)에 대한 대형삼축시험결과 내부마찰각은 33.1~35.3˚. 점착력은 0.46~0.94 kg/㎠로 나타났다. 다짐특성은 최소건조단위중량은 1.27t/㎥에서 최대건조단위중량은 1.76t/㎥정도로 나타났으며, 비다짐조건으로 제작한 공시체의 경우 29.3~52.0%정도의 상대밀도값을 나타내었다. 등방압밀에 대한 체적변화는 구속압력이 증가함에 따라서 점차 증가하는 것으로 나타났으며, 구속압 3.0kg/㎠에서 압밀전 체적의 약 3.01~3.22%정도로 체적이 감소하는 것을 나타났다. 또, 응력-변형률관계에 있어서는 일부의 시료를 제외한 대부분의 시료가 피크강도가 명확하지 않고 소성적인 거동을 나타내는 것으로 나타났으며, 구속압이 증가함에 따라서 체적변형률이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 탄성계수의 경우 E50은 222~244kg/㎠(삼보 시료), 146~169kg/㎠(부일 시료)및 141~210kg/㎠(흥남 시료)로 나타났으며, 각 재료별로 E50이 차이를 보이는 것은 재료적인 특성이 기인한 것으로 볼 수 있다.The internal friction angle was 33.1 ~ 35.3˚ for the large triaxial test on the sandstone material (Jeju Basalt Sambo, Buil and Heungnam samples) used in this test example. Adhesion was 0.46 ~ 0.94 kg / ㎠. The compaction properties showed a minimum dry unit weight of 1.27t / ㎥ and a maximum dry unit weight of 1.76t / ㎥, and the relative density values of 29.3 ~ 52.0% for specimens prepared under non-compacting conditions. The volume change for isotropic consolidation gradually increased as the restraint pressure increased, and the volume decreased to about 3.01 ~ 3.22% of the total volume before consolidation at the restraint pressure 3.0kg / ㎠. In addition, in the stress-strain relationship, most of the samples except for some of the samples showed the peak strength was not clear and exhibited plastic behavior. As the restraint pressure increased, the volume strain increased. In the case of the modulus of elasticity, E 50 was found to be 222 ~ 244kg / ㎠ (Sambo sample), 146 ~ 169kg / ㎠ (supplemental sample) and 141 ~ 210kg / ㎠ (Hungnam sample), the E 50 is different for each material It can be seen that due to the material properties.

[시험예 2][Test Example 2]

시험시료 ; 서울시 지하철 912공구 사력재료Test sample; Seoul Metropolitan Subway Section 912

시험계획 ; 시험시료의 전단강도 정수(내부마찰각 및 점착력)의 산정 및 Mohr원의 작도와 반복재하시험에 의한 동적변형특성(전단탄성계수-전단변형률-감쇠정수의 관계)산정Test plan; Estimation of Shear Strength Constant (Internal Friction Angle and Adhesion) of Test Sample and Dynamic Strain Characteristics (Relationship between Shear Modulus, Shear Strain and Damping Constant) by Mohr Source and Repeated Loading Test

공시체의 제작 ;Fabrication of specimens;

낙하램머중량 16kg, 낙하고 50cm의 대형자동다짐장치를 이용하여 직경304mm, 높이 620mm의 공시체를 제작하였다.A specimen of diameter 304mm and height 620mm was fabricated using a large automatic compactor weighing 16kg in drop and 50cm in diameter.

삼축압축시험 ;Triaxial compression test;

압밀배수조건으로 시험하였으며, 3mm/min의 속도로 최대축변형률이 20%가 될때까지 전단하였다. 구속응력은 1.0, 3.0 및 5.0kg/㎠로 변화시키며 시험하였다.The test was conducted under consolidation drainage conditions and sheared at a rate of 3 mm / min until the maximum axial strain was 20%. Restraint stresses were tested varying between 1.0, 3.0 and 5.0 kg / cm 2.

시험결과 ;Test result ;

내부 마찰각 및 점착력; 3개 구속압 조건에 대한 대형삼축시험결과는 아래의 표와 같고, 이때 내부마찰각과 점착력은 각각 파괴시의 축차응력-구속응력의 관계를 이용한 방법과, Mohr원 작도법을 이용하여 구하였다.Internal friction angle and cohesion; The results of the large triaxial test for the three restraint pressure conditions are shown in the table below, and the internal friction angle and the cohesion were calculated using the sequential stress-resistance stress at break and Mohr original drawing method.

파괴시의 축차응력과 구속압력의 관계그래프(도 21)에서 내부마찰각 및 점착력은 상기 시험예 1에서와 같은 식을 사용하여 구하였다.In the relationship graph between the sequential stress and the restraint pressure at break (FIG. 21), the internal friction angle and the adhesive force were determined using the same formula as in Test Example 1.

파괴시의 축차응력-구속응력의 관계를 이용한 방법과 Mohr원 작도법을 이용한 방법에서 공히 내부마찰각=21.3˚, 점착력= 0.31kg/㎠로 나타났다.Internal friction angle = 21.3˚ and adhesive force = 0.31kg / ㎠ in both the method using the sequential stress-restraint relationship and the method using the Mohr original drawing method.

응력-변형률관계; 본 시료의 응력-변형률관계는 도 22와 같다. 구속압 1.0, 3.0 및 5.0kg/㎠에 대하여 공통적으로 peak strength가 분명하게 나타나지 않으며, 이는 재료가 비교적 느슨하고 세립분이 많이 포함되어 있기 때문으로 판단된다.Stress-strain relationship; The stress-strain relationship of this sample is shown in FIG. The peak strengths do not appear clearly for the restraint pressures 1.0, 3.0 and 5.0 kg / cm 2, because the material is relatively loose and contains a lot of fine grains.

진동삼축시험(반복재하삼축시험; 동적시험)Vibration triaxial test (repeated triaxial test; dynamic test)

반복재하시험과정은 다음과 같다.The repeat load test process is as follows.

(1) 정적시험에서와 같은 방법으로 공시체를 제작하여 대형진동삼축시험기의 재하대에 공시체 및 삼축실 등의 조립을 완료한다.(1) Prepare specimens in the same way as in the static test and complete the assembly of specimens and triaxial chambers on the loading stage of large vibration triaxial tester.

(2) 미리 결정된 구속압하에서 공시체를 포화 및 압밀한다(본 시료는 원지반의 지하수위가 시료채취심도보다 낮으므로 별도의 포화과정을 실시하지 않았으며, 다만 압밀에 의한 배기과정을 총 2시간이상 수행하였다.)(2) Saturate and consolidate the specimens under a predetermined constraint pressure. (This sample did not carry out a separate saturation process because the groundwater level of the original ground was lower than the sampling depth. )

(3) 압밀이 완료된 시료에 대하여 소정의 구속압 하에서 다음 식으로 산정한 반복축차응력의 편진폭 бd을 0.2Hz의 정현파로 총 1회 반복 재하한다.(3) a consolidated loading of 1 times under a certain confining pressure was repeated Half amplitude of rotor stress calculated by the following equation: d б to the sinusoidal 0.2Hz repeated for the complete sample.

본 시험에서는 1개의 구속압에 대하여 반복축차응력의 편진폭을 5단계로 구분하여 시험하였으며, 이때 반복축하중의 크기는 고정밀도의 하중계(로드셀)를 사용하여 측정하였다.In this test, the uniaxial amplitude of cyclic sequential stress was divided into five stages for one restraint pressure, and the magnitude of cyclic axial load was measured by using a high precision load gauge (load cell).

(4) 편진폭축변형률 εSA(%)는 다음 식으로 산정한다.(4) Single amplitude amplitude strain ε SA (%) is calculated by the following equation.

(5) 등가탄성계수 Eeq및 등가전단탄성계수 Geq는 다음 식으로 구한다.(5) Equivalent modulus of elasticity E eq and equivalent shear modulus of elasticity G eq are obtained by the following equation.

(6) 전단변형률은 다음 식으로 구한다.(6) Shear strain is to be obtained from the following formula.

(7) 이력감쇠정수 h(%)를 다음 식으로 구한다. 본 시험에서는 감쇠정수산정을 위하여 총 11개의 이력곡선중에서 10번째의 것을 선택하여 사용하였다.(도 23,도 24, 도 25 참조)(7) The hysteresis damping constant h (%) is obtained by the following equation. In this test, the 10th of 11 hysteresis curves were selected and used to calculate the attenuation constants (see Figs. 23, 24 and 25).

시험결과 구속압 1.0, 3.0 및 5.0kg/㎠하에서의 반복재하시험결과 전단변형률 r=10-4~10-3의 범위에서 전단탄성계수 G는 600~1,380kg/㎠인 감쇠정수 h는 0.02~0.16으로 나타났으며, 구속압이 증가할수록 전단탄성계수는 증가한다.As a result of repeated loading test under the restraint pressure 1.0, 3.0 and 5.0kg / cm2, the shear modulus of elasticity G is 600 ~ 1,380kg / cm2, and the damping constant h is 0.02 ~ 0.16 in the range of shear strain r = 10 -4 ~ 10 -3 . As the restraint pressure increases, the shear modulus increases.

그러나, 시험결과를 토대로 Hardin-Drenevich의 모델 등을 이용하여 최대전단탄성계수 Gmax및 감쇠정수의 최대값 hmax등을 구하여보면 본 시료의 경우 Gmax=770~1,660kg/㎠, hmax=25~56%가 될 것으로 추정된다.However, using the Hardin-Drenevich's model, the maximum shear modulus of elasticity G max and the maximum value of attenuation constant h max are obtained from the test results. For this sample, G max = 770 ~ 1,660kg / ㎠, h max = It is estimated to be 25-56%.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 대형삼축압축시험기는 직경 300mm, 높이 620mm의 공시체를 정적시험은 물론 반복하중이 가해지는 조건하에서 동적시험이 가능하여 댐 축조용 조립재료의 전단강도 및 응력-변형률 특성을 파악할 수 있고, 방파제, 안벽(Quay Wall)등의 항만시설 설계를 위한 설계정수의 산정이 가능하며, 철도 발라스트 재료의 동적특성을 파악하거나, 도로축조용 조립재료의 전단강도특성등 각종 모래, 자갈 및 쇄석 등 토목구조물용 조립재료의 전단강도 및 응력-변형특성의 파악이 가능하며 기타 토질재료의 대형 진동삼축시험 및 정적삼축시험이 가능하다. 특히, 본 출원인의 관할하에 있는 댐의 설계 및 시공, 거동분석에 필요한 입력 파라메타를 정확하게 구할 수 있음과 아울러 동적시험을 통하여 얻어진 입력물성치를 사용하여 댐체의 지진해석 등을 용이하게 할 수 있으므로 댐의 안정성 평가, 경제적인 댐단면의 설계를 가능케 하는 데이터를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the large triaxial compression tester according to the present invention is capable of dynamic testing of specimens having a diameter of 300 mm and a height of 620 mm under static test conditions as well as cyclic loads, so that the shear strength and stress-strain characteristics of the assembly material for dam construction It is possible to estimate the design parameters for the design of port facilities such as breakwaters and quay walls, to grasp the dynamic characteristics of railway ballast materials, or to measure the shear strength of the assembly materials for road construction. It is possible to understand the shear strength and stress-strain characteristics of the assembly materials for civil engineering structures such as stone and crushed stone, and to conduct large vibration triaxial tests and static triaxial tests of other soil materials. In particular, the input parameters required for the design, construction, and behavior analysis of the dam under the applicant's jurisdiction can be accurately obtained, and the seismic analysis of the dam body can be easily performed using the input properties obtained through dynamic tests. It has the effect of obtaining data that enables stability assessment and economic dam section design.

Claims (12)

공시체(S)가 내부에 설치되는 삼축실(100)과;Triaxial chamber 100 is installed specimen (S) therein; 이 삼축실(100)에 설치된 공시체(S)에 공압에서 수압으로 변환된 등방압력을 가하기 위한 구속압발생장치(200)와;A restraining pressure generating device 200 for applying an isotropic pressure converted from pneumatic to hydraulic pressure to the specimen S installed in the triaxial chamber 100; 상기 삼축실(100)에 설치된 공시체(S)에 수직으로 압축력을 가하는 연직재하장치(300)와;Vertical loading device 300 for applying a compressive force perpendicular to the specimen (S) installed in the triaxial chamber (100); 상기 연직재하장치(300)를 작동시키기 위한 유압발생장치(400)와;A hydraulic generating device 400 for operating the vertical loading device 300; 상기 연직재하장치(300)의 작동에 따라 상기 삼축실(100)에 설치된 공시체 (S)에 걸리는 연직하중과 연직변위, 구속압력, 간극수압 및 체적변화를 측정하고 상기 삼축실(100)과 연직재하장치(300)를 시험조건에 따라 제어하기 위한 전기적 계측 및 제어장치(500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 대형 진동삼축시험기.According to the operation of the vertical loading device 300, the vertical load and the vertical displacement, the restraint pressure, the pore water pressure and the volume change applied to the specimen S installed in the triaxial chamber 100 are measured, and the triaxial chamber 100 and the vertical An electrical measurement and control device 500 for controlling the loading device 300 according to the test conditions; large vibration triaxial tester comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 공시체에 걸리는 연직하중을 측정하기 위한 수단으로 2개의 로드셀(501,502)을 사용하고, 이들 각각이 연직재하장치(300)를 이루는 액추에이터(310)의 피스톤(320)과 재하축(330)사이, 그리고 상기 삼축실(100)내부로 뻗어 있는 재하축(330)의 하단과 공시체(S)사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.Two load cells 501 and 502 are used as a means for measuring the vertical load on the specimen, each of which is between the piston 320 and the loading shaft 330 of the actuator 310 constituting the vertical loading device 300, and Large vibration triaxial tester, characterized in that installed between the lower end of the loading axis 330 extending into the triaxial chamber 100 and the specimen (S). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 삼축실(100)은 내압원통(110)과 저반(120) 및 상반(130), 삼축실용 지주(140)를 포함하여 이루어지고, 내압원통(110)과 저,상반(120,130)사이는 O-링에 의하여 밀실되며, 상기 상반(130)은 연직재하장치(300)의 재하축(330)이 마찰없이 상하운동을 할 수 있도록 중심부에 축수부(132)가 장착되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The triaxial chamber 100 includes a pressure-resistant cylinder 110 and the bottom plate 120 and the upper half 130, the triaxial chamber support 140, between the pressure-resistant cylinder 110 and the low, upper half (120, 130) -It is closed by the ring, the upper half 130 is a large vibration, characterized in that the bearing portion 132 is mounted in the center so that the loading axis 330 of the vertical loading device 300 can move up and down without friction Triaxial testing machine. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 삼축실용 지주(140)는 측압작용시 저반(120)과 상반(130)에 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 내압원통(110)의 내부에 4개가 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기The triaxial chamber support 140 is a large vibration triaxial tester, characterized in that four are installed in the inner pressure cylinder 110 to support the load applied to the bottom plate 120 and the upper half 130 during the side pressure action 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 삼축실(100)에는 시험 중 공시체(S)의 변형상태를 파악하기 위한 내압구조의 관측창(170)이 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The triaxial chamber 100 is a large vibration triaxial tester, characterized in that the observation window 170 of the internal pressure structure for determining the deformation state of the specimen (S) during the test is installed. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 연직재하장치(300)는 공시체(S)에 축방향으로 정하중과 동적하중(반복하중)을 선택적으로 가할 수 있도록 서보밸브(410)에 의해 제어되는 액추에이터(310)를 갖는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The vertical loading device 300 is characterized in that it has an actuator 310 controlled by the servo valve 410 to selectively apply the static load and the dynamic load (repetitive load) in the axial direction to the specimen (S) Vibration Triaxial Tester. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 연직재하장치(300)는 재하대(340)의 바닥판(370)상에 이동용 레일(372)이 설치되고, 이 이동용 레일(372)위에 이동대차(380)가 설치되며, 상기 이동용 레일(372)의 중간부에는 이동대차(380)의 방향전환을 위한 턴테이블(390)이 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The vertical loading device 300 has a moving rail 372 is installed on the bottom plate 370 of the loading table 340, the moving cart 380 is installed on the moving rail 372, the moving rail ( 372) a large vibration triaxial tester, characterized in that the turntable 390 for changing the direction of the moving cart 380 is installed. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 이동대차(380)는 이동시에는 바퀴(382)가 레일(372) 위에 내려져 이동이 가능하고, 재하대(340)의 바닥판(370)상에 세팅시에는 바퀴(382)를 들어 올려 이동대차(380)의 저면이 재하대(340)의 바닥판(370)에 접지되도록 한 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The moving cart 380 is movable when the wheel 382 is lowered on the rail 372 when moving, and when the wheel 382 is set on the bottom plate 370 of the loading stand 340. Large vibration triaxial tester, characterized in that the bottom of the 380 is grounded to the bottom plate 370 of the loading table (340). 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 이동대차(380)의 하부 네 모서리 부분에 설치된 바퀴(382)는 구동모터 (384)에서 발생된 회전력이 감속기(385)와 체인(386)을 거쳐 이동대차(380)의 상부 양측에 수평으로 평행하게 설치된 드라이브축(387)을 회전시키는 것에 의해 각 바퀴(382)의 지지축(388)을 승강시키도록 된 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The wheels 382 installed at the lower four corners of the mobile trolley 380 have the rotational force generated by the driving motor 384 horizontally on both sides of the upper side of the mobile trolley 380 via the reducer 385 and the chain 386. A large vibration triaxial tester, characterized in that for raising and lowering the support shaft 388 of each wheel 382 by rotating the drive shaft (387) installed in parallel. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 턴 테이블(380)의 후방측에는 삼축실(100)의 세팅을 위하여 턴 테이블 (390)위로 이송되어 방향이 전환되는 이동대차(380)의 정확한 위치세팅이 가능하도록 위치세팅용 스토퍼(392)가 공압실린더(394)의 피스톤 선단에 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.On the rear side of the turn table 380, a position setting stopper 392 is provided to enable accurate position setting of the moving cart 380 which is transferred to the turn table 390 to change the direction for setting of the triaxial chamber 100. Large vibration triaxial tester, characterized in that installed in the piston tip of the pneumatic cylinder (394). 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 재하대(340)의 일측에는 삼축실(100)의 세팅을 위한 크레인(600)이 설치되는 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.Large scale vibration triaxial tester, characterized in that the crane 600 for setting of the triaxial chamber 100 is installed on one side of the loading stage 340. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 재하대(340)는 4본 지주식으로 이루어지고, 각 지주(350)에는 피치 (352)가 형성되어 상기 거치대(360)와 나사결합된 상태를 이루며, 이 거치대(360)의 승강동작에 의해 액추에이터(310)의 높이조절이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 대형 진동삼축시험기.The loading stage 340 is formed of four props, each support 350 is formed with a pitch 352 to form a screw-coupled state with the cradle 360, the lifting operation of the cradle 360 Large vibration triaxial tester, characterized in that by the height adjustment of the actuator 310 is enabled.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100855869B1 (en) * 2006-12-13 2008-09-01 한국수자원공사 Large scale oedometer
US20110239771A1 (en) * 2009-02-13 2011-10-06 Suzhou Sushi Testing Instrument Co., Ltd. Triaxial vibration composite testing apparatus
CN104535423A (en) * 2014-12-18 2015-04-22 中国水利水电科学研究院 Saturated and unsaturated volume change measurement device for dynamic and static triaxial testing machine and control device
CN110470550A (en) * 2019-09-17 2019-11-19 兰州交通大学 A kind of new type low temperature Triaxial tester
CN113686677A (en) * 2021-08-20 2021-11-23 国际竹藤中心 Real-time measurement device and method for internal stress of biomass material

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241705B1 (en) 2010-12-14 2013-03-11 연세대학교 산학협력단 Method for tri-axial compression test of unsaturated soils and intermediate soils
KR101243514B1 (en) * 2010-12-14 2013-03-20 연세대학교 산학협력단 Tri-axial compression tester and chamber of the tri-axial compression tester

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100855869B1 (en) * 2006-12-13 2008-09-01 한국수자원공사 Large scale oedometer
US20110239771A1 (en) * 2009-02-13 2011-10-06 Suzhou Sushi Testing Instrument Co., Ltd. Triaxial vibration composite testing apparatus
US8607636B2 (en) * 2009-02-13 2013-12-17 Suzhou Sushi Testing Instrument Co., Ltd. Triaxial vibration composite testing apparatus
CN104535423A (en) * 2014-12-18 2015-04-22 中国水利水电科学研究院 Saturated and unsaturated volume change measurement device for dynamic and static triaxial testing machine and control device
CN110470550A (en) * 2019-09-17 2019-11-19 兰州交通大学 A kind of new type low temperature Triaxial tester
CN113686677A (en) * 2021-08-20 2021-11-23 国际竹藤中心 Real-time measurement device and method for internal stress of biomass material
CN113686677B (en) * 2021-08-20 2023-09-15 国际竹藤中心 Real-time measuring device and method for internal stress of biomass material

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