KR20120066464A - Tri-axial compression tester and chamber of the tri-axial compression tester - Google Patents

Tri-axial compression tester and chamber of the tri-axial compression tester Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A tri-axial compression tester and a tri-axial compression chamber thereof are provided to automatically apply pressure to a test piece using a servo actuator and a servo pressure controller. CONSTITUTION: A tri-axial compression tester comprises a tri-axial compression chamber(100), a confining pressure generator, a load apply unit(300), an unsaturated sample converter, and a controller. A test piece(S) is arranged inside the tri-axial compression chamber. The confining pressure generator applies confining pressure to the test piece. The load apply unit applies compressive force to the test piece. The unsaturated sample converter converts the test piece into an unsaturated sample. The controller controls the confining pressure generator, the load apply unit, and the unsaturated sample converter.

Description

삼축압축 시험장치 및 삼축압축시험장치의 삼축실{TRI-AXIAL COMPRESSION TESTER AND CHAMBER OF THE TRI-AXIAL COMPRESSION TESTER}TRI-AXIAL COMPRESSION TESTER AND CHAMBER OF THE TRI-AXIAL COMPRESSION TESTER

본 발명은 삼축압축 시험장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 불포화토에 대한 삼축압축 시험을 수행할 수 있고, 중간토까지 삼축압축 시험을 수행할 수 있는 삼축압축 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to a triaxial compression test apparatus. In particular, the present invention relates to a triaxial compression test apparatus that can perform a triaxial compression test on unsaturated soil, and can perform a triaxial compression test to intermediate soils.

삼축압축시험(Triaxial compressive test)은 흙의 전단강도를 구하는 시험으로 현장지반의 구속압력이나 압밀압력을 재현할 수 있도록 응력조건과 배수조건을 임의로 조절하여 시험할 수 있기 때문에 신뢰도가 큰 시험결과를 얻을 수 있다. 삼축압축시험은 압밀방법과 배수방법에 따라 비압밀비배수 시험, 압밀비배수시험, 압밀배수시험으로 구분할 수 있다.Triaxial compressive test is a test to find the shear strength of soil, so it can be tested by adjusting the stress condition and drainage condition arbitrarily to reproduce the confining pressure or consolidation pressure of the ground. You can get it. Triaxial compression test can be divided into non-consolidation ratio drainage test, consolidation ratio drainage test and consolidation drainage test according to the consolidation method and drainage method.

이와 같은 삼축압축시험을 위한 삼축압축시험기에 있어서는 흙시료의 공시체(S)를 고무막(Rubber membrane)으로 싸서 압력실(Cell)에 안치한 후 수압으로 구속압력을 가하며, 흙시료와 압력실의 압력을 다르게 하여 흙시료를 전단시킴으로써 흙의 전단강도를 구하고 있다. 그리고 간극수(間隙水)로도 부르고 있는 공극수(空隙水, Pore water)를 배수하여 재하중에 의한 체적의 변화와 공극수압을 측정하고 있다. 또한, 배압(Back pressure)을 가하여 흙시료를 완전히 포화된 상태에서 시험할 수도 있다.In the triaxial compression tester for the triaxial compression test, the specimen (S) of the soil sample is wrapped in a rubber membrane and placed in a pressure chamber, and then restrained by hydraulic pressure, and the pressure of the soil sample and the pressure chamber is applied. The shear strength of the soil is obtained by shearing the soil sample with different. Pore water, also called pore water, is drained to measure volume change and pore water pressure due to reloading. In addition, the soil sample may be tested in a fully saturated state by applying back pressure.

국내외적으로 지반의 전단강도를 측정하는 삼축압축시험은 그 시험 대상으로 강도가 약한 점토 및 사질토에 국한되어 있다. 중간토 정도의 강도를 갖는 지반에 대한 삼축압축시험 장치에 대한 연구가 필요한 상황이다.Triaxial compression test, which measures the shear strength of soil at home and abroad, is limited to clay and sandy soil with weak strength. There is a need for a study on the triaxial compression test system for soils with intermediate soil strength.

또한 종래의 삼축암축시험기는 흙시료를 포화상태로 만든 후 전단강도를 측정하는 것이고, 불포화토에 대한 전단강도 측정을 정밀하게 수행하지 못한다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional triaxial rock tester is to measure the shear strength after saturating the soil sample, there was a problem that the shear strength for unsaturated soil can not be precisely performed.

본 발명에 따른 불포화토 삼축압축 시험장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.Unsaturated soil triaxial compression tester according to the present invention aims to solve the following problems.

첫째, 중간토와 같은 높은 강도를 갖는 지반에 대한 삼축압축 시험을 가능하게 하고자 한다.First, it is intended to enable triaxial compression tests on soils with high strength, such as midsoil.

둘째, 포화된 공시체(흙시료) 뿐만 아니라 불포화상태인 공시체(S)에 대한 삼축압축 시험을 가능하게 하고자 한다.Secondly, it is intended to enable triaxial compression tests on saturated specimens (soil samples) as well as unsaturated specimens (S).

셋째, 사전에 입력된 구속압, 배압 등이 자동으로 유지되는 삼축압축 시험장치를 제공하고자 한다.Third, it is to provide a triaxial compression test apparatus in which the restraint pressure, back pressure, and the like previously inputted are automatically maintained.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 삼축압축 시험장치는 공시체가 내부에 배치되는 삼축실;Triaxial compression test apparatus according to the present invention comprises a triaxial chamber in which the specimen is disposed;

공시체에 압력을 가하는 구속압발생기, 공시체에 수직으로 압축력을 가하는 재하기, 공시체를 불포화시료로 변환하기 위한 불포화시료변환기 및 구속압발생장치 작동에 따른 구속압력, 재하기 작동에 따른 재하중 및 재하변위, 공시체의 간극 수압 및 체적변화를 측정하고 시험조건에 따라 구속압발생기, 재하기 및 불포화시료변환기를 제어하기 위한 제어기를 포함한다.Restraining pressure generator to pressurize the specimen, loading force to apply the compressive force perpendicular to the specimen, unsaturated sample converter to convert the specimen into unsaturated sample, restraint pressure according to the restraint pressure generator operation, reloading and loading displacement according to the actuation, It includes a controller for measuring the pore water pressure and volume change of the specimen and controlling the restraint pressure generator, the loading and the unsaturated sample converter according to the test conditions.

본 발명에 따른 구속압발생기는 삼축실에 수압 발생을 위하여 물을 공급하는 급수기 및 삼축실에 공기를 공급하여 공기압을 가하는 공기압발생기를 포함한다.The restraint pressure generator according to the present invention includes a water supply for supplying water for generating water pressure in the triaxial chamber and an air pressure generator for supplying air to the triaxial chamber.

본 발명에 따른 공기압발생기는 유입되는 공기를 압축하는 공기 펌프 및 압축된 공기를 시험조건에 따라 공기 펌프에서 압축된 공기의 압력을 증폭시키는 공기압증폭기를 포함한다.The air pressure generator according to the present invention includes an air pump for compressing the incoming air and an air pressure amplifier for amplifying the compressed air pressure in the air pump according to the test conditions.

본 발명에 따른 재하기는 서보 액추에이터를 포함하여 삼축실에 시험조건에 따른 수직 압축력을 가하는 것을 특징으로 한다.The machine according to the present invention is characterized by applying a vertical compressive force to the triaxial chamber according to the test conditions, including the servo actuator.

본 발명에 따른 불포화시료변환기는 공기펌프, 공기펌프와 연통되는 하나 이상의 공기밸브, 공기 밸브와 연통되는 삼축실 하부판 및 삼축실 하부판 상단에 배치되는 세라믹디스크를 포함한다.The unsaturated sample converter according to the present invention includes an air pump, one or more air valves in communication with the air pump, a triaxial chamber lower plate in communication with the air valve, and a ceramic disc disposed on the upper side of the triaxial chamber lower plate.

본 발명에 따른 불포화시료변환기는 공기펌프에 의해 생성된 공기를 공기밸브를 통하여 공시체로 주입하여, 공시체를 불포화시료로 변환하는 것을 특징으로 한다.The unsaturated sample converter according to the present invention is characterized by converting the specimen into an unsaturated sample by injecting air generated by the air pump into the specimen through an air valve.

본 발명에 따른 세라믹디스크는 삼축실 하부판과 공시체 봉입수단의 하부 사이에 배치되고, 물이 통과할 수 있는 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Ceramic disc according to the invention is disposed between the triaxial chamber lower plate and the lower portion of the specimen sealing means, characterized in that one or more holes through which water can pass.

본 발명에 따른 삼축실 하부판은 외측면 또는 하측면에 공기밸브가 배치되고, 공기밸브와 연결되어 공시체로 공기가 유입될 수 있는 하나 이상의 관이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The triaxial chamber lower plate according to the present invention is characterized in that an air valve is disposed on the outer side or the lower side, and at least one tube is connected to the air valve to allow air to flow into the specimen.

본 발명에 따른 세라믹디스크에서는 구멍을 통해 물이 삼축실 내부로 유입되거나 삼축실 내부에서 물이 외부로 유출될 수 있고, 구멍에 물이 일정한 수위를 유지하고 있기 때문에, 공시체 내부의 공기가 유출되지 못하는 것을 특징으로 한다.In the ceramic disk according to the present invention, the water may flow into the triaxial chamber through the hole or the water may flow out of the triaxial chamber, and since the water maintains a constant level in the hole, the air inside the specimen does not flow out. Characterized by not being able to.

본 발명에 따른 불포화시료변환기는 제어기에 의해 세라믹디스크 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되면 세라믹디스크 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되어 공시체를 불포화시료로 변환하는 것을 특징으로 한다.In the unsaturated sample converter according to the present invention, when the pore water pressure applied from the lower portion of the ceramic disc is controlled by the controller, the capillary absorption force, which is a result of subtracting the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the ceramic disc, is adjusted to convert the specimen into the unsaturated sample. Characterized in that.

본 발명에 따른 공시체가 내부에 설치되는 삼축압축시험장치의 삼축실은 흙시료의 공시체를 올려놓을 수 있는 시료대를 갖는 세라믹디스크가 상부에 배치되는 삼축실 하부판, 삼축실 하부판의 상부에 압력실을 형성하도록 설치되는 중공형태의 케이스, 케이스의 압력실에 안치되며, 세라믹디스크의 시료대에 공시체를 올려놓을 수 있도록 수용하는 중공형태의 봉입수단 및 케이스의 압력실을 개폐할 수 있도록 케이스 상부에 장착되고, 케이스의 압력실로부터 공기가 배출될 수 있는 하나 이상의 공기배출밸브가 배치된 삼축실 캡을 포함한다.The triaxial chamber of the triaxial compression test apparatus in which the specimen according to the present invention is installed therein is a triaxial chamber lower plate in which a ceramic disk having a sample table on which a specimen of soil sample can be placed is disposed on the upper side, and a pressure chamber in the upper portion of the triaxial chamber lower plate. Hollow-type case installed to form, placed in the pressure chamber of the case, hollow-type sealing means for accommodating the specimen to be placed on the sample table of the ceramic disk and mounted on the upper case to open and close the pressure chamber of the case And a triaxial chamber cap in which one or more air discharge valves are disposed through which air can be discharged from the pressure chamber of the case.

본 발명에 따른 삼축실 하부판은 외측면 또는 하측면에 공기밸브가 배치되고, 공기밸브와 연결되어 세라믹디스크로 연장되는 공기관이 형성되어 있고, 세라믹디스크는 삼축실 하부판에 형성되는 공기관이 연통되어 공시체로 공기가 유입될 수 있는 하나 이상의 공기관이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the triaxial chamber lower plate according to the present invention, an air valve is disposed on the outer side or the lower side of the triaxial chamber, and an air tube is connected to the air valve and extends to the ceramic disc, and the ceramic disc is connected to the air tube formed on the triaxial chamber lower plate. One or more air pipes through which air can be introduced are formed.

본 발명에 따른 세라믹디스크에서는 구멍을 통해 물이 삼축실 내부로 유입되거나 삼축실 내부에서 물이 외부로 유출될 수 있고, 구멍에 물이 일정한 수위를 유지하고 있기 때문에, 공시체 내부의 공기가 유출되지 못하는 것을 특징으로 한다.In the ceramic disk according to the present invention, the water may flow into the triaxial chamber through the hole or the water may flow out of the triaxial chamber, and since the water maintains a constant level in the hole, the air inside the specimen does not flow out. Characterized by not being able to.

본 발명에 따른 삼축실은 제어기에 의해 세라믹디스크 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되어, 세라믹디스크 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되는 것을 특징으로 한다.The triaxial chamber according to the present invention is characterized in that the pore water pressure applied from the lower portion of the ceramic disc is controlled by the controller, thereby adjusting the capillary absorption force, which is a result of subtracting the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the ceramic disc.

본 발명에 따른 불포화토 삼축압축 시험장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.Unsaturated soil triaxial compression tester according to the present invention has the following effects.

첫째, 공기압축기를 통해 공기를 압축하고, 단면적 비를 이용한 공기압 증폭을 통해 중간토와 같은 단단한 시료를 압축할 수 있다.First, the air is compressed through an air compressor, and a solid sample such as mid soil can be compressed by amplifying the air pressure using the cross-sectional ratio.

둘째, 포화된 공시체(S)에 공기를 주입하여 불포화토에 대한 삼축압축시험이 가능하다.Second, the triaxial compression test for unsaturated soil is possible by injecting air into saturated specimen (S).

셋째, 서보 액추에이터(310) 및 서보 압력 제어기를 이용하여 사전에 설정된 압력값으로 공시체(S)에 압력을 가하도록 자동으로 조절된다.Third, the servo actuator 310 and the servo pressure controller are automatically adjusted to apply pressure to the specimen S at a preset pressure value.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 불포화토 삼축압축 시험장치의 구성을 개략적으로 설명한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 불포화토 삼축압축 시험장치의 일 예에 대한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 삼축실 하부판(120) 및 세라믹디스크(55)의 일 예에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 세라믹디스크(55)가 작동하는 원리를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 불포화토 삼축압축 시험장치 중 삼축실(100)의 일 예에 대한 구조도이다.1 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an unsaturated earth triaxial compression tester according to the present invention.
2 is a structural diagram of an example of an unsaturated earth triaxial compression tester of the present invention.
3 is a perspective view of an example of the triaxial chamber lower plate 120 and the ceramic disk 55 of the present invention.
4 is a plan view schematically showing the principle of operation of the ceramic disk 55 of the present invention.
5 is a structural diagram of an example of the triaxial chamber 100 of the unsaturated earth triaxial compression test apparatus of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하면서 삼축압축 시험장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다. 한편 일반적인 삼축압축 시험장치의 작동원리 및 구성에 대해서는 간략하게 설명하거나 생략하기로 한다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서에 설명된 내용만으로도 본 발명의 특징으로 이해할 것이다.Hereinafter, a triaxial compression test apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings. On the other hand, the operation principle and configuration of a general triaxial compression tester will be briefly described or omitted. Those of ordinary skill in the art will understand the features of the present invention only by the content described herein.

본 발명의 삼축압축 시험장치에 대해서는 불포화토 및 중간토에 대한 시험이 가능하다는 특징이 있지만, 일반 토양에 대해서도 실험이 가능하다.Triaxial compression test apparatus of the present invention is characterized in that it is possible to test for unsaturated soils and intermediate soils, but it is also possible to experiment with ordinary soil.

도 1은 본 발명에 따른 삼축압축 시험장치의 구성을 개략적으로 설명한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a triaxial compression test apparatus according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 삼축압축 시험장치의 구성을 나타내는 것으로, 공시체(S)가 내부에 배치되는 삼축실(100), 공시체(S)에 구속압을 가하는 구속압 발생기, 공시체(S)에 연직방향으로 압축력을 가하는 재하기(300)(載荷機), 시험조건에 따라 공시체(S)를 불포화시료(불포화토)로 변환하는 불포화시료변환기(400) 및 구속압발생장치 작동에 따른 구속압력, 재하기(300) 작동에 따른 재하중 및 재하변위, 공시체(S)의 간극 수압 및 체적변화를 측정하고 시험조건에 따라 구속압발생기(200), 재하기(300) 및 불포화시료변환기(400)를 제어하기 위한 제어기(500)를 도시한다.1 shows a configuration of a triaxial compression test apparatus according to the present invention, the triaxial chamber 100 in which the specimen S is disposed therein, a constraint pressure generator for applying a constraint pressure to the specimen S, and a perpendicular direction to the specimen S. Load (300) applying compressive force to the sample, unsaturated sample converter (400) for converting specimen (S) into unsaturated sample (unsaturated soil) according to the test conditions, and restraint pressure according to the operation of the restraint pressure generating device. (300) Measure the load and load displacement according to the operation, the pore water pressure and volume change of the specimen (S) and control the restraint pressure generator 200, loading (300) and unsaturated sample converter 400 according to the test conditions A controller 500 is shown for this purpose.

재하기(300)는 액추에이터(310)를 포함하여 기계적임 힘으로 공시체(S)를 연직방향으로 압축하는 구성이다. The bearing 300 is configured to compress the specimen S in the vertical direction by the mechanical force including the actuator 310.

이에 반하여 구속압 발생기는 삼축실(100) 내에 등방 압력을 발생시키는 장치 구성으로서, 삼축실(100) 내에 물을 주입하는 급수기(210) 및 삼축실(100) 내에 공기를 주입하는 공기압발생기(220)를 포함한다. 보통 삼축실(100) 내에 물을 주입하여 공시체(S)를 포화시키고, 추가적으로 공기를 주입하여 공기압을 가하면, 공기압이 수압으로 전환되면서 공시체(S)에 등방압력이 가해진다. 또는 급수기(210) 자체에서 물을 펌프 또는 컴프레서로 주입하여 수압을 가하는 방법도 가능할 것이다.On the contrary, the restraint pressure generator is a device configuration for generating isotropic pressure in the triaxial chamber 100, and a water supply 210 for injecting water into the triaxial chamber 100 and an air pressure generator 220 for injecting air into the triaxial chamber 100. It includes. Usually, water is injected into the triaxial chamber 100 to saturate the specimen S, and additional air is injected to add air pressure, and the isotropic pressure is applied to the specimen S while the air pressure is converted to water pressure. Alternatively, a method of applying water pressure by injecting water into a pump or a compressor in the water supply 210 itself may be possible.

불포화시료변환기(400)는 삼축실(100) 내에 물을 주입하여 공시체(S)가 포화된 후 공시체(S)에 공기를 주입하여 공시체(S)를 불포화시료로 변환한다. 이를 위해 공시체(S)에 공기를 주입하기 위한 공기펌프(410) 및 유입되는 공기를 조절하는 공기밸브(420)를 포함한다. 본 발명에서 가장 중요한 구성 중 하나는 세라믹디스크(55)인데 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.The unsaturated sample converter 400 injects water into the triaxial chamber 100 to saturate the specimen S and inject air into the specimen S to convert the specimen S into an unsaturated sample. To this end, it includes an air pump 410 for injecting air into the specimen (S) and an air valve 420 for adjusting the incoming air. One of the most important components in the present invention is the ceramic disk 55, which will be described in detail later.

도 2는 본 발명의 삼축압축 시험장치의 일 예에 대한 구조도이다.2 is a structural diagram of an example of a triaxial compression test apparatus of the present invention.

도 2는 도 1에서 설명한 구조들이 삼축압축 장치에서 어떻게 배치되는 가를 도시한다. 도 2에서는 구속압발생기(200) 중 급수기(210)에서 삼축실(100)에 연통되는 급수밸브(212) 및 공기압발생기(220)에서 삼축실(100)에 연통되는 공기압밸브(222)를 도시하고, 급수를 위한 급수펌프(210) 및 공기압을 위한 공기펌프는 블록으로 표현한다. 또한 불포화시료변환기(400)의 구성 중 공기펌프(410)는 블록으로 표현하였다. 후술하겠지만 구속압발생기와 불포화시료변환기의 공기펌프는 공기를 주입하기 위한 것이므로 동일한 펌프를 사용해도 된다.FIG. 2 shows how the structures described in FIG. 1 are arranged in a triaxial compression apparatus. 2 shows a water supply valve 212 communicating with the triaxial chamber 100 in the water supply 210 of the restraining pressure generator 200 and an air pressure valve 222 communicating with the triaxial chamber 100 in the pneumatic generator 220. , The water supply pump 210 for the water supply and the air pump for the air pressure is represented by the block. In addition, the air pump 410 of the unsaturated sample converter 400 is represented by a block. As will be described later, the air pump of the confining pressure generator and the unsaturated sample converter is for injecting air, so the same pump may be used.

도 2에서는 급수기(210, 급수펌프)를 좌측에 하나 도시하고, 공기펌프(221, 420)를 우측에 하나 도시하였으나, 각 펌프의 위치 및 개수는 다양한 변화가 가능한 것은 당업자에게 자명하다.In FIG. 2, one water feeder 210 is provided on the left side, and one air pump 221 or 420 is illustrated on the right side, but it is apparent to those skilled in the art that various positions and numbers of the pumps may be changed.

도 2에 도시된 불포화토 삼축압축 시험장치에서는 삼축실(100)은 삼축압축 시험 장치의 하부판 상에 배치되어 있고, 재하기(300)는 삼축압축 시험 장치의 상부판 상하를 관통하는 형태로 배치되어 있다. 재하기 축(320)은 공시체(S)에 수직압력을 가하는 재하기 연장축(330)과 연결되어 있다. 다만 재하기 연장축(330)의 상부 말단과 재하기 축의 하단은 고정되어 있지 않고, 재하기 축(320)의 수직압력이 전달만 되도록 힘을 전달하는 수단으로 구성된다. 도 2에는 재하기 축(320) 하부말단 보다 넓은 판 형태로 힘을 전달하는 축력 전달 수단(340)이 도시되어 있다. 도시된 축력 전달 수단(340)은 일 예에 불과하며, 해당분야의 통상의 지식을 가진 자가 대체할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있음은 물론이다.In the unsaturated soil triaxial compression tester shown in FIG. 2, the triaxial chamber 100 is disposed on the lower plate of the triaxial compression test device, and the measuring unit 300 is disposed to penetrate the upper and lower plates of the triaxial compression test device. It is. The loading axis 320 is connected to the loading extension axis 330 to apply a vertical pressure to the specimen (S). However, the upper end of the carrier extension shaft 330 and the lower end of the carrier shaft is not fixed, it is composed of a means for transmitting a force so that only the vertical pressure of the carrier shaft 320 is transmitted. 2 shows the axial force transmission means 340 for transmitting the force in the form of a plate wider than the lower end of the loading axis 320. The illustrated axial force transmitting means 340 is just an example, and various means that can be replaced by those skilled in the art may be used.

도 2에 도시된 리프트기(600)는 삼축실(100)의 캡을 열고 공시체(S)를 교체하거나, 삼축실(100) 자체를 교체하기 용이하도록 재하기(300)가 배치된 삼축압축 시험 장치의 상부판(710)을 위로 들어올린다. 공시체(S) 또는 삼축실(100)을 교체한 후에는 삼축압축 시험 장치의 상부판(710)을 아래로 내려 재하기(300)의 연직방향 압축력이 재하기 연장축(330)에 전달되도록 한다. 리프트기(600)는 공기 유압 혼용방식의 실린더를 사용할 수 있으나, 유압용 실린더를 사용하여 정확한 압력 조절을 수행하고 재하기(300)의 큰 압력을 견디는 것이 바람직하다.The lift 600 shown in FIG. 2 opens the cap of the triaxial chamber 100 and replaces the specimen S, or the triaxial compression test in which the measuring unit 300 is disposed to facilitate replacing the triaxial chamber 100 itself. Lift the top plate 710 of the device up. After replacing the specimen S or the triaxial chamber 100, the upper plate 710 of the triaxial compression test apparatus is lowered so that the vertical compressive force of the substrate 300 is transmitted to the substrate extension shaft 330. . Lift 600 may be a combination of the air-hydraulic hybrid cylinder, but it is desirable to perform a precise pressure control using the hydraulic cylinder and to withstand the large pressure of the load (300).

본 발명에 따른 불포화토 삼축압축 시험장치는 공시체(S)가 내부에 배치되는 삼축실(100), 공시체(S)에 압력을 가하는 구속압발생기(200), 공시체(S)에 수직으로 압축력을 가하는 재하기(300), 공시체(S)를 불포화시료로 변환하기 위한 불포화시료변환기(400) 및 구속압발생기(200) 작동에 따른 구속압력, 재하기(300) 작동에 따른 재하중 및 재하변위, 공시체(S)의 간극 수압 및 체적변화를 측정하고 시험조건에 따라 구속압발생기(200), 재하기(300) 및 불포화시료변환기(400)를 제어하기 위한 제어기(500)를 포함한다.Unsaturated soil triaxial compression test apparatus according to the present invention is to apply a compressive force to the triaxial chamber 100, the constraint pressure generator 200 to apply pressure to the specimen (S), the specimen (S) is disposed inside the specimen (S) perpendicular to the specimen (S) Restraint pressure according to the operation of the load 300, the unsaturated sample converter 400 and the restraint pressure generator 200 for converting the specimen (S) into an unsaturated sample, the load and the load displacement according to the operation of the load (300), specimen And a controller 500 for measuring the pore water pressure and volume change of (S) and controlling the restraint pressure generator 200, the gauge 300, and the unsaturated sample converter 400 according to the test conditions.

삼축실(100)은 셀(Cell)이라고 부르기도 하며, 삼축실(100) 내에 가해지는 압력을 구속압 또는 셀압(Cell Pressure)이라고 한다.The triaxial chamber 100 is also called a cell, and the pressure applied in the triaxial chamber 100 is called a restraining pressure or a cell pressure.

구속압발생기(200)는 삼축실(100)에 수압 발생을 위하여 물을 공급하는 급수기(210) 및 삼축실(100)에 공기를 공급하여 공기압을 가하는 공기압발생기(220)를 포함한다.The restraint pressure generator 200 includes a water supply 210 for supplying water to the triaxial chamber 100 for generating water pressure and an air pressure generator 220 for supplying air to the triaxial chamber 100 to apply air pressure.

급수기(210)는 물을 삼축실(100) 내부로 주입하기 위한 급수펌프와 삼축실(100)과 연결되어 물의 유입량을 조절하는 급수밸브를 포함한다.The water supply 210 includes a water supply pump for injecting water into the triaxial chamber 100 and a water supply valve connected to the triaxial chamber 100 to control the inflow of water.

공기압발생기(220)는 유입되는 공기를 압축하는 공기 펌프(컴프레서) 및 압축된 공기를 시험조건에 따라 공기 펌프에서 압축된 공기의 압력을 증폭시키는 공기압증폭기를 포함한다.The air pressure generator 220 includes an air pump (compressor) for compressing the incoming air and an air pressure amplifier for amplifying the compressed air pressure in the air pump according to the test conditions.

공기를 압축하는 공기 펌프는 삼축압축 시험장치에 사용되는 일반적인 구성이지만, 공기압증폭기는 본 발명의 중요한 구성 중 하나이다. 본 발명에 따른 공기압증폭기는 공기 펌프에서 압축한 공기의 압력을 증폭시키는 장치이다. 공기압증폭기를 통해 공기 펌프에서 생성된 공기압을 최대 10배까지 증폭이 가능하다. 공기압증폭기는 유체역학의 파스칼의 원리를 이용하여 공기가 압력을 가하는 단면적 비를 조절하여 공기압을 증폭시킨다.An air pump for compressing air is a general configuration used in a triaxial compression tester, but an air pressure amplifier is one of the important configurations of the present invention. Air pressure amplifier according to the present invention is a device for amplifying the pressure of the air compressed in the air pump. Air amplifiers can amplify up to 10 times the air pressure generated by an air pump. Pneumatic amplifiers use Pascal's principle of hydrodynamics to amplify the air pressure by controlling the ratio of the cross-sectional area under which air is pressurized.

이를 통해 높은 압력의 구속압(셀압) 및/또는 배압(Back Pressure)을 가하여 중간토와 같은 단단한 시료를 압축할 수 있다. This allows the application of high pressure restraint (cell pressure) and / or back pressure to compress hard samples such as midsoil.

중간토에 대해 간략하게 설명도록 한다. 중간토는 토사와 암반의 중간특성을 갖는 지반(IGM, Intermediate Geomaterials)으로 1990년 후반 이후 국외를 중심으로 연구되어 왔으나, 국내에서는 쓰이는 흙의 분류법들(육안분류법, 통일분류법)및 기준들이 중간토의 공학적 분류기준을 적절히 제시하지 못한 상태로, 실무에서는 FHWA(1996) 보고서를 토대로 N치 50~100 사이의 비점성 잔류토를 중간토로 간주하여 설계에 반영하고 있다. Briefly explain the midsoil. Intermediate soils are intermediate soils (IGMs), which have intermediate characteristics between soil and rock. Without adequate engineering classification criteria, the practice considers non-viscous residual soils with an N value between 50 and 100 as intermediate soil based on the FHWA (1996) report.

1996년 미연방도로국(FHWA)에서는 중간토의 토층분류 기준을 아래의 표 1과 같이 3가지 종류로 제시하고 있다. 분류 1의 중간토는 점착력이 있고 물과 접했을 경우 과도한 강도저하를 보이는 일축압축강도(qu) 0.5~5MPa 사이의 지반이다. 분류 1에 해당하는 중간토는 함수비에 따른 교란과 강도변화가 매우 크다. 또한 분류 2의 중간토는 일반적으로 물에 대하여 민감하지 않은 석회석, 석회암, 사암과 같은 qu=0.5~5MPa의 점성토, 탄소질/규산질로 굳어진 지반을 말하며, 분류 3은 모든 비점착성 중간토에 적용되는 N치 50이상의 입상토, 입상의 풍화암 등을 지칭하고 있다.
In 1996, the Federal Highway Bureau (FHWA) proposed three types of soil classification criteria, as shown in Table 1 below. Medium soils in Class 1 are soils with a uniaxial compressive strength (q u ) between 0.5 and 5 MPa that are cohesive and exhibit excessive strength degradation in contact with water. Medium soils, classified as category 1, have very large disturbances and strength changes depending on the water content. Also, Class 2 midsoil refers to clays with q u = 0.5-5 MPa, carbonaceous / silicate-hardened soils, such as limestone, limestone, and sandstone, which are generally insensitive to water. It refers to granular soils with N value of 50 or more, granular weathered rock, etc. to be applied.

Figure pat00001
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재하기(300)는 서보 액추에이터(310)를 포함하여 삼축실(100)에 시험조건에 따른 수직 압축력을 가한다. 서보 액추에이터(310)는 삼축실(100) 내의 공시체(S)가 받는 수직압력에 대한 피드백을 받아 사전에 설정된 일정한 압력을 공기체에 가하게 된다.The gauge 300 applies the vertical compressive force to the triaxial chamber 100 including the servo actuator 310 according to the test conditions. The servo actuator 310 receives a feedback on the vertical pressure received by the specimen S in the triaxial chamber 100 and applies a predetermined pressure to the air body in advance.

재하기(300)는 공시체(S)에 축방향으로 정하중 또는 동적하중(반복하중)을 가하는 장치로서 액추에이터(310), 피스톤, 재하기 축(320), 재하기 연장축(330) 및 로드셀 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 제어장치의 제어 프로그램에 의해 제어되며, 로드셀은 액추에이터(310)에 가해지는 하중의 크기를 정밀하게 측정하기 위한 고정밀 하중 측정장치로서 액추에이터(310))의 피스톤과 재하기 축(320) 사이에 설치된다. 도 2에서는 피스톤, 로드셀은 별도로 도시하지 않았다.The load 300 is a device that applies a static load or a dynamic load (repetitive load) in the axial direction to the specimen (S), the actuator 310, the piston, the loading axis 320, the loading extension axis 330 and the load cell, 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 are controlled by a control program of an electrical measurement and control device, and the load cell is a high precision load measuring device for accurately measuring the magnitude of the load applied to the actuator 310. It is installed between the piston and the loading shaft 320 of the). In FIG. 2, the piston and the load cell are not separately illustrated.

불포화시료변환기(400)는 공기펌프(410), 상기 공기펌프와 연통되는 하나 이상의 공기밸브(420), 상기 공기 밸브(420)와 연통되는 삼축실 하부판(120) 및 상기 삼축실 하부판(120) 상단에 배치되는 세라믹디스크(55)를 포함한다.Unsaturated sample converter 400 is an air pump 410, one or more air valve 420 in communication with the air pump, the triaxial chamber lower plate 120 and the triaxial chamber lower plate 120 in communication with the air valve 420 It includes a ceramic disk 55 disposed on the top.

이때 공기 펌프 및 공기 밸브는 불포화시료변환기(400) 전용으로 별도로 구성될 수도 있고, 구속압발생기(200)에 포함된 공기압발생기(220)에서 사용되는 공기펌프(221) 및 공기밸브(222)가 사용될 수도 있다. 기계적 구성의 단순화를 위해 동일한 공기펌프 및 공기밸브(이 경우 222와 420은 동일 밸브임)를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the air pump and the air valve may be configured separately for the unsaturated sample converter 400, and the air pump 221 and the air valve 222 used in the air pressure generator 220 included in the restraint pressure generator 200 may be used. It may be. It is preferable to use the same air pump and air valve (in this case 222 and 420 are the same valve) for simplicity of mechanical configuration.

불포화시료변환기(400)는 공시체(S)가 포화된 후 공기를 주입하여 불포화 시료를 생성한다. 삼축실 하부판(120)은 삼축압축 시험기 하부판(720) 상단과 삼축실(100)의 케이스(130) 사이에 배치되어 삼축실(100)이 밀봉되게 한다. 세라믹디스크(55)는 삼축실(100) 하부판 상단에 배치되어 공시체(S)가 들어가는 봉입수단의 하부에 접촉하여 공시체(S) 봉입수단에 공기가 유입되지 못하게 한다.The unsaturated sample converter 400 injects air after the specimen S is saturated to generate an unsaturated sample. The triaxial chamber lower plate 120 is disposed between the upper end of the triaxial compression tester lower plate 720 and the case 130 of the triaxial chamber 100 to seal the triaxial chamber 100. The ceramic disk 55 is disposed on the upper end of the lower plate of the triaxial chamber 100 to contact the lower portion of the enclosing means into which the specimen S enters, thereby preventing air from entering the specimen S enclosing means.

도 3은 본 발명의 삼축실 하부판(120) 및 세라믹디스크(55)의 일 예에 대한 사시도이다. 도 3에 도시된 삼축실 하부판(120)은 삼축실(100) 내부 또는 공시체(S)가 위치한 케이스(130) 내부로 물을 주입하기 위한 급수밸브(212) 및 공시체(S)가 위치한 케이스(130) 내부로 공기를 주입하기 위한 공기밸브(222,420)가 도시되어 있다. 도 2에는 공시체(S)의 케이스(130)를 덮고 있는 캡의 상단에도 공기밸브(222,420)가 도시되어 있다. 캡에 배치된 공기밸브가 연결되는 라인은 도시되지 않고 생략되어 있다.3 is a perspective view of an example of the triaxial chamber lower plate 120 and the ceramic disk 55 of the present invention. The triaxial chamber lower plate 120 illustrated in FIG. 3 has a case in which a water supply valve 212 and a specimen S are provided for injecting water into the triaxial chamber 100 or the case 130 in which the specimen S is located. 130 are shown air valves (222, 420) for injecting air into the interior. In FIG. 2, air valves 222 and 420 are also illustrated at the upper end of the cap covering the case 130 of the specimen S. The line to which the air valve disposed in the cap is connected is omitted, not shown.

도 2 및 도 3에서는 삼축실 하부판(120)의 외측면에 각종 밸브가 배치되는 것으로 도시되었으나, 삼축실 하부판(120)의 하측에 형성되어도 삼축압축 시험장치는 동작한다. 나아가 급수밸브 및 공기밸브가 모두 삼축실 하부판(120) 일 측에 배치되는 것으로 도시하였으나, 실제 삼축압축 시험장치에서 반드시 급수가 이루어지는 경로 및 공기가 유입되는 경로가 세라믹디스크(55)를 통해 이루어질 필요는 없다. 즉, 다양한 경로로 삼축실(100) 또는 공시체(S)로 물 및/또는 공기가 주입되는 될 수 있다.2 and 3, it is shown that the various valves are arranged on the outer surface of the triaxial chamber lower plate 120, the triaxial compression test apparatus is operated even if formed in the lower side of the triaxial chamber lower plate 120. Furthermore, although both the water supply valve and the air valve are arranged on one side of the triaxial chamber lower plate 120, the water supply path and the air inflow path must be made through the ceramic disk 55 in the actual triaxial compression tester. There is no. That is, water and / or air may be injected into the triaxial chamber 100 or the specimen S through various paths.

세라믹디스크(55)는 불포화토를 생성하는데 있어서 핵심적인 역할을 한다. 세라믹디스크(55)는 삼축실 하부판(120) 상부와 공시체(S)의 봉입수단(50) 사이에 배치되면서, 물이 공시체(S) 내부 또는 외부로 통과되게 하지만 공시체(S) 내부의 공기는 통과하지 못하게 한다.  The ceramic disk 55 plays a key role in producing unsaturated soils. Ceramic disc 55 is disposed between the upper portion of the triaxial chamber lower plate 120 and the sealing means 50 of the specimen (S), allowing the water to pass into or out of the specimen (S) but the air inside the specimen (S) Do not pass.

이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 삼축실 하부판(120)에 홈이 형성되어 세라믹디스크(55)가 물에 잠겨 있게 된다. 한편 삼축실 하부판(120)에는 일반적인 삼축압축 시험장치와 같이, 간극수압계 등이 설치되어야 한다. To this end, as shown in FIG. 3, a groove is formed in the triaxial chamber lower plate 120 such that the ceramic disk 55 is submerged in water. Meanwhile, the triaxial chamber lower plate 120 should be provided with a pore pressure gauge and the like as a general triaxial compression test apparatus.

도 4는 본 발명의 세라믹디스크(55)가 작동하는 원리를 개략적으로 도시한 평면도로서, 세라믹디스크(55)가 물에 잠겨 있는 상태를 도시한다. 삼축실 하부판(120) 상부에는 세라믹디스크(55)가 들어갈 수 있는 홈(121)이 형성되어 있고, 이 홈 내에 세라믹디스크(55)가 안착되면서 홈(121)에 유입되는 물에 잠긴다.4 is a plan view schematically showing the principle of operation of the ceramic disk 55 of the present invention, showing a state in which the ceramic disk 55 is submerged in water. The upper surface of the triaxial chamber lower plate 120 is formed with a groove 121 into which the ceramic disk 55 can enter, and the ceramic disk 55 is seated in the groove so as to be immersed in water flowing into the groove 121.

초기에는 세라믹디스크(55) 상부까지 물이 차지만(P1 상태), 세라믹디스크(55) 상부에 간극공기압이 가해지면서 세라믹디스크(55) 내의 물의 수위가 낮아진다. 세라믹디스크(55) 하부에 가해지는 간극수압과 세라믹디스크(55) 상부에 가해지는 간극공기압이 일정한 균형을 이루면서 세라믹디스크(55) 내에 일정한 수위가 유지된다. 이를 통해 공시체(S) 내부의 공기가 유출되지 못하고, 물은 세라믹디스크(55)를 통해 통과가 된다.Initially, the water fills up to the upper portion of the ceramic disk 55 (P1 state), but as the gap air pressure is applied to the upper portion of the ceramic disk 55, the water level in the ceramic disk 55 is lowered. The constant water level is maintained in the ceramic disk 55 while the gap water pressure applied to the lower portion of the ceramic disk 55 and the gap air pressure applied to the upper portion of the ceramic disk 55 are balanced. Through this, air inside the specimen S does not flow out, and water passes through the ceramic disk 55.

세라믹디스크(55) 내에는 물이 통과할 수 있는 하나 이상의 구멍이 형성되어 있으며, 이 구멍은 세라믹디스크(55) 상부에 배치되어 공시체(S)가 위치하는 시료대가 배치되는 영역에만 형성되면 된다.In the ceramic disk 55, one or more holes through which water can pass are formed, and the holes need only be formed in the region where the sample table on which the specimen S is located is disposed on the ceramic disk 55.

공기압을 조절해가면서 수행하는 불포화 실험도 가능하지만, 기계적으로도 구현하기가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 공기압은 일정하게 유지하고, 간극수압을 조절하여 모관흡수력(간극공기압(Ua )-간극수압(Uw))을 조절하여 불포화토를 만들고 삼축시험을 수행한다.Unsaturation experiments with controlled air pressure are possible, but mechanically difficult to implement. Therefore, in the present invention, the air pressure is kept constant, and the pore water pressure is adjusted to adjust the capillary absorption force (gap air pressure (U a ) -pore water pressure (U w )) to make unsaturated soil and perform a triaxial test.

결국 본 발명의 불포화시료변환기(400)는 제어기(500)에 의해 세라믹디스크(55) 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되면 세라믹디스크(55) 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되어 공시체(S)를 불포화시료로 변환이 가능하다.As a result, the unsaturated sample converter 400 of the present invention subtracts the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the ceramic disc 55 when the pore pressure applied from the lower portion of the ceramic disc 55 is controlled by the controller 500. The human capillary absorptivity is controlled to convert the specimen (S) into an unsaturated sample.

도 5는 본 발명의 불포화토 삼축압축 시험장치 중 삼축실(100)의 일 예에 대한 구조도이다. 본 발명은 삼축실(100)에 세라믹디스크(55)를 설치하고, 간극수압을 조절하여 불포화토를 형성하는 것이 특징이므로, 삼축압축 시험장치에 사용되는 삼축실(100) 자체가 본 발명의 다른 실시예가 된다.5 is a structural diagram of an example of the triaxial chamber 100 of the unsaturated earth triaxial compression test apparatus of the present invention. Since the present invention is characterized in that the ceramic disk 55 is installed in the triaxial chamber 100 and the unsaturated water is formed by adjusting the pore water pressure, the triaxial chamber 100 itself used in the triaxial compression test apparatus is another embodiment of the present invention. It becomes an Example.

본 발명에 따른 불포화토 삼축압축시험장치의 삼축실(100)은 흙시료의 공시체(S)를 올려놓을 수 있는 시료대(54)를 갖는 세라믹디스크(55)가 상부에 배치되는 삼축실 하부판(120),삼축실 하부판(120)의 상부에 압력실을 형성하도록 설치되는 중공형태의 케이스(130), 케이스(130)의 압력실에 안치되며, 세라믹디스크(55)의 시료대(54)에 상기 공시체(S)를 올려놓을 수 있도록 수용하는 중공형태의 봉입수단(50) 및 케이스(130)의 압력실을 개폐할 수 있도록 케이스(130) 상부에 장착되고, 케이스(130)의 압력실로부터 공기가 배출될 수 있는 하나 이상의 공기배출밸브(111)가 배치된 삼축실 캡(110)을 포함한다.The triaxial chamber 100 of the unsaturated earth triaxial compression test apparatus according to the present invention has a triaxial chamber lower plate on which a ceramic disk 55 having a sample stage 54 on which a specimen S of a soil sample can be placed is disposed. 120), the hollow case 130, which is installed to form a pressure chamber on the upper portion of the triaxial chamber lower plate 120, is placed in the pressure chamber of the case 130, to the sample stage 54 of the ceramic disc 55 It is mounted on the case 130 so as to open and close the pressure chamber of the hollow sealing means 50 and the case 130 to accommodate the specimen (S), from the pressure chamber of the case 130 It includes a triaxial chamber cap 110 is disposed one or more air discharge valve 111 through which air can be discharged.

삼축실 하부판(120)은 외측면 또는 하측면에 공기밸브가 배치되고, 공기밸브와 연결되어 세라믹디스크(55)로 연장되는 공기관이 형성되고, 세라믹디스크(55)는 삼축실(100) 하부판에 형성되는 공기관이 연통되어 공시체(S)로 공기가 유입될 수 있는 하나 이상의 공기관이 형성된다.The triaxial chamber lower plate 120 has an air valve disposed on the outer side or the lower side thereof, and an air pipe extending to the ceramic disc 55 connected to the air valve is formed, and the ceramic disc 55 is disposed on the lower plate of the triaxial chamber 100. The formed air pipe is in communication with one or more air pipes through which air can be introduced into the specimen S.

도 5에 도시된 케이스(130)는 원통형태를 갖고 있지만, 케이스(130) 자체는 사각기둥 등 다양한 형태가 가능하다. 다만, 공시체(S)가 들어가는 봉입수단(50)은 원통기둥 형태를 갖는 것이 일반적이다.Although the case 130 shown in FIG. 5 has a cylindrical shape, the case 130 itself may have various shapes such as a square pillar. However, the enclosing means 50 into which the specimen S enters generally has a cylindrical columnar shape.

봉입수단은 공시체(S)를 수용하기 위한 것으로, 흙시료가 밖으로 유출되지 못하게 막는 역할을 한다. 봉입수단(50) 상부 및 하부에는 물 및/또는 공기가 통과할 수 있는 다공판(51, 52)이 배치된다. 봉입수단(50)의 상단에는 공기밸브(222, 420)가 배치된 봉입수단 캡(53)이 배치된다. 이 공기밸브는 구속압발생기(200) 또는 불포화시료변환기(400)에서 사용되는 공기밸브이다.The sealing means is for accommodating the specimen S, and serves to prevent the soil sample from flowing out. Above and below the encapsulation means 50, porous plates 51 and 52 through which water and / or air can pass are arranged. An encapsulation means cap 53 having air valves 222 and 420 is disposed at an upper end of the encapsulation means 50. The air valve is an air valve used in the restraint pressure generator 200 or the unsaturated sample converter 400.

삼축실(100)의 외벽을 구성하는 케이스(130)는 공기 및 물이 외부로 유출되지 못하게 차단하는 역할을 한다. 삼축실(100)의 상단에는 개폐가 가능한 삼축실 캡(110)이 배치되고, 삼축실(100) 하단에는 케이스(130)와 접촉하여 삼축실(100)을 밀폐하는 삼축실 하부판(120)이 배치된다. 삼축실 캡(110)에는 삼축실(100) 내의 공기가 배출될 수 있는 하나 이상의 공기배출밸(111)브가 형성된다. 삼축실(100) 내에 일정한 압력을 유지하기 위해 공기를 유입하지만, 압력을 낮출 필요가 있을 때는 제어기(500)가 공기배출밸브(111)를 통해 공기를 배출하게 된다.The case 130 constituting the outer wall of the triaxial chamber 100 serves to block air and water from flowing out. The triaxial chamber cap 110 that can be opened and closed is disposed at the upper end of the triaxial chamber 100, and the triaxial chamber lower plate 120 is disposed at the lower end of the triaxial chamber 100 to contact the case 130 to seal the triaxial chamber 100. Is placed. The triaxial chamber cap 110 is formed with one or more air discharge valves 111 through which air in the triaxial chamber 100 can be discharged. In order to maintain a constant pressure in the triaxial chamber 100, air is introduced, but when it is necessary to lower the pressure, the controller 500 discharges air through the air discharge valve 111.

전술한 바와 같이, 세라믹디스크(55)에서는 구멍을 통해 물이 삼축실(100) 내부로 유입되거나 삼축실(100) 내부에서 물이 외부로 유출될 수 있고, 구멍에 물이 일정한 수위를 유지하고 있기 때문에, 공시체(S) 내부의 공기가 유출되지 못한다. As described above, in the ceramic disk 55, water may flow into the triaxial chamber 100 through the hole or water may flow out of the triaxial chamber 100, and the water may maintain a constant level in the hole. Because of this, air inside the specimen S does not flow out.

삼축실(100)은 제어기(500)에 의해 세라믹디스크(55) 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되어, 세라믹디스크(55) 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절된다.In the triaxial chamber 100, the pore water pressure applied from the lower portion of the ceramic disc 55 is controlled by the controller 500, and the capillary absorption force that is a result of subtracting the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the ceramic disc 55 is increased. Adjusted.

제어기(500)는 구속압발생기(200) 작동에 따른 구속압력, 재하기(300) 작동에 따른 재하중 및 재하변위, 공시체(S)의 간극 수압 및 체적변화를 측정하고 시험조건에 따라 구속압발생기(200), 재하기(300) 및 불포화시료변환기(400)를 제어한다. 이를 위해 구속압력, 재하중, 재하변위, 간극 수압, 공시체(S) 체적변화를 측정할 수 있는 수단이 필요하다. 일반적인 삼축압축 시험기에 사용되는 압력 센서, 간극 수압계, 체적변화 측정기 등이 사용될 수 있다.The controller 500 measures the restraint pressure according to the operation of the restraint pressure generator 200, the load and the load displacement according to the operation of the load 300, the pore water pressure and the volume change of the specimen S, and the restraint pressure generator ( 200), weighing (300) and unsaturated sample converter 400 is controlled. For this purpose, a means for measuring the confining pressure, the load, the load displacement, the pore water pressure, and the volume change of the specimen (S) is required. A pressure sensor, a pore pressure gauge, a volume change meter, and the like used in a general triaxial compression tester may be used.

체적변화는 전단시험이 종료된 후 삼축실의 배수구(미도시하였음)를 통해 배수되는 간극수의 체적변화를 측정하여 알 수 있다.The volume change can be known by measuring the volume change of the pore water drained through the drain hole (not shown) of the triaxial chamber after the shear test is completed.

본 발명의 다른 실시예로서, 불포화토 삼축 압축 시험방법은 삼축압축장치의 삼축실(100)에 공시체(S) 및 물이 투입되는 S1 단계, S1 단계의 공시체(S)가 포화되는 S2 단계, S2 단계의 포화된 공시체(S)에 공기를 주입하여 불포화시료가 생성되는 S3 단계 및 S3 단계에서 생성된 불포화시료에 구속응력을 가하여 불포화시료내 과잉간극수압이 소산 될 때까지 불포화시료가 압밀되는 S4 단계 및 S4 단계에서 압밀된 불포화시료에 대한 전단강도를 측정하는 S5 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, the unsaturated earth triaxial compression test method is the S1 step of the specimen (S) and water is injected into the triaxial chamber 100 of the triaxial compression apparatus, S2 step of saturating the specimen (S) of S1 step, By injecting air into the saturated specimen S of step S2, the unsaturated sample is consolidated until the excess pore pressure in the unsaturated sample is dissipated by applying a restraint stress to the unsaturated sample generated in the step S3 and the step S3 where the unsaturated sample is produced. And a step S5 for measuring the shear strength of the unsaturated sample consolidated in step S4 and step S4.

S2 단계에서는 시료를 포화시키기 위해 구속압과 배압을 가하고, 구속압과 배압의 차이를 일정하게 유지한다. 일정 시간이 경과한 후 배아과 구속압을 증가시켜 일정수준의 포화도를 유지한다.In step S2, the restraint pressure and the back pressure are applied to saturate the sample, and the difference between the restraint pressure and the back pressure is kept constant. After a certain time, the embryo and restraint pressure are increased to maintain a certain level of saturation.

S3 단계는 공기압을 조절하여 불포화시료를 생성할 수도 있지만, 본 발명에서는 공기압을 일정하게 유지하고 간극수압을 조절하여 불포화시료를 생성하는 방법을 이용한다.S3 step may produce an unsaturated sample by adjusting the air pressure, but the present invention uses a method of generating an unsaturated sample by maintaining a constant air pressure and adjusting the pore water pressure.

S3 단계는 삼축실 하부판(120)과 공시체(S) 봉입수단(50)의 하부 사이 배치되면서 물은 공시체(S) 내외부로 통과시킬 수 있으나 공기는 공시체(S) 외부로 유출시키지 않는 시료변환수단(세라믹디스크)을 이용하여 수행된다.Step S3 is disposed between the triaxial chamber lower plate 120 and the lower portion of the specimen (S) enclosing means (50) while the water can pass through the specimen (S) inside and outside the sample conversion means that does not flow out of the specimen (S) (Ceramic Disc).

S3 단계는 시험조건에 따라 작동하는 제어수단에 의해 시료변환수단 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되면, 시료변환수단 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되어 불포화시료가 생성된다.In step S3, when the pore water pressure applied from the lower portion of the sample conversion means is controlled by the control means operating according to the test conditions, the capillary absorption force, which is the result of subtracting the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the sample conversion means, is controlled and unsaturated. A sample is produced.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The embodiments and drawings attached to this specification are merely to clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and those skilled in the art can easily infer within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the present invention. Modifications that can be made and specific embodiments will be apparent that all fall within the scope of the present invention.

S : 공시체 50 : 봉입수단
51 : 상부 다공판 52 : 하부 다공판
53 : 봉입수단 캡 54 : 시료대
55 : 세라믹디스크 100 : 삼축실 110 : 삼축실 캡 111 : 공기배출밸브 120 : 삼축실 하부판 121 : 홈
200 : 구속압발생기 210 : 급수기
211 : 급수펌프 212 : 급수밸브
220 : 공기압발생기 221 : 공기펌프
222 : 공기밸프 300 : 재하기
310 : 액추에이터 320 : 재하기 축
330 : 재하기 연장 축 340 : 축력 전달 수단
400 : 불포화시료변환기 410 : 공기펌프
420 : 공기밸브 500 : 제어기
600 : 리프트기
710 : 삼축압축 시험장치 상부판
720 : 상축압축 시험장치 하부판S: Test piece 50: Enclosure means
51: upper perforated plate 52: lower perforated plate
53: sealing means cap 54: sample stand
55 ceramic disc 100 triaxial chamber 110 triaxial chamber cap 111 air discharge valve 120 triaxial chamber lower plate 121 groove
200: restraining pressure generator 210: water supply
211: water feed pump 212: water supply valve
220: air pressure generator 221: air pump
222: air valve 300: measuring
310: actuator 320: loading axis
330: bearing extension axis 340: axial force transmission means
400: unsaturated sample converter 410: air pump
420: air valve 500: controller
600: lift
710: triaxial compression tester top plate
720: Upper plate compression tester lower plate

Claims (13)

삼축압축시험장치에 있어서,
공시체가 내부에 배치되는 삼축실;
상기 공시체에 압력을 가하는 구속압발생기;
상기 공시체에 수직으로 압축력을 가하는 재하기;
상기 공시체를 불포화시료로 변환하기 위한 불포화시료변환기; 및
상기 구속압발생장치 작동에 따른 구속압력, 상기 재하기 작동에 따른 재하중 및 재하변위, 상기 공시체의 간극 수압 및 체적변화를 측정하고 시험조건에 따라 상기 구속압발생기, 재하기 및 불포화시료변환기를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.In the triaxial compression tester,
A triaxial chamber in which the specimen is disposed;
A restraining pressure generator for applying pressure to the specimen;
Applying a compressive force perpendicular to the specimen;
Unsaturated sample converter for converting the specimen into an unsaturated sample; And
To measure the restraint pressure according to the restraint pressure generator operation, the load and load displacement according to the load operation, the pore water pressure and the volume change of the specimen, and to control the restraint pressure generator, the load and the unsaturated sample converter according to the test conditions. Triaxial compression test apparatus comprising a controller for. 제1항에 있어서,
상기 구속압발생기는 상기 삼축실에 수압 발생을 위하여 물을 공급하는 급수기 및 상기 삼축실에 공기를 공급하여 공기압을 가하는 공기압발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 1,
The restraint pressure generator comprises a water supply for supplying water to the triaxial chamber for generating water and an air pressure generator for supplying air to the triaxial chamber to apply air pressure. 제2항에 있어서,
상기 공기압발생기는 유입되는 공기를 압축하는 공기 펌프 및 압축된 공기를 시험조건에 따라 공기 펌프에서 압축된 공기의 압력을 증폭시키는 공기압증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 2,
The pneumatic generator is a triaxial compression test apparatus comprising an air pump for compressing the incoming air and an air amplifier for amplifying the compressed air pressure in the air pump according to the test conditions. 제1항에 있어서,
상기 재하기는 서보 액추에이터를 포함하여 상기 삼축실에 시험조건에 따른 수직 압축력을 가하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 1,
The measuring device is a triaxial compression test apparatus comprising a servo actuator to apply a vertical compression force to the triaxial chamber according to the test conditions. 제1항에 있어서,
상기 불포화시료변환기는 공기펌프, 상기 공기펌프와 연통되는 하나 이상의 공기밸브, 상기 공기 밸브와 연통되는 삼축실 하부판 및 상기 삼축실 하부판 상단에 배치되는 세라믹디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 1,
The unsaturated sample converter includes an air pump, one or more air valves in communication with the air pump, a triaxial chamber lower plate in communication with the air valve, and a triaxial compression test apparatus comprising a ceramic disc disposed on the upper end of the triaxial chamber lower plate. . 제5항에 있어서,
상기 불포화시료변환기는 상기 공기펌프에 의해 생성된 공기를 상기 공기밸브를 통하여 상기 공시체로 주입하여, 상기 공시체를 불포화시료로 변환하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 5,
The unsaturated sample converter is a triaxial compression test device, characterized in that for injecting the air generated by the air pump to the specimen through the air valve, converting the specimen into an unsaturated sample. 제5항에 있어서,
상기 세라믹디스크는 상기 삼축실 하부판과 공시체 봉입수단의 하부 사이에 배치되고, 물이 통과할 수 있는 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 5,
The ceramic disc is disposed between the triaxial chamber lower plate and the lower portion of the specimen enclosing means, triaxial compression test apparatus, characterized in that one or more holes through which water can pass. 제7항에 있어서,
상기 삼축실 하부판은 외측면 또는 하측면에 상기 공기밸브가 배치되고, 상기 공기밸브와 연결되어 상기 공시체로 공기가 유입될 수 있는 하나 이상의 관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 7, wherein
The triaxial chamber lower plate is the triaxial compression test apparatus, characterized in that the air valve is disposed on the outer side or the lower side, is connected to the air valve is formed with one or more tubes through which the air can be introduced into the specimen. 제7항에 있어서,
상기 세라믹디스크에서는 상기 구멍을 통해 물이 삼축실 내부로 유입되거나 상기 삼축실 내부에서 물이 외부로 유출될 수 있고, 상기 구멍에 물이 일정한 수위를 유지하고 있기 때문에, 상기 공시체 내부의 공기가 유출되지 못하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.The method of claim 7, wherein
In the ceramic disk, water may flow into the triaxial chamber through the hole, or water may flow out of the triaxial chamber, and air may flow out of the specimen because the water maintains a constant level in the hole. Triaxial compression test apparatus, characterized in that not. 제9항에 있어서,
상기 불포화시료변환기는 상기 제어기에 의해 상기 세라믹디스크 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되면 상기 세라믹디스크 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 상기 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되어 상기 공시체를 불포화시료로 변환하는 것을 특징으로 하는 삼축압축 시험장치.10. The method of claim 9,
When the unsaturated sample converter controls the pore water pressure applied from the lower portion of the ceramic disc by the controller, the capillary absorption force, which is a result of subtracting the pore water pressure from the pore air pressure applied from the upper portion of the ceramic disc, is adjusted to make the specimen unsaturated. Triaxial compression test apparatus characterized in that converted to. 공시체가 내부에 설치되는 삼축압축시험장치의 삼축실에 있어서,
흙시료의 공시체를 올려놓을 수 있는 시료대를 갖는 세라믹디스크가 상부에 배치되는 삼축실 하부판;
상기 삼축실 하부판의 상부에 압력실을 형성하도록 설치되는 중공형태의 케이스;
상기 케이스의 압력실에 안치되며, 상기 세라믹디스크의 시료대에 상기 공시체를 올려놓을 수 있도록 수용하는 중공형태의 봉입수단; 및
상기 케이스의 압력실을 개폐할 수 있도록 상기 케이스 상부에 장착되고, 상기 케이스의 압력실로부터 공기가 배출될 수 있는 하나 이상의 공기배출밸브가 배치된 삼축실 캡을 포함하되,
상기 삼축실 하부판은 외측면 또는 하측면에 공기밸브가 배치되고, 상기 공기밸브와 연결되어 상기 세라믹디스크로 연장되는 공기관이 형성되어 있고, 상기 세라믹디스크는 상기 삼축실 하부판에 형성되는 공기관이 연통되어 공시체로 공기가 유입될 수 있는 하나 이상의 공기관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼축압축시험장치의 삼축실.In the triaxial chamber of the triaxial compression tester, the specimen is installed inside,
A triaxial chamber lower plate on which a ceramic disk having a sample table on which soil specimens can be placed is placed;
A hollow case installed to form a pressure chamber on an upper portion of the triaxial chamber lower plate;
A hollow encapsulation means housed in the pressure chamber of the case and accommodating the specimen on the sample stage of the ceramic disc; And
A triaxial chamber cap mounted on the case to open and close the pressure chamber of the case and having one or more air discharge valves disposed therein for discharging air from the pressure chamber of the case;
The triaxial chamber lower plate has an air valve disposed on an outer side or a lower side thereof, and an air tube connected to the air valve and extending to the ceramic disc is formed, and the ceramic disc is connected to an air tube formed on the triaxial chamber lower plate. Triaxial chamber of a triaxial compression tester, characterized in that at least one air tube through which air can be introduced into the specimen is formed. 제11항에 있어서,
상기 세라믹디스크에서는 구멍을 통해 물이 삼축실 내부로 유입되거나 상기 삼축실 내부에서 물이 외부로 유출될 수 있고, 상기 구멍에 물이 일정한 수위를 유지하고 있기 때문에, 상기 공시체 내부의 공기가 유출되지 못하는 것을 특징으로 하는 삼축압축시험장치의 삼축실.The method of claim 11,
In the ceramic disc, water may flow into the triaxial chamber through the hole or water may flow out of the triaxial chamber, and since the water maintains a constant level in the hole, air inside the specimen may not flow out. Triaxial chamber of triaxial compression test apparatus, characterized in that not. 제9항에 있어서,
상기 삼축실은 상기 제어기에 의해 상기 세라믹디스크 하부로부터 가해지는 간극수압이 조절되어, 상기 세라믹디스크 상부로부터 가해지는 간극 공기압에서 상기 간극수압을 감산한 결과값인 모관흡수력이 조절되는 것을 특징으로 하는 삼축압축시험장치의 삼축실.10. The method of claim 9,
The triaxial chamber is controlled by a pore pressure applied from the lower portion of the ceramic disk by the controller, the triaxial compression is characterized in that the capillary absorption force is a result of subtracting the pore water pressure from the gap air pressure applied from the upper portion of the ceramic disk. Triaxial chamber of test equipment.
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