한국지반공학회논문집제 34 권 10 호 2018 년 10 월 pp. 29 ~ 38 JOURNAL OF THE KOREAN GEOTECHNICAL SOCIETY Vol.34, No.10, October 2018 pp. 29 ~ 38 ISSN (Print

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자옥 문
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1 한국지반공학회논문집제 34 권 10 호 2018 년 10 월 pp. 29 ~ 38 JOURNAL OF THE KOREAN GEOTECHNICAL SOCIETY Vol.34, No.10, October 2018 pp. 29 ~ 38 ISSN (Print) ISSN X (Online) 굴착공내슬라임두께평가를위한슬라임미터의개발및적용 Development and Application of Slime Meter for Evaluation of Slime Thickness in Borehole 홍원택 1 Hong, Won-Taek 우규성 2 Woo, Gyuseong 이종섭 3 Lee, Jong-Sub 송명준 4 Song, Myung Jun 임대성 5 Lim, Daesung 박민철 6 Park, Min-Chul Abstract The slime formed at the bottom of the borehole causes the excessive displacement and loss of the bearing capacity of the drilled shaft. In this study, the slime meter is developed for the evaluation of the slime based on the electrical properties of the fluid and the slime in the borehole. The slime meter is composed of a probe instrumented with electrodes and temperature sensor and a frame with rotary encoder, so that the slime meter profiles the electrical resistivity compensated with temperature effect along the depth. For the application of the slime meter, three field tests are conducted at a borehole with a diameter of 3 m and a depth of 46.9 m with different testing time and locations. For all the tests, the experimental results show that while electrical resistivities are constantly measured in the fluid, the electrical resistivities sharply increase at the surface of the slime. Therefore, the slime thicknesses are estimated by the differences in the depths of the slime surface and the ground excavation. The experimental results obtained at the same testing point with different testing time show that the estimated thickness of the slime increases by the elapsed time. Also, the estimated slime at the side of the borehole is thicker than that at the center of the borehole. As the slime meter estimates the slime in the borehole by measuring the electrical resistivity with simple equipment, the slime meter may be effectively used for the evaluation of the slime formed at the bottom of the borehole. 요 지 굴착공저면에형성된슬라임은현장타설말뚝의과도한침하및지지력감소를야기하므로콘크리트타설전해당슬라임에대한조사가요구된다. 본연구에서는굴착공내전기적특성을이용하여굴착공저면에형성된슬라임을평가하기위한기법으로써슬라임미터 (slime meter) 를개발하였다. 슬라임미터는전극및온도센서가설치된프로브및로터리엔코더가설치된프레임으로구성되어굴착공심도에따라온도영향이고려된전기비저항을평가할수 1 정회원, 고려대학교건축사회환경공학부박사후연구원 (Member, Postdoctoral Fellow, School of Civil, Environmental and Architectural Engrg., Korea Univ.) 2 정회원, 국토교통부대전지방국토관리청주무관 (Member, Assistant Junior Official, Daejeon Regional Office of Construction Management, Ministry of Land, Infrastructure and Transport) 3 정회원, 고려대학교건축사회환경공학부교수 (Member, Prof., School of Civil, Environmental and Architectural Engrg., Korea Univ.) 4 정회원, 현대건설연구개발본부부장 (Member, Pile Specialist, R&D Division, Hyundai Engrg. & Construction. Co., Ltd.) 5 정회원, 삼보E&C 연구팀선임부장 (Member, Senior General Manager, Research Team, Sambo E&C Co., Ltd.) 6 정회원, 고려대학교건축사회환경공학부박사수료 (Member, Ph.D. Candidate, School of Civil, Environmental and Architectural Engrg., Korea Univ., Tel: , Fax: , loadtest@naver.com, Corresponding author, 교신저자 ) * 본논문에대한토의를원하는회원은 2019년 4월 30일까지그내용을학회로보내주시기바랍니다. 저자의검토내용과함께논문집에게재하여드립니다. Copyright 2018 by the Korean Geotechnical Society This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 굴착공내슬라임두께평가를위한슬라임미터의개발및적용 29

2 있다. 슬라임미터의적용을위하여직경 3m, 심도 46.9m의굴착공에대해시험시간및위치가서로다른총 3회의현장실험이수행되었다. 3회의현장실험모두굴착공내유체에서일정한전기비저항이측정되었으나슬라임표면이존재하는심도에서전기비저항이급격히증가하는결과를보였으며, 해당심도및지반굴착심도의차를이용하여슬라임의두께를산정할수있었다. 슬라임두께산정결과, 동일실험위치에서의슬라임두께는시간경과에따라증가하였으며가장자리에서의슬라임이중앙부의슬라임보다두껍게평가되었다. 본연구에서개발된슬라임미터는간소화된장비구성으로굴착공내전기비저항을평가하여슬라임두께를산정하므로향후굴착공저면의슬라임평가를위한기법으로써활용될수있을것이라기대된다. Keywords : Borehole, Drilled shaft, Electrical resistivity, Ground excavation, Slime 1. 서론국내에서는소음및진동을최소화하며효과적인말뚝기초시공을위한방법으로써매입말뚝공법및현장타설말뚝공법이주로이용된다. 매입말뚝공법의경우, 지반을선굴착한후기성콘크리트말뚝을근입하고경타를통하여말뚝선단부를원지반에안착시키므로품질관리및지지력확보에용이하나, 말뚝단면의형상및크기에제한이있다. 현장타설말뚝공법의경우지반굴착후철근망근입, 콘크리트타설및양생을통하여시공을완료하므로경타를위한해머등이불필요하며, 지반굴착방법에따라다양한형상및크기와더불어대심도기초시공을위한방법으로써활용될수있다 (O Neill et al., 2003). 현장타설말뚝공법은말뚝재원의다양성과더불어다수의장점을가지는반면, 복잡한공정으로인하여품질관리에어려움이따른다. 예를들어, 굴착공상태에따라말뚝의단면이비균질하게형성될수있으며, 철근망이지반에노출되어부식이야기될가능성이있다 (Jung et al., 2015). 따라서현장타설말뚝시공과정중공벽붕괴를방지하기위하여케이싱을말뚝선단부까지설치할수있으며, 벤토나이트계열및폴리머계열의안정액을굴착공내에주입함으로써지하수유입과동반한공벽붕괴를방지할수있다 (Brown et al., 2010; Lam et al., 2014). 그러나공벽과관련한공사관리가철저히수행되더라도지반굴착으로인한굴착공저면교란층및굴착공내유체에부유하는흙의침전으로인하여생성된슬라임은말뚝기초의과도한침하및지지력감소를야기하므로슬라임의두께는 76.2mm 이하가되도록관리되어야하며 (AASHTO, 2010), 콘크리트타설전굴착공저면에두께 76.2mm 이상의슬라임이존재하는 경우슬라임제거작업이수행되어야한다 (Schmertmann et al., 1998). 그러므로효율적인현장타설말뚝시공및공정관리를위하여굴착공내슬라임두께를정량적으로평가할수있는기법에대한연구가요구된다. 본연구에서는굴착공내유체및슬라임의전기적특성을이용하여굴착공저면에형성된슬라임의두께를효과적으로평가할수있는슬라임미터 (slime meter) 를개발하였으며, 총 3회의현장실험을통하여슬라임미터의적용함으로써실험위치및경과시간에따른굴착공내슬라임두께를비교하였다. 본논문은슬라임미터의개발배경및장비구성에대하여서술하며, 현장실험결과및분석내용을다룬다. 2. 굴착공내슬라임평가굴착공내슬라임을평가하기위한기존방법으로써 Mini Shaft Inspection Device(Mini-SID), Shaft Quantitative Inspection Device(SQUID), Ding Inspection Device(DID) 및 Weighted pendulum이이용될수있다 (Ding et al., 2015; FHWA, 2010; Moghaddam et al., 2018). Mini-SID 의경우, 지시자및카메라가설치된 inspection bell을굴착공내에삽입및하강시키며슬라임표면을시각적으로평가하는반면, SQUID 및 DID의경우원추형관입기의관입심도와슬라임표면과맞닿는평판의상대위치를바탕으로슬라임두께를평가한다. Mini-SID를이용한슬라임평가시굴착공내명확한이미지를획득하기위하여 inspection bell 내부에고압의물을주입및순환시키므로슬라임두께가과소평가될수있으며, 슬라임이매우느슨한상태로생성된경우 SQUID 및 DID에설치된평판의과도침하로인하여슬라임두께평가결과에오류가야기될수있다. 또한, Mini-SID, 30 한국지반공학회논문집제 34 권제 10 호

SQUID 및 DID는 높은 중량의 장비구성 및 고가의 운 ρ soil = α ρ fluid n m 용비용으로 인하여 대형 건설프로젝트에 주로 이용되 는 반면 weighted pendulum은 간편한 장비 구성 및 시 험 절차로 인하여 인력으로 운반 및 운용이 가능하기 때문에 국내에서 가장 범용적으로 이용되는 슬라임 평 가 방법이다.

1와 같이 무게추를 굴착공 내 로 하강 시키며 무게추가 슬라임 표면에 닿아 줄자의 장력이 감소할 때의 깊이와 지반 굴착심도의 차이를 이 용하여 굴착공 저면에 생성된 슬라임의 두께를 추정한 다.

3 SQUID 및 DID는 높은 중량의 장비구성 및 고가의 운 ρ soil = α ρ fluid n m 용비용으로 인하여 대형 건설프로젝트에 주로 이용되 는 반면 weighted pendulum은 간편한 장비 구성 및 시 험 절차로 인하여 인력으로 운반 및 운용이 가능하기 때문에 국내에서 가장 범용적으로 이용되는 슬라임 평 가 방법이다. Weighted pendulum은 Fig. 1과 같이 무게추(weight), 줄자(scaled rope), 로프릴, 프레임 및 손잡이(hand grip) 로 구성된다. Weighted pendulum을 이용한 슬라임 두께 평가 시 시험자는 Fig. 1와 같이 무게추를 굴착공 내 로 하강 시키며 무게추가 슬라임 표면에 닿아 줄자의 장력이 감소할 때의 깊이와 지반 굴착심도의 차이를 이 용하여 굴착공 저면에 생성된 슬라임의 두께를 추정한 다. 그러나 줄자의 장력 감소는 시험자가 주관적으로 판 단하는 요소이므로, weighted pendulum 시험을 통한 슬 라임 두께 평가 결과는 시험자의 숙련도에 따라 크게 달라질 수 있으며, 매우 느슨하게 형성된 슬라임의 경우 시험자에 의하여 감지되지 못할 수 있다. 3. 슬라임미터(Slime meter) (1) 여기서, ρsoil 및 ρfluid는 각각 흙과 유체의 전기비저항, n은 흙의 간극률을 의미하며 α와 m은 흙입자의 형상, 구성성분 및 곡률에 따라 결정되는 경험적 계수이다 (Campanella and Weemees, 1990; Jackson et al., 1978; Kim et al., 2011). 식 (1)에 표현된 바와 같이 유체로 포화된 흙의 전기비저항(ρsoil)은 간극률에 반비례하며 (Abu-Hassanein, 1996; Bartholomew and Casagrande, 1957; Banisi et al., 1993; Saarenketo, 1998), 굴착공 저 면에 형성된 슬라임은 해당 유체로 포화된 흙으로 간주 될 수 있다. 그러므로 굴착공 내부의 전기비저항을 심도 에 따라 조사함으로써 슬라임이 분포하는 심도를 객관 적으로 평가할 수 있으며(Chun et al., 2014), 매우 느슨 한 상태의 슬라임 또한 심도에 따른 전기비저항을 바탕 으로 평가될 수 있다. 3.2 슬라임미터의 개발 심도에 따른 전기비저항 조사 및 굴착공 내 슬라임 두께를 평가하기 위하여 슬라임미터(slime meter)가 개 3.1 이론적 원리 발되었다. 슬라임미터는 Fig. 2와 같이 프로브와 프레임 사질토 흙과 유체 혼합물의 전기비저항(electrical resistivity)은 식 (1)과 같이 유체의 전기비저항과 흙입 자의 간극률에 따라 결정된다(Archie, 1942). 으로 구성되며, 두 부분을 포함한 질량을 30.2kg으로 제 작함으로써 인력에 의한 운반 및 운용이 가능하도록 고 안하였다. 슬라임미터 프로브의 외부 정면도 및 내부 평면도는 Fig. 2 및 Fig. 2와 같다. 슬라임미터 프로브는 굴 Fig. 1. Weighted pendulum: Schematic drawing; Photographic image of application test 굴착공 내 슬라임 두께 평가를 위한 슬라임미터의 개발 및 적용 31

착공내유체에서원활한하강을위하여단위중량이큰스테인레스재질의금속으로제작되었으며, 선단부에는전기저항 (electrical resistance) 측정을위한전극모듈로서 MC Nylon 재질의케이싱속에 2개의전극을설치하였다. 또한, 전극을통하여측정된전기저항의주변온도영향을고려하기위하여 (Light, 1984) 슬라임미터프로브외부에는온도센서가설치되었다.

또한, 다축케이블이걸쳐지는메인도르레의고정축은로터리엔코더 (rotary encoder) 에연결함으로써굴착공내슬라임미터프로브의하강심도를기록할수있도록구성하였다. 슬라임미터를이용한굴착공내슬라임평가시다축케이블을풀어줌으로써슬라임미터프로브를굴착공내에서하강시키며, 데이터로거를이용하여전기저항, 온도및심도를연속적으로측정한다.

4 착공내유체에서원활한하강을위하여단위중량이큰스테인레스재질의금속으로제작되었으며, 선단부에는전기저항 (electrical resistance) 측정을위한전극모듈로서 MC Nylon 재질의케이싱속에 2개의전극을설치하였다. 또한, 전극을통하여측정된전기저항의주변온도영향을고려하기위하여 (Light, 1984) 슬라임미터프로브외부에는온도센서가설치되었다. 전극및온도센서는다축케이블 (multi-core cable) 에연결되며, 다축케이블은조임쇠 (cable fastener) 를이용하여슬라임미터프로브에고정된다. 슬라임미터프로브와연결된다축케이블은 Fig. 2(c) 와같이슬라임미터프레임내부에설치된메인도르레 (main pulley) 와가이드도르레 (guide pulley) 를거쳐슬라임미터프레임에연결된다. 또한, 다축케이블이걸쳐지는메인도르레의고정축은로터리엔코더 (rotary encoder) 에연결함으로써굴착공내슬라임미터프로브의하강심도를기록할수있도록구성하였다. 슬라임미터를이용한굴착공내슬라임평가시다축케이블을풀어줌으로써슬라임미터프로브를굴착공내에서하강시키며, 데이터로거를이용하여전기저항, 온도및심도를연속적으로측정한다. 그러므로슬라임미터실험결과로서굴착공내심도에따른전기저항및온도를획득할수있으며, 슬라임미터프로브의하강속도를조절함으로써실험결과의해상도를결정할수있다. 슬라임미터로부터측정되는전기저항및온도로부터 전기비저항을도출하기위하여실내보정실험이수행되었다. 우선, 전기저항에대한온도의영향을조사하기위하여일정농도 NaCl수용액의온도를 5 C부터 45 C 까지변화시키며전기저항을측정함으로써 Fig. 3 와같은결과를획득하였다. 해당수용액의전기저항은온도가증가함에따라감소하는경향을나타내었으며, 온도가 20 C일때측정된전기저항 (R 20) 은온도가 T C일때측정된전기저항 (R T ) 과식 (2) 의같은관계를보였다. ( ) R20 = RT T 20 (2) 또한, 슬라임미터로부터측정된전기저항을전기비저항으로환산하기위하여 NaCl농도가서로다른 20 C 온도의수용액들을대상으로전기저항및전기비저항을측정하였으며, Fig. 3 와같은결과를획득하였다. 수용액의온도가 20 C일때슬라임미터로부터측정된전기저항 (R 20 ) 은수용액의전기비저항 (ρ) 과식 (3) 과같은선형관계를나타내었다. ρ[ Ω m] = R 20 [ Ω ] (3) 그러므로식 (2) 및식 (3) 을이용하여슬라임미터로부터온도영향이고려된굴착공내전기비저항을평가할수있다. (c) Fig. 2. Schematic drawing of slime meter: Probe: front view; Probe: cross-section; (c) Frame: side view 32 한국지반공학회논문집제 34 권제 10 호

Fig. 3. Results of calibration: Temperature effect on electrical resistance; Electrical resistance vs. electrical resistivity 4. 현장적용실험 슬라임미터의적용을위하여시험용현장타설말뚝에대한현장실험이수행되었다. 대상현장의지반은 Fig.

5 Fig. 3. Results of calibration: Temperature effect on electrical resistance; Electrical resistance vs. electrical resistivity 4. 현장적용실험 슬라임미터의적용을위하여시험용현장타설말뚝에대한현장실험이수행되었다. 대상현장의지반은 Fig. 4와같이표층으로부터심도 8.7m까지매립층 (alluvial layer), 심도 8.7m부터 46m에걸쳐퇴적층 (sedimentary layer) 이분포하며, 심도 46m 하부에는풍화암이분포한다. 또한, 지하수위는지표로부터심도약 10m로조사되었다. 대상지반에대한현장타설말뚝시공을위하여직경 3m의케이싱이심도 46.9m까지설치되었다. 매립층및퇴적층에서의공벽붕괴는케이싱에의하여예방되므로별도의안정액이사용되지않았으며케이싱내에물을주입함으로써주변지반의지하수위보다높은수위를유지하였다 (Ramaswamy and Pertusier, 1986). 대상굴착공에대하여 Fig. 4 및 Table 1에정리된것과같이총 3회의슬라임미터실험 (Test-1, Test-2, Test-3) 이수행되었다. Test-1 실험의경우지반굴착및 1차슬라임제거작업직후굴착공중앙에서수행되었으며, Test-1실험종료시점으로부터약 9시간이경과한후굴착공중앙및동쪽가장자리위치에서 Test-2 실험및 Test-3 실험이수행되었다. 5. 실험결과및분석 5.1 Test-1 Fig. 4. Experimental setup 대상지반에대한굴착및슬라임제거작업직후굴 Table 1. Experimental locations and times Test No. Testing point Testing time Remarks Test-1 Center 06:10 After 1 st slime removal Test-2 Center 15:16 9 hrs. after Test-1 Test-3 East side 15:27 9 hrs. after Test-1 굴착공내슬라임두께평가를위한슬라임미터의개발및적용 33

6 착공중앙부에대한슬라임미터실험 (Test-1) 이수행되었으며, Test-1에서측정된굴착공내전기저항및온도를 Fig. 5 에나타내었다. Test-1 실험시굴착공내수위는 7m로유지되어전기저항은심도 7m부터측정되었으며온도는대기온도를포함하여굴착공내전구간에서측정되었다. 전기저항은 Fig. 5 와같이심도 7m에서약 3,650Ω으로측정되었으나심도에따라약 3,300Ω 까지감소하였으며, 심도약 46.5m 근처에서는굴착공저면에형성된슬라임의영향으로인하여약 5,800Ω까지크게증가하였다. 굴착공내온도는 0~7m 구간에서대기온에해당하는 6 C로측정되었으며굴착공내수심에해당하는 7m부터크게증가하여굴착공저면에서는약 12.5 C로측정되었다. Test-1에서측정된전기저항및온도를식 (2) 및식 (3) 에대입하여굴착공내전기비저항을계산하였으며, 결과를 Fig. 5 에도시하였다. 전기비저항은식 (2) 및식 (3) 에표현된것과같이굴착공내온도의영향을고려한결과이므로약 18~18.5Ω m 범위내에서일정한값을보였으며, 심도약 46.5m에서굴착공저면에형성된슬라임의영향으로약 30Ω m 까지크게증가하였다. 5.2 Test-2 및 Test-3 Test-1 종료시점으로부터약 9시간이경과후굴착공의중앙및동쪽가장자리에서 Test-2 및 Test-3이수행되었으며, 각각의결과를 Fig. 6 및 Fig. 7에나타내었다. Test-2 및 Test-3 수행시굴착공내수위는지표면으로부터 5m로유지되었으며, 이에따라전기저항은심도 5m 부터측정되었다. Test-2에서의전기저항은심도 5m에서약 4,000Ω으로측정되었으며심도에따라약 3,600Ω 까지점차감소하였으나굴착공저면에해당하는심도약 46.5m에서는 Test-1의결과와유사하게전기저항이급격히증가하였다. Test-2 실험시심도 0~5m 구간의온도는약 9.5 C로측정되었으며심도에따라점차 11.6 C 까지점차증가하였다. Test-2에서획득된전기저항및온도를이용하여 Fig. 6 과같이굴착공내전기비저항을계산하였다. 전기비저항은심도 5~10m 구간에서약 19Ω m, 심도 10m에서약 46.5m 구간에서는 18.5Ω m 의안정적인값을보였으며, 심도 46.5m 이후심도에서급격히증가하였다. Test-2 종료직후굴착공동쪽가장자리에서수행된 Test-3의결과를 Fig. 7 에나타내었다. Test-3에서측 Fig. 5. Experimental result of Test-1: Electrical resistance and temperature; Electrical resistivity 34 한국지반공학회논문집제 34 권제 10 호

7 Fig. 6. Experimental result of Test-2: Electrical resistance and temperature; Electrical resistivity Fig. 7. Experimental result of Test-3: Electrical resistance and temperature; Electrical resistivity 굴착공내슬라임두께평가를위한슬라임미터의개발및적용 35

8 정된전기저항은 Test-2와유사하게심도 5m에서약 4,000Ω의값을보인후심도에따라약 3,600Ω까지감소하였으며, 심도약 46.5m에서는굴착공저면에형성된슬라임의영향으로크게증가하였다. 굴착공내온도또한 Test-2에서측정된결과와유사하게심도에따라서서히증가하여굴착공저면에서는 11.6 C로측정되었으나, 대기에노출되어있는 0~5m 구간에서는대기온의상승으로인하여 Test-2에서측정된온도보다 0.5 C 높은 10 C를기록하였다. Test-3에서측정된전기저항및온도를이용하여 Fig. 7 와같이전기비저항을계산하였다. 전기비저항은 5~10m 구간에서약 19Ω m, 심도 10~46.5m 구간에서는 18.5Ω m로계산되었으며, 이후심도에서크게증가하는경향을보였다. 5.3 경과시간및위치에따른슬라임두께 Test-1, Test-2 및 Test-3의실혐결과로부터굴착후경과시간및위치에따른슬라임두께를자세히평가하기위하여굴착공저면부에해당하는 45.0~47.0m 구간의전기비저항을 Fig. 8에나타내었다. 굴착공중심부에서 1차슬라임제거작업직후 (Test-1) 의전기비저항과 1차슬라임제거작업으로부터약 9시간이경과후 (Test-2) 의전기비저항은 Fig. 8 와같다. Test-1에서획득된전기비저항과 Test-2에서획득된전기비저항은각각심도 46.66m 및 46.56m부터급격히증가하며, 지반굴착심도는 46.9m 이므로 Test-1 및 Test-2 실험당시굴착공중앙부의슬라임두께는각각 240mm 및 340mm로계산될수있다. 그러므로 1차슬라임제거작업으로부터약 9시간이경과하는동안굴착공중앙부의슬라임두께는 100mm만큼증가하였으며, 이는지반굴착및슬라임제거작업으로인하여굴착공내유체에부유하게된흙입자가시간이경과함에따라침천하여슬라임두께를증가시킨것으로판단된다. 또한, Test-2의심도 45.0~46.56m 구간에서전기비저항은 Test-1의심도 45.0~46.66m 구간에서의전기비저항보다약 0.5Ω m만큼크게측정되었으며, 이또한흙입자의침전에따른굴착공저면부유체내흙입자농도증가의영향인것으로판단된다. 1차슬라임제거작업으로부터약 9시간이경과한후굴착공중앙부 (Test-2) 및동쪽가장자리 (Test-3) 에서측정된전기비저항은 Fig. 8 와같다. 굴착공중앙부의슬라임두께는앞서서술한바와같이 Test-2의결과로부터 340mm로평가된반면, Test-2 종료직후동쪽가장자리에서측정된전기비저항은심도 46.34m부터증가하여해당위치에서의슬라임두께는 560mm로평가 Fig. 8. Comparison of experimental results: Test-1 and Test-2; Test-2 and Test-3 36 한국지반공학회논문집제 34 권제 10 호

9 되었다. 대상지반에대한현장타설말뚝건설당시지반굴착후슬라임흡입파이프가굴착공중앙부로삽입되었으며굴착공저면에서슬라임을흡입및외부로배출하는과정을통하여슬라임 1차제거작업이수행되었다. 이러한공정으로인하여슬라임제거작업의효과가굴착공중앙부보다가장자리에서더욱미미하였을것으로판단되며, 동쪽가장자리의슬라임두께가중앙부의슬라임두께보다 220mm만큼두껍게평가되는결과를야기하였을것으로판단된다. 또한, 굴착공중앙부및가장자리의슬라임두께 (340mm 및 560mm) 는콘크리트타설전슬라임허용두께 (76.2mm) 를초과하므로추가슬라임제거작업이필요할것으로판단된다. 여산정할수있으므로향후굴착공내슬라임평가를위한기법으로서효과적으로이용될수있을것이라기대된다. 감사의글본연구는국토교통부국토교통과학기술진흥원의건설기술연구사업 ( 케이블교량글로벌경쟁력강화를위한전주기엔지니어링및가설공법개발, 18SCIP-B119953) 의지원으로수행되었으며이에깊은감사를드립니다. 참고문헌 (References) 6. 요약및결론본연구에서는굴착공내유체및슬라임의전기적특성을이용하여굴착공저면에형성된슬라임의두께를평가할수있는슬라임미터를개발하였다. 슬라임미터는총질량 30.2kg의프로브와프레임으로구성된다. 프로브선단부에는굴착공내전기저항및온도를측정하기위한전극및온도센서가설치되었으며, 프레임에는굴착공내프로브위치를측정하기위한로터리엔코더가설치되었다. 그러므로굴착공에대하여슬라임미터를적용함으로써온도영향이고려된전기비저항을심도에따라연속적으로측정할수있으며, 굴착공내전기비저항값이급격히증가하는심도를바탕으로슬라임표면의심도및두께를평가할수있다. 슬라임미터의적용을위하여직경 3m의굴착공을대상으로실험위치및시간이서로다른 3회의현장실험이수행되었다. 모든현장실험에서획득된전기비저항은유체내에서약 18.5~19Ω m의값을보였으며굴착공저면에서급격히증가함으로써굴착공저면에형성된슬라임을감지및슬라임표면의심도를나타내었다. 또한, 굴착공중앙부에서수행된실험결과로부터 1차슬라임제거작업으로부터의시간경과및유체내흙입자의침전에따른슬라임두께의증가를관찰할수있었으며, 굴착공가장자리에서수행된슬라임미터실험결과를바탕으로굴착공위치에따른슬라임두께를평가할수있었다. 본연구에서개발및적용된슬라임미터는경량화된장비구성으로굴착공내전기비저항을심도에따라측정함으로써슬라임표면의심도및두께를시험자의주관적요소가아닌객관적물성치를이용하 1. AASHTO (2010), AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, Abu-Hassanein, Z. S., Benson, C. H., and Blotz, L. R. (1996), Electrical Resistivity of Compacted Clays, Journal of Geotechnical Engineering, Vol.122, No.5, pp Archie, G. E. (1942), The Electrical Resistivity Log as an Aid in Determining Some Reservoir Characteristics, Transactions of the AIME, Vol.146, No.1, pp Banisi, S., Finch, J. A., and Laplante, A. R. (1993), Electrical Conductivity of Dispersions: A Review, Minerals Engineering, Vol.6, No.4, pp Bartholomew, R. N. and Casagrande, R. M. (1957), Measuring Solids Concentration in Fluidized Systems by Gamma-Ray Absorption, Industrial & Engineering Chemistry, Vol.49, No.3, pp Brown, D. A., Turner, J. P., and Castelli R. J. (2010), FHWA NHI , Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods, National Highway Institute U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Washington, DC, Campanella, R. G. and Weemees, I. (1990), Development and Use of an Electrical Resistivity Cone for Groundwater Contamination Studies, Canadian Geotechnical Journal, Vol.27, No.5, pp Chun, O. H., Yoon, H. K., Park, M. C., and Lee, J. S. (2014), Slime Thickness Evaluation of Bored Piles by Electrical Resistivity Probe, Journal of Applied Geophysics, 108, Ding, J. Z., McIntosh, K. A., and Simon, R. M. (2015), New Device for Measuring Drilled Shaft Bottom Sediment Thickness, The Journal of the Deep Foundations Institute, Vol.9, No.1, pp FHWA (2010), Drilled shafts: Construction procedures and LRFD design methods, US Department of Transportation, Federal Highway Administration, Jackson, P. D., Smith, D. T., and Stanford, P. N. (1978), Resistivity- Porosity-Particle Shape Relationships for Marine Sands, Geophysics, Vol.43, No.6, pp Jung, S. H., Yoon, H. K., and Lee, J. S. (2015), Effects of Temperature Compensation on Electrical Resistivity during Subsurface Characterization, Acta Geotechnica, Vol.10, No.2, pp 굴착공내슬라임두께평가를위한슬라임미터의개발및적용 37

10 13. Kim, J. H., Yoon, H. K., Cho, S. H., Kim, Y. S., and Lee, J. S. (2011), Four Electrode Resistivity Probe for Porosity Evaluation, Geotechnical Testing Journal, Vol.34, No.6, pp Lam, C., Jefferis, S. A., and Martin, C. M. (2014), Effects of Polymer and Bentonite Support Fluids on Concrete-Sand Interface Shear Strength, Géotechnique, Vol.64, No.1, pp Light, T. S. (1984), Temperature Dependence and Measurement of Resistivity of Pure Water, Analytical Chemistry, Vol.56, No.7, pp Moghaddam, R. B., Hannigan, P. J., and Anderson, K. (2018), Quantitative Assessment of Drilled Shafts Base-Cleanliness Using the Shaft Quantitative Inspection Device (SQUID), IFCEE 2018, O Neill, M., Tabsh, S. W., and Sarhan, H. (2003), Response of Drilled Shafts with Minor Flaws to Axial and Lateral Loads, Engineering Structures, Vol.25, No.1, pp Ramaswamy, S. D. and Pertusier, E. M. (1986), Construction of Barrettes for High-rise Foundations, Journal of Construction Engineering and Management, Vol.112, No.4, pp Saarenketo, T. (1998), Electrical Properties of Water in Clay and Silty Soils, Journal of Applied Geophysics, Vol.40, No.1, pp Schmertmann, J. H., Hayes, J. A., Molnit, T., and Osterberg, L. O. (1998), O-cell Testings Case Histories Demonstrate the Importance of Bored Pile (Drilled Shaft) Construction Technique, 4th International Conferences on Case Histories in Geotechnical Engineering, St. Louis, MO, Received : August 28 th, 2018 Revised : October 5 th, 2018 Accepted : October 8 th, 한국지반공학회논문집제 34 권제 10 호

Æ÷Àå½Ã¼³94š

Æ÷Àå½Ã¼³94š Cho, Mun Jin (E-mail: mjcho@ex.co.kr) ABSTRACT PURPOSES : The performance of tack coat, commonly used for layer interface bonding, is affected by application rate and curing time. In this study, bonding