Soil Compaction 흙의다짐 v 동적또는정적하중을가하여흙의밀도를높인다 v 흙의강도증가및침하량감소 v 고속도로, 흙댐, 제방, 철도, 택지조성등 v 성토사면안정성증대 v 강륜 (smooth-wheel), 양족 (sheepsfoot ) 로울러 v 공기고무타이어로울러, 진동로울러 v 바이브로플로테이션 (vibroflotation)
1. General Principles of Compaction v 다짐의원리 흙속의간극 ( 공기 ) 제거에의한체적압축 중량은불변 흙의다짐정도는건조단위중량으로평가 다짐시물을흙에첨가 물은윤활유역할 흙입자들은서로미끄러져서조밀해짐 함수비가증가함에따라다져진흙의건조단위중량증가
1. General Principles of Compaction ω=0 ; γ=γ d =γ1 함수비가증가되는상태에서동일한다짐에너지 단위부피당흙무게증가 ω=ω 1 ; γ=γ2 γ d(ω=ω 1) =γ d(ω=0) +Δγd 임의함수비초과하면함수비가증가함에따라건조단위중량감소 고체입자들로채워져 있던공간 물이차지 최대건조단위중량 (Maximum dry unit weight) 최적함수비 (OMC ; Optimum moisture content) γ d(max)
2. Standard Proctor Test v 표준다짐시험 (ASTM D-698; A방법 ) v 몰드부피 (V) : 943.3cm 3, 몰드직경 (D) : 101.6mm v 다짐층수 (L) : 3층, 각층당다짐횟수 (#) : 25회 v 햄머무게 (W): 5.5 lb (2.5kg) v 햄머의낙하높이 (H): 12 (304.8mm)
2. 표준다짐시험 vastm (D-698) 1999 년 v 습윤단위중량
2. Standard Proctor test v 이론적최대건조단위중량 간극사이에공기가존재하지않을경우 포화도 100% 영공기간극 (zero air void) γ γ d = ω(%) 1+ 100 Maximum Dry Unit Weight γ d(max) Optimum Moisture Content (OMC) ω opt G γ G γ γ s w s w w γ d(theory) =γ zav = = = 1+e 1+ω Gs 1 G s +ω
3. Factors affecting Compaction v 다짐에영향을주는요소들 함수비 흙의종류 다짐에너지 기타.. v 흙의종류에따른영향 입도분포 입자모양 흙고체의비중 흙입자의형태 점토성분의종류및양
3. Factors affecting Compaction v 흙의종류에따른영향 v ASTM(D-698) v Lee & Suedkamp(1972) v 35개흙시료 일반적인경우 (a) 액성한계 30% 이하 (b), (c) 액성한계 70% 이상 (c), (d)
3. Factors affecting Compaction v 다짐에너지에의한영향 다짐에너지 v Weight of hammer(w h ) v Height of drop of hammer(h h ) v Number of layer(n l ) v Number of blows per layer(n c ) v Volume of mold(v m )
4. Modified Proctor Test v 수정다짐시험 (Modified Proctor Test) 다짐기계의대형화및다짐상태의개선 현장조건에근접한실내다짐시험모색 ASTM 시험 (D-1557): 4.54kg hammer, 5 layer, 25 blows Compaction method A B C D E Weight of hammer 2.5kgf 2.5kgf 4.5kgf 4.5kgf 4.5kgf Diameter of mold 10cm 15cm 10cm 15cm 15cm Number of layers 3 3 5 5 3 Number of blows per layer Maximum allowable grain size 25 55 25 55 92 19mm 37.5mm 19mm 19mm 37.5mm
4. Modified Proctor Test v Omar et al.(2003)-311 개 자갈 45개 사질토 264개 점토 2개 ASTM 1557 C방법 vr d(max) vw (opt)
4. Modified Proctor Test v Omar et al.(2003)-311 개 자갈 45개 사질토 264개 점토 2개 ASTM 1557 C방법
4. Modified Proctor Test v Omar et al.(2003)
5. Structure of Compacted Cohesive Soil v 다짐을받은점성토의구조 A, E : 낮은함수비상태 : 점토입자를둘러싸고있는확산이중층발달부진 입자간인력부진 B : 함수비증가 : 입자주위에확산이중층발달 입자간인력증가 면모화발달 높은건조단위중량 C : 높은함수비로부피팽창 배열성크게함 분산구조화 단위중량감소 D : 일정함수비상태에서높은다짐에너지 점토입자배열이평행한상태로되려는경향 구조교란 분산구조
5. Structure of Compacted Cohesive Soil v Lambe(1958) v Boston blue clay v 함수비에따른입자배열 v Seed & Chan(1959)
6. Effect of Compaction on Cohesive Soil Properties v 투수계수에미치는영향 - 점토 v 압축강도에미치는영향 - 점토
7. Characteristics of Compaction Curves v 다짐곡선의성질 γ d(max) ω opt 가클수록은작음 γ d(max) γ d(max) 사질토는가크고, 다짐곡선의기울기가급함 점성토는가작고, 다짐곡선의기울기가완만 γ d(max) ω opt 다짐에너지가클수록가크고는작아짐 자갈및모래함유량이많을수록 d(max) 가크고 opt는작아짐 γ ω γ d ω
8. Field Compaction v 현장다짐 실험실 표준다짐, 수정다짐시험, Hammer에의한다짐 현장 실내다짐시험에근거 건설기계, Roller에의한다짐 토질종류, 상태에따라다짐기계선택 v 강륜롤러 (Smooth wheel roller, Drum roller) 사질토, 점성토로구성된성토의마무리작업, 두꺼운성토에부적합 v 공기타이어롤러 (Pneumatic rubber tired roller) 사질토, 점성토지반다지기, 압축작용과반죽작용 v 양족롤러 (Sheepsfoot roller) 드럼표면에돌기를부착, 점성토다짐에효과 v 진동롤러 (Vibration roller) 드럼에진동기부착, 사질토다짐에효과
8. Compaction Equipment v 강륜롤러 (Smooth wheel roller, Drum roller) 사질토 / 점성토성토의마무리작업, 두꺼운성토에부적합 (31~38Mg/m 2 )
8. Compaction Equipment v 공기타이어롤러 (Pneumatic rubber tired roller) 사질토, 점성토지반다지기, 압축작용과반죽작용 (58.5~69Mg/m 2 )
8. Compaction Equipment v 양족롤러 (Sheepsfoot roller) 드럼표면에돌기를부착, 점성토다짐에효과 (138~690Mg/m 2 )
8. Compaction Equipment v 진동롤러 (Vibration roller) 드럼에진동기부착, 사질토에가장다짐에효과가크다
8. Field Compaction v 롤러통과횟수에의한다짐의영향 (10~15 회 )
9. Specification for Field Compaction v 현장다짐에관한규정 현장에서의다짐도 실내다짐시험시최대건조단위중량의 90~95% 상대다짐도 (RC ; Relative Compaction) γ d(field) R(%)= 100 γ d(lab)
10. Determination of Field Unit Weight of Compaction v 현장에서단위중량결정 현장에서다짐작업시규정된단위중량에도달했는지확인필요 모래치환법 (Sand cone method), 고무풍선법 (Rubber balloon method), 핵밀도기사용법 (Use of a nuclear density meter) v 모래치환법 W (hole & cone) =W(full bottle) -W(remain bottle) V= W -W (hole & cone) γ d(sand) (cone) Wt(soil) W d(soil) = ω (soil) (%) 1+ 100 W d(soil) γ d(soil) = V
11. Special Compaction Techniques v 특수한다짐기술 바이브로플로테이션 (Vibroflotation) 지반심층부다짐 ( 현장에서널리사용되는기술 ) 느슨하고두꺼운조립토층의다짐, 바이브로플로트를분사현상 (quick condition) 을이용지반에관입하여사질토를주입하고진동시키면서상승
11. Special Compaction Techniques v 특수한다짐기술 동적다짐 (Dynamic Compaction) 느슨한사질지반의다짐, 무거운추를반복적으로지반에낙하 사질토채움 발파공법 조립토의밀도증대, 토층두께의 2/3 지점에폭약설치