시추공 모래 채움에 의한 지반 속도(downhole) 시험

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개요

연약지반은 관입으로 지반과 센서의 접촉이 우수하지만 자갈이나 단단한 지반은 관입이 어려워 SCPT시험는 어렵습니다. 천공 후 케이싱 외부를 파의 전달 위해 그라우팅 하고 케이싱 내부에 probe를 넣고 시험해야 하지만 대부분 그라우팅 없이 케이싱 내부에서 시험하여 좋은 시험이 어렵습니다.

시추공 천공 후 흙과 probe의 접촉을 위해 시추공 내부를 모래로 채운 후 probe를 관입한 후 전단파속도(Vs)를 측정하면 케이싱 외부 그라우팅보다 경제적입니다.

 

다운홀 (down-hole) 시험

 

1. 지반의 고유 주파수 측정 내진설계 Vs30

2. shear modulus Go – shear strain

3. 비배수강도 마찰각 분석

3. 액상화 가능성 평가 100m/sec < Vs < 230m/sec

 

지진 시 현장지반 지진 증폭 site amplification

 

 

지반의 평균 전단파 속도

Vs30 = 30/Σ(Vsi/Hi)

Vs30 : 토층 30m에서 평균 전단파 속도 Vsi: 지층 Hi의 두께, Hi : 지층의 두께

 

지반의 전단파속도에 의한 고유주기 산정

f = Σ (Vsi / 4Hi) = 1 / T

H : 퇴적지반의 두께(m), Vs : 퇴적지반의 S파속도(m/sec) f : 공진 주파수 t : 주기 

 

 

shear modulus Go – shear strain

 

 

 

비배수강도 마찰각 분석

 

 

액상화 가능성 평가 100m/sec < Vs < 230m/sec

 

 

 

 

전단파 Vs 측정

 

 

 

전단파Vs 압축파 P측정

 

 

true time interval (2개 센서 동시 측정) and pseudo time interval (1개 센서 2번 측정)

 

 

 

2개의 센서 true time interval이 정확.

 

Estimating saturation from Vp measurements

 

Vp로 지하수위 평가

 

 

 

ASTM 연약지반, 포화된 지반에서 P 파 측정 불가능

5.3 In soft saturated soil, where the P-wave velocity of the soil is less than the P-wave velocity of water, which is about 1450 m/s [4750 ft/s], the P-wave velocity measurement will primarily be controlled by the P-wave velocity of water and a direct measurement of the soil P-wave velocity will not be possible.

 

 

SDMT, SCPT, cross hole, SASW 시험 비교

 

Comparison of VS profiles obtained by SDMT and by SCPT,Cross-Hole and SASW (AGI 1991) at the research site of Fucino (Italy)

 

시험절차

1. 시추공 천공 후 공벽이 형성되지 않는 지반은 케이싱을 그대로 둔다.

2. 모래 (입자 2~3mm)를 시추공에 넣고 물을 부은 후 케이싱을 뺀다.

3. S P probe를 관입하고 전단파(Vs, Vp)를 측정한다.

Comparison of VS profiles obtained by SDMT in the naturalsoil and in a backfilled borehole at the site of Montescaglioso – Ginosa (Matera), Italy

 

 

Downhole 시험과 시추공 모래 채움에 의한 전단파(Vs) 시험 비교

 

 

Sulmona (Villa Comunale,Scuola Masciangioli ) – Profiles of VS by SDMT in backfilled borehole, VS by Down-Hole and stratigraphic profile

ASTM D7400 08 Standard Test Methods for Down hole Seismic Testing

 

 

Borehole Preparation: 케이싱 외부 그라우팅 후 케이싱 내부에서 다운 홀 시험 방법

 

7.1.1 Preferred—The preferred method for preparing a borehole for downhole testing incorporates one borehole as illustrated in Fig. 3. A dry test hole is preferred to avoid signal noise caused by waves transmitted through the water column in a water-filled test hole.

 

 7.1.1.1 Drill the borehole, with minimum sidewall disturbance, to a diameter not exceeding 175 mm (7.0 in.). After the drilling is completed, case the boring with 50 to 100 mm (2 to 4 in.) inside diameter PVC pipe or aluminum casing, taking into consideration the size of the down hole receivers. Before inserting the casing, close the bottom of the pipe with a cap which has a one-way ball-check valve capable of accommodating a 38 mm (1.5 in.)

 

FIG. 3 Acceptable Grouting Techniques Schematic 케이싱 외부 그라우팅

 

7.1.2.1 Borings may be used either with or without casing; however, if casing is used, grout should be injected between the casing and sidewall of the borehole to ensure good contactin the manner described in 7.1.1.1. Backfilling the annulus between the borehole and the casing with other suitable backfill material may be used but care should be taken to avoid bridging and resulting loss of coupling between the casing and the soil or rock.

FIG. 4 Downhole Seismic Test in Cased Boring Schematic 케이싱 내부 다운홀 시험