삼축압축시험 전응력 유효응력에 따른 마찰각

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전응력 유효응력에 따라 마찰각이 달라 시료 채취심도의 전응력으로

구속압력을 가해야 한다. 삼축 시험 시 구속압력은 OCR =1 이상 가해야 하고 구속압력과 시료직경에 따라 삼축셀과 하중장치(load frame), 적절한 load cell을 선택해야 한다.

 

과압밀 정규압밀에 따른 따른 마찰각, 정규압밀로 시험

 

 

비배수전당강도UU

시료 채취 응력상태로 구속압을 가하고 비배수상태로 전단

 

 

oad frame and load cell 선택 시 고려 사항

 

1 구속압력 (시료 채취심도 이상 )maximum confining (cell) pressure range

2 시료 크기와 시험 종류

3 load frame and load cell 용량

4 정적 동적, 동적인 경우 주파수 Hz

5 미소변형시험 bender element 시험

6 constant rate of consolidation.

구속응력은 시료 채취심도의 전응력(NC) 이상으로 해야 한다.

시료채취 심도보다 작은 구속압은 OCR>1 (OC)보다 작은 마찰각으로 측정되어 시료채취심도보다 큰 구속압력(NC) 필요

 

채취시료의 압밀 상태

구속압력이 압밀상태 OC NC에 따라 내부 마찰각이 달라 시료 채취응력으로 구속압력을 가한다.

 

전응력과 유효응력의 마찰각이 다르므로 전응력으로 구속압력을 가한다.

시료 채취심도의 응력에 따라 삼축셀과 controller 용량, load cell 크기 선택 선택

축하중 load frame 50, 64, 100, 250kN

 

압력 체적 제어기 pressure volume controller

 

압력 센서와 조절기 loop control

 

 

압력범위 0.1 – 100MPa 와 감도

 

 

시료직경과 구속압력에 따른 삼축셀 종류

 

삼축셀은 구속압력과 시료직경에 따라 결정되고 load frame용량을 결정한다.

 

지반용 4MPa 이하 삼축셀은 투명하고 band 보강,

시료직경 50, 70, 76, 100, 150, 200, 300mm

구속압력 1 2 3.5 4 MPa, 직경이 크면 구속압력이 작아짐

 

시료직경 mm 38, 50, 70, 100

 

 

삼축셀 규격, 최대하중 50kN, ram 직경 25mm

 

삼축 내부 로드셀 Internal Submersible Load Cell

 

ram 의 마찰력과 구속압력의 영향이 없고 (외부 load cell = ram 단면적 x 구속응력)

 

진동시험 시 하중제어가 정확하다. 구속압력이 큰 경우 내부 로드셀이 필요

 

load cell 용량선택은 시료직경 구속압력에 따라 다르며 구속압력은 시료의 채취심도 (OCR=1) 이상 가한다.

구속압력 = 상재하중 x Ko

구속압력에 따라 다른 높이의 3 종류 load cell linearity : 0.05% of full scale. 시료의 용량에 맞는 적절한 load cell를 선택해야 한다.

 

대략 load cell = 3 (Kp) x 구속압력 x 시료단면적

load cell 0.5, 1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 25, 32, 40, 50, 64, 100, 128, 250, 300 kN

 

시료직경, 구속압력, 축하중 관계

Ka = 0.3일 때 Kp = 1/ Ka = 3

 

구속압력 심도 50m OCR=1

1.8ton/m3 x 50m x 1 (Ko) = 90 ton/m2 = 900 kPa

 

1kPa =0.0102kg/cm2 = 0.102 ton /m2

 

직경 70mm 시료 심도 50m의 load cell

load cell = Kp 3 x 시료면적 (0.07m x 0.07m x 3.14/4 = 0.00384m2) x 구속압력

= Kp 3 x (0.07m x 0.07m x 3.14/4) x 1.8ton /m2 x 심도 50m x 1 Ko

= 0.0115 m2 x 구속압력 90 ton/m2

= 1.038 ton