KR101268937B1 - Method for Measuring Maximum Elastic Modulus in Triaxial Compression Test - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자갈, 쇄석 등과 같이 입자가 큰 대입경의 조립 지반재료에 대해 삼축압축시험을 수행함에 있어서, 조립 지반재료에 탄성파(wave)를 가하여 조립지반재료의 내부로 전달되는 파의 속도를 측정함으로써 조립지반재료의 최대탄성계수를 용이하게 측정할 수 있도록 특별히 고안된 가진구조를 가지는 삼축압축시험용 시편조립체 및 이를 이용한 삼축압축시험 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 지반재료를 담는 원통형 맴브레인(101)과, 상기 맴브레인(101)의 상단을 씌우도록 구비되어 상기 하중재하장치(202)로부터의 재하력이 가해지는 상부캡(102)과, 상기 맴브레인(101)의 하단을 폐쇄하는 페데스탈(103)을 포함하여 구성되며; 상기 상부캡(102)에는 오목부(1021)가 형성되어 있으며; 상기 오목부(1021)에는 탄성파를 발생시켜 지반재료에 가하는 가진장치(20)가 구비되어 있고; 상기 맴브레인(101)의 외면에는 이격된 위치에 탄성파를 감지하는 가속도계(30)가 부착 설치되어 있어; 삼축압축시험 수행시, 상기 가진장치(20)에 의해 지반재료에 가해져서 흐른 탄성파는 가속도계(30)에 의해 감지됨으로써 지반재료의 탄성계수 및 최대탄성계수를 측정할 수 있게 만드는 것을 특징으로 하는 삼축압축시험용 시편 제작을 위한 시편조립체와, 이를 이용하여 삼축압축시험을 수행하는 방법이 제공된다. In the present invention, triaxial compression test is performed on a granulated ground material having a large particle size such as gravel, crushed stone, etc. by applying an elastic wave to the assembled ground material by measuring the velocity of the wave delivered into the granulated ground material. The present invention relates to a specimen assembly for triaxial compression test and a triaxial compression test method using the same, which has a specially designed excitation structure to easily measure the maximum modulus of elasticity of granulated ground material.
In the present invention, the cylindrical membrane (101) containing the ground material, the upper cap 102 is provided to cover the upper end of the membrane 101 is applied to the loading force from the loading device 202, and the membrane ( A pedestal 103 closing the bottom of 101; A concave portion 1021 is formed in the upper cap 102; The concave portion 1021 is provided with an excitation device 20 for generating an acoustic wave and applying it to the ground material; An accelerometer 30 is installed on an outer surface of the membrane 101 to detect an acoustic wave at a spaced position; When performing the triaxial compression test, the triangular elastic wave applied to the ground material by the excitation device 20 is sensed by the accelerometer 30 to make it possible to measure the elastic modulus and the maximum elastic modulus of the ground material. Specimen assemblies for the production of compression test specimens and methods for performing triaxial compression tests using the same are provided.

Description

가진을 통한 탄성파 속도 계측에 의한 최대탄성계수 측정이 가능한 삼축압축시험방법{Method for Measuring Maximum Elastic Modulus in Triaxial Compression Test}Method for Measuring Maximum Elastic Modulus in Triaxial Compression Test

본 발명은 삼축압축시험용 시편을 형성하는 시편조립체와 이를 이용한 삼축압축시험 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 자갈, 쇄석 등과 같이 입자가 큰 대입경의 조립 지반재료에 대해 삼축압축시험을 수행함에 있어서, 조립 지반재료에 파(wave)를 가하여 조립지반재료의 내부로 전달되는 파의 속도를 측정함으로써 조립지반재료의 최대탄성계수를 용이하게 측정할 수 있도록 특별히 고안된 가진구조를 가지는, 가진을 통한 탄성파 속도 계측에 의한 최대탄성계수 측정이 가능한 삼축압축시험용 시편조립체 및 이를 이용한 삼축압축시험 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a specimen assembly for forming a triaxial compression test specimen and a triaxial compression test method using the same. Specifically, in performing a triaxial compression test on a granulated ground material having a large particle size such as gravel or crushed stone, Velocity measurement through the excitation, which has a specially designed excitation structure to easily measure the maximum modulus of elasticity of the assembled ground material by applying the wave to the ground material and measuring the velocity of the wave transmitted into the interior of the ground material. The present invention relates to a specimen assembly for triaxial compression test and a triaxial compression test method using the same.

지반의 특성을 파악하기 위하여 삼축압축시험을 수행하게 된다. 도 1에는 종래기술에 의해 삼축압축시험을 수행하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 종래의 삼축압축시험에서는 지반재료를 원기둥형상의 공시체(300)를 가지는 삼축압축시험용 시편(100)으로 제작하여, 물 등의 압력매체(201)가 담겨있는 압력챔버(200) 내에 수직하게 상기 시편(100)을 배치한 후, 상기 시편(100)의 상부를 하중재하장치(202)로 가압함으로써, 지반재료의 전단강도, 응력-변형률 특성 등과 같은 지반특성들을 측정하게 된다. 도 1에서 부재번호 101은 원기둥 형상으로 만들어진 지반재료의 공시체(300)의 외면을 감싸는 맴브레인(101)이다. Triaxial compression tests are performed to determine the characteristics of the ground. Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing a state of performing a triaxial compression test by the prior art. As shown in the drawings, in the conventional triaxial compression test, the ground material is made of a triaxial compression test specimen 100 having a cylindrical specimen 300, and a pressure chamber 200 containing a pressure medium 201 such as water. After placing the specimen 100 vertically in the c), by pressing the upper portion of the specimen 100 with the loading device 202, the ground properties such as shear strength, stress-strain properties, etc. of the ground material is measured. . In Figure 1, member number 101 is a membrane 101 surrounding the outer surface of the specimen 300 of the ground material made in a cylindrical shape.

한편, 지반재료의 특성을 나타내는 물리량 중에서 "최대탄성계수(Emax)"는 지진 등의 동적하중을 받는 지반의 평가와 설계에 유용한 지반설계정수이다. 이러한 지반의 최대탄성계수는 지반의 구속압, 변형률 수준, 하중주파수, 함수비 등 다양한 영향요소에 따라 그 값이 달라진다. 특히, 동일한 조건에서는 변형률 수준에 따라 최대탄성계수 값이 변하게 되므로, 최대탄성계수는 매우 미소한 변형률 수준에서의 실내시험으로 구하거나 현장 탄성파시험으로 구해지는 것이 일반적이다. On the other hand, the "maximum modulus of elasticity (E max )" among the physical quantities representing the characteristics of the ground material is a ground design constant useful for the evaluation and design of the ground subjected to dynamic loads such as earthquakes. The maximum modulus of elasticity of these grounds varies depending on various influence factors such as restraint pressure, strain level, load frequency, and water content. In particular, since the maximum modulus of elastic modulus changes according to the strain level under the same conditions, the maximum modulus of elasticity is usually obtained by an indoor test or a field seismic test at a very small strain level.

그러나 작업 현장이 개설되지 이전인 설계단계에서는 현장실험이 불가능하기 때문에, 결국 실내에서 이루어지는 삼축압축시험을 통해서 최대탄성계수를 구할 수 밖에 없는데, 미소한 변형률을 가지는 상태에 대한 실험은 매우 어렵기 때문에, 단순히 지반재료 시편에 대해 삼축압축시험을 수행하여 얻어진 하중-변위 관계로부터 최대탄성계수를 측정하는 것은 실질적으로 매우 어렵다.
However, in the design stage before the establishment of the work site, field experiments are impossible, so the ultimate elastic modulus can only be found through triaxial compression tests conducted indoors. However, it is practically very difficult to determine the maximum modulus of elasticity from the load-displacement relationship obtained by simply performing triaxial compression tests on ground material specimens.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 궁극적으로는 삼축압축시험을 통해서 지반재료의 최대탄성계수를 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to overcome the above limitations of the prior art, and ultimately, it is an object of the present invention to measure the maximum modulus of elasticity of ground materials through triaxial compression tests.

구체적으로 본 발명은 삼축압축시험을 통해서 지반재료의 최대탄성계수를 측정할 수 있게 하는 시편을 제작할 수 있는 삼축압축시험용 시편조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. Specifically, an object of the present invention is to provide a specimen assembly for triaxial compression test that can produce a specimen that can measure the maximum modulus of elasticity of the ground material through the triaxial compression test.

또한 본 발명은 구체적으로 이러한 삼축압축시험용 시편조립체를 이용하여 지반재료의 최대탄성계수를 측정할 수 있도록 삼축압축시험을 수행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is specifically to provide a method for performing a triaxial compression test to measure the maximum modulus of elasticity of the ground material using the specimen assembly for triaxial compression test.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 삼축압축시험용 시편의 제작을 위한 시편조립체로서, 원기둥 형상의 지반재료 공시체의 외면을 감싸게 되는 맴브레인과, 상기 맴브레인의 상단을 씌우도록 구비되어 상기 하중재하장치로부터의 재하력이 가해지는 상부캡과, 상기 맴브레인의 하단을 폐쇄하는 페데스탈을 포함하여 구성되며; 상기 상부캡에는 오목부가 형성되어 있으며; 상기 오목부에는 탄성파를 발생시켜 맴브레인에 의해 둘러싸인 지반재료 공시체에 가하는 가진장치가 구비되어 있고; 상기 맴브레인의 외면에는 맴브레인의 길이 방향으로 이격된 위치에 탄성파를 감지하는 가속도계가 부착 설치되어 있어; 삼축압축시험 수행시, 상기 가진장치에 의해 지반재료에 가해져서 지반재료를 통해서 흐른 탄성파는 가속도계에 의해 감지됨으로써 지반재료의 탄성계수 및 최대탄성계수를 측정할 수 있게 만드는 것을 특징으로 하는 삼축압축시험용 시편 제작을 위한 시편조립체가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, the specimen assembly for the production of the specimen for triaxial compression test, the membrane is wrapped around the outer surface of the cylindrical ground material specimen, and provided to cover the upper end of the membrane loading device An upper cap to which the loading force from is applied, and a pedestal for closing the lower end of the membrane; A recess is formed in the upper cap; The concave portion is provided with an excitation device for generating an acoustic wave and applying it to the ground material specimen surrounded by the membrane; An accelerometer is installed on an outer surface of the membrane to detect an acoustic wave at a position spaced apart in the longitudinal direction of the membrane; During the triaxial compression test, the seismic wave applied to the ground material by the excitation device and flowed through the ground material is sensed by the accelerometer, thereby making it possible to measure the elastic modulus and the maximum elastic modulus of the ground material. Specimen assemblies are provided for specimen fabrication.

또한 본 발명에서는 이러한 시편조립체를 이용하여 시편을 제작하고; 제작된 시편을, 압력매체가 담겨있는 압력챔버 내에 수직하게 배치된 후, 하중재하장치로 상기 상부캡의 상면을 가압하며; 상기 가진장치에 의해 탄성파를 발생시켜 지반재료에 탄성파가 가하고; 지반재료에 가해져서 지반재료를 통해서 흐르는 탄성파를 맴브레인의 외면에서 상,하로 이격된 상태로 배치된 가속도계에 의해 감지하여 탄성파를 감지한 시간을 측정함으로써, 지반재료 내에서의 탄성파 이동 속도 및 지반재료의 탄성계수 및 최대탄성계수를 측정하는 것을 특징으로 하는 지반재료의 삼축압축시험 방법이 제공된다. In the present invention, to prepare a specimen using such a specimen assembly; The prepared specimen is placed vertically in a pressure chamber containing a pressure medium, and then presses an upper surface of the upper cap with a load device; Generating an elastic wave by the excitation device and applying the elastic wave to the ground material; By measuring the time when the seismic wave is detected by measuring the seismic wave applied to the ground material and flowing through the ground material by the accelerometer placed up and down on the outer surface of the membrane, the speed of seismic movement and ground material in the ground material There is provided a triaxial compression test method of a ground material characterized by measuring the elastic modulus and the maximum modulus of elasticity.

상기한 본 발명의 시편케이스 장치 및 이를 이용한 삼축압축시험 방법에서, 상기 상부캡은 맴브레인의 상단 단면을 폐쇄하는 원형의 마감판과, 상기 마감판의 가장자리에 링형태로 형성되는 지압부로 이루어져서 상기 지압부의 중앙부분이 오목하게 파인 부분이 상기 오목부를 이루고 있으며; 상기 오목부에서 상기 마감판에는 오목한 끼움구멍이 형성되어 있으며; 상기 가진장치는, 탄성파를 발생시키는 가진부와 상기 가진부로부터 하향 돌출되어 상기 마감판에 끼워져 상기 가진장치를 고정시키는 돌출부로 이루어져 있고; 상기 돌출부가 상기 마감판의 끼움구멍에 끼워져 가진장치가 고정된 상태에서 가진부가 진동하여 탄성파를 발생시키면, 지반재료 공시체의 상면과 접하고 있는 상부캡의 마감판을 통해서 지반재료에 탄성파를 가하도록 구성될 수 있다.
In the specimen case apparatus of the present invention and the triaxial compression test method using the same, the upper cap is composed of a circular finishing plate for closing the top end of the membrane, and the acupressure portion formed in a ring shape on the edge of the finishing plate A portion in which the central portion of the portion is recessed is a recess; A concave fitting hole is formed in the closing plate in the concave portion; The vibrating device includes a vibrating part for generating an elastic wave and a protrusion projecting downward from the vibrating part to be fitted to the closing plate to fix the vibrating device; When the projection part is inserted into the fitting hole of the closing plate and the vibrating part vibrates to generate the elastic wave, the elastic material is applied to the ground material through the closing plate of the upper cap in contact with the upper surface of the ground material specimen. Can be.

본 발명에 따른 시편조립체를 이용하여 삼축압축시험용 시편을 만들어서, 공지의 삼축압축시험기를 이용하여 삼축압축시험을 수행하게 되면, 지반재료에 탄성파를 가하여 그 전파속도를 측정할 수 있게 되고, 이를 통해서 통상의 지반재료의 특성 값은 물론이고 지반재료의 최대탄성계수도 용이하게 측정할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. When the specimen for triaxial compression test is made using the specimen assembly according to the present invention, and the triaxial compression test is performed using a known triaxial compression tester, the propagation speed can be measured by applying an acoustic wave to the ground material. Not only the characteristic values of ordinary ground materials but also the maximum modulus of elasticity of the ground materials can be easily measured.

특히, 본 발명에서는 원기둥 형상의 지반재료 공시체의 주변을 맴브레인으로 둘러싸서 실험을 수행하게 되고, 탄성파를 가하고 이를 측정하는 장치 즉, 가진장치와 가속도계가 하중 재하에 방해되지 않을 뿐만 아니라 지반재료에 손상을 주지 아니하는 형태로 설치된다. 따라서 본 발명에 의하면, 자갈, 쇄석 등과 같이 입자가 큰 대입경의 조립 지반재료에 대해서도 지반재료의 손상이나 파괴 없이 삼축압축시험을 수행하면서 탄성계수 및 최대탄성계수를 용이하게 측정할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
Particularly, in the present invention, the experiment is performed by surrounding the surroundings of the cylindrical ground material specimen with a membrane, and the device for applying and measuring the seismic waves, that is, the excitation device and the accelerometer does not interfere with the load, and damages the ground material. Installed in a form that does not give Therefore, according to the present invention, it is possible to easily measure the elastic modulus and the maximum modulus of elasticity while performing triaxial compression tests on the granulated ground material having a large particle size such as gravel or crushed stone without damaging or destroying the ground material. Exerted.

도 1은 종래기술에 의해 삼축압축시험을 수행하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 시편가진용 캡과 가속도계가 부착된 본 발명에 따른 삼축압축시험용 시편조립체의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 시편조립체에 의해 제작된 시편의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1에 대응되는 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 시편조립체를 이용하여 제작된 시편에 대해 삼축압축시험을 수행하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state of performing a triaxial compression test by the prior art.
2 is a schematic perspective view of a specimen assembly for triaxial compression test according to the present invention with a cap for accelerating the specimen and an accelerometer attached thereto.
3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, which is a schematic cross-sectional view of a specimen produced by the specimen assembly according to the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 1, which is a schematic cross-sectional view showing a state in which a triaxial compression test is performed on a specimen manufactured using the specimen assembly according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited thereby.

도 2에는 본 발명에 따른 삼축압축시험용 시편의 제작을 위한 시편조립체(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 시편조립체(1)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 1에 대응되는 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 시편조립체(1)를 이용하여 삼축압축시험을 수행하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. Figure 2 is a schematic perspective view of a specimen assembly (1) for the production of a test specimen for triaxial compression test according to the invention, Figure 3 is a schematic cross-sectional view along the line AA of Figure 2, the specimen assembly according to the present invention A schematic cross sectional view of (1) is shown. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 1, and a schematic cross-sectional view showing a state in which a triaxial compression test is performed using the specimen assembly 1 according to the present invention is shown.

지반재료에 대해 삼축압축시험을 수행할 때, 본 발명에서는 지반재료의 최대탄성계수를 측정할 수 있도록 지반재료의 시편에 탄성파(wave)를 가하고, 이러한 탄성파가 지반재료의 내부에서 전달되는 속도를 측정함으로써 지반재료의 최대탄성계수를 측정하게 된다. 이를 위해서 본 발명에서는 다음에서 설명하는 구성을 가지는 본 발명에 따른 시편조립체(1)를 이용하여 삼축압축시험용 시편(100)을 제작하게 된다. When the triaxial compression test is performed on the ground material, the present invention applies an elastic wave to a specimen of the ground material to measure the maximum modulus of elasticity of the ground material, and measures the speed at which the elastic wave is transmitted inside the ground material. By measuring, the maximum modulus of elasticity of the ground material is measured. To this end, in the present invention, the specimen 100 for triaxial compression test is manufactured using the specimen assembly 1 according to the present invention having the configuration described below.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 시편조립체(1)는, 원기둥 형상으로 만들어진 지반재료 공시체(300)의 측면을 원통형으로 감게 되는 맴브레인(101)과, 상기 맴브레인(101)의 상단에 구비되어 상기 하중재하장치(202)로부터의 재하력이 가해지는 상부캡(cap)(102)과, 상기 맴브레인(101)의 하단을 폐쇄하는 페데스탈(pedestal)(103)을 포함하여 구성되는데, 상기 상부캡(102)에는 지반재료에 탄성파를 가하기 위한 가진장치(20)가 구비되어 있으며, 상기 맴브레인(101)에는 탄성파를 감지하게 되는 가속도계(30)가 구비된다. As shown in the drawing, the specimen assembly 1 according to the present invention is provided with a membrane 101 wound around the side surface of the ground material specimen 300 made in a cylindrical shape, and on the upper end of the membrane 101. And an upper cap 102 to which the loading force from the loading device 202 is applied, and a pedestal 103 for closing the lower end of the membrane 101. An excitation device 20 for applying an acoustic wave to the ground material is provided at 102, and the membrane 101 is provided with an accelerometer 30 for sensing the elastic wave.

구체적으로, 맴브레인(101)은 원기둥 형상으로 만들어진 지반재료 공시체(300)의 외면을 감게 된다. 따라서 상기 맴브레인(101)은 상,하가 개방되어 있는 원통형의 형상을 가지게 된다. 상기 맴브레인(101)의 상단에는 상부캡(102)이 씌워지는데, 본 발명에서 상부캡(102)은, 도 3에 도시된 것처럼, 중앙에 오목부(1021)가 형성되어 있다. 즉, 상부캡(102)은 맴브레인(101)의 상단 단면을 폐쇄하는 원형의 마감판(1022)과, 상기 마감판(1022)의 가장자리에 링형태로 형성되는 지압부(1023)로 이루어져서 상기 지압부(1023)의 중앙부분이, 오목하게 파인 오목부(1021)를 이루게 되는 것이다. 상기 오목부(1021)에는 진동에 의한 탄성파를 발생시키는 가진장치(20)가 고정 설치된다. 도면에 도시된 실시예에서는, 가진장치(20)가 진동을 발생시키는 가진부(21)와, 상기 가진부(21)로부터 돌출되어 있는 돌출부(22)로 이루어져 있다. 상기 돌출부(22)는, 상기 오목부(1021)에서 마감판(1022)에 형성된 끼움구멍에 삽입되는데, 이와 같이 돌출부(22)가 마감판(1022)에 끼워지게 되면 가진장치(20)가 안정적으로 상부캡(102)에 고정된다. 이와 같이 가진장치(20)의 가진부(21)가 오목부(1021)에서 마감판(1022)의 상면에 밀착하여 고정 설치되어 있으므로, 가진부(21)가 진동하여 탄성파를 발생시키면, 지반재료 공시체(300)의 상면과 접하고 있는 상부캡(102)의 마감판(1022)을 통해서 지반재료로 탄성파가 가해지게 된다. Specifically, the membrane 101 is wound around the outer surface of the ground material specimen 300 made in a cylindrical shape. Therefore, the membrane 101 has a cylindrical shape with open top and bottom. The upper cap 102 is covered with an upper end of the membrane 101. In the present invention, as shown in FIG. 3, the upper cap 102 has a recess 1021 formed in the center thereof. That is, the upper cap 102 is composed of a circular closing plate 1022 for closing the top end surface of the membrane 101, and the acupressure portion 1023 formed in the shape of a ring on the edge of the closing plate 1022, the acupressure The central portion of the portion 1023 forms a concave recess 1021. The concave portion 1021 is fixedly provided with an excitation device 20 for generating an elastic wave due to vibration. In the embodiment shown in the figure, the excitation device 20 is composed of an excitation portion 21 for generating vibration and a projection portion 22 protruding from the excitation portion 21. The protrusion 22 is inserted into the fitting hole formed in the closing plate 1022 in the recess 1021. When the protrusion 22 is fitted in the closing plate 1022, the excitation device 20 is stable. It is fixed to the upper cap 102. Thus, since the excitation part 21 of the excitation device 20 is fixedly attached to the upper surface of the finishing plate 1022 in the recess 1021, when the excitation part 21 vibrates and generates an elastic wave, the ground material A seismic wave is applied to the ground material through the closing plate 1022 of the upper cap 102 in contact with the upper surface of the specimen 300.

한편, 삼축압축시험을 위한 하중재하장치(202)는 상기 지압부(1023)의 상면과 접촉하여 압축력을 지압부(1023)에 가하게 되고, 그에 따라 상부캡(102)의 마감판(1022)이 지반재료 공시체의 상면을 가압하게 된다. 페데스탈(103)은 원형의 판부재로 이루어져 맴브레인(101)의 하부 단면을 폐쇄하는 부재로 이루어질 수 있다. On the other hand, the load-bearing device 202 for the triaxial compression test is in contact with the upper surface of the pressure portion 1023 to apply a compressive force to the pressure portion 1023, whereby the closing plate 1022 of the upper cap 102 The upper surface of the ground material specimen is pressed. The pedestal 103 may be formed of a circular plate member to close the lower end of the membrane 101.

한편, 상기 맴브레인(101)의 외면에는 맴브레인(101)의 길이 방향으로 이격된 위치에 가속도계(30)가 부착설치되어 있다. 즉, 도면에 도시된 것처럼, 맴브레인(101)의 중간 높이를 기준으로 중간 높이보다 높은 위치(상부캡과 가까운 위치)에 가속도계를 부착하고, 중간 높이보다 낮은 위치(하부의 페데스탈과 가까운 위치)에 또다른 가속도계를 부착하는 것이다. 이와 같이 이격된 위치로 가속도계(30)를 부착 설치하되, 맴브레인(101)의 외면에서 맴브레인(101)의 원주를 따라 복수개로 가속도계(30)를 부착할 수 있다. Meanwhile, the accelerometer 30 is attached to the outer surface of the membrane 101 at a position spaced apart in the longitudinal direction of the membrane 101. That is, as shown in the figure, the accelerometer is attached to a position higher than the middle height (closer to the upper cap) relative to the middle height of the membrane 101, and to a position lower than the middle height (close to the lower pedestal). Another accelerometer is attached. The accelerometer 30 may be attached to the spaced position as described above, and the accelerometer 30 may be attached to the plurality of accelerometers 30 along the circumference of the membrane 101 on the outer surface of the membrane 101.

위와 같이 상부캡(102)에 가진장치(20)를 구비하고 있고 맴브레인(101)에 가속도계(30)를 구비하고 있는 구성을 가지는 본 발명에 따른 시편조립체(1)에서, 맴브레인(101) 내에는 실험대상 지반재료가 원기둥 형상의 공시체(300)를 위치하여 위치하게 된다. 본 발명의 시편조립체(1)와 지반재료 공시체(300)로 이루어진 시편(100)은 종래기술과 마찬가지로 물 등의 압력매체(201)가 담겨있는 압력챔버(200) 내에 수직하게 배치된 후, 하중재하장치(202)로 상부캡(102)을 가압함으로써 지반재료의 전단강도, 응력-변형률 특성 등의 지반특성들을 측정하게 된다. In the specimen assembly 1 according to the present invention having a configuration in which the upper cap 102 has an excitation device 20 and the membrane 101 has an accelerometer 30, the membrane 101 is The ground material to be tested is positioned by placing the cylindrical specimen 300. After the specimen assembly 1 and the ground material specimen 300 of the present invention are disposed vertically in the pressure chamber 200 in which the pressure medium 201, such as water, is contained as in the prior art, By pressing the upper cap 102 with the loading device 202, the ground properties such as shear strength, stress-strain characteristics of the ground material are measured.

이 때, 본 발명에서는 가진장치(20)를 통해서 탄성파를 지반재료에 가하게 된다. 즉, 지반재료의 실험을 위해 설정된 크기와 주파수를 가지는 탄성파를 가진부(21)에서 발생시키게 되면, 지반재료 공시체(300) 상면과 직접 접촉하고 있는 상부캡(102)의 마감판(1022)을 통해서 지반재료에 탄성파가 가해지게 된다. At this time, in the present invention, the acoustic wave is applied to the ground material through the excitation device 20. That is, when it is generated in the portion having the elastic wave 21 having a size and frequency set for the experiment of the ground material, the closing plate 1022 of the upper cap 102 in direct contact with the upper surface of the ground material specimen 300 A seismic wave is applied to the ground material through this.

지반재료의 공시체(300)에 가해진 탄성파는 지반재료를 통해서 흐르게 되고, 이렇게 흘러간 탄성파는, 맴브레인(101)의 외면에서 상,하로 이격된 상태로 배치된 가속도계(30)에 의해 감지되며, 감지된 시간이 측정된다. 수직하게 상,하로 이격 배치된 가속도계(30) 간의 거리를 알고 있고, 각각의 가속도계(30)에서 탄성파를 감지한 시간을 측정을 통해서 알게 되므로, 지반재료 내에서의 탄성파 이동 속도를 알 수 있게 되고, 이를 이용하여 지반재료의 탄성계수 및 최대탄성계수를 알게 된다. 탄성판 이동 속도로부터 탄성계수와 최대탄성계수를 산정하는 공식 및 방법은 이미 공지된 것이므로 이에 대한 설명은 생략한다. The elastic wave applied to the specimen 300 of the ground material flows through the ground material, and the flow of the elastic wave is detected by the accelerometer 30 spaced apart from the outer surface of the membrane 101 by up and down. The time is measured. Since the distance between the accelerometers 30 vertically spaced apart from each other is known, and the time at which the seismographs are sensed by each accelerometer 30 is measured through measurement, the velocity of the seismic waves in the ground material can be known. Using this, the elastic modulus and the maximum modulus of elasticity of the ground material are known. Since the formula and method for calculating the elastic modulus and the maximum elastic modulus from the elastic plate moving speed are well known, the description thereof will be omitted.

이와 같이 본 발명에 따른 시편조립체(1)를 이용하여 삼축압축시험용 시편을 만들어서, 공지의 삼축압축시험기를 이용하여 삼축압축시험을 수행하게 되면, 지반재료에 탄성파를 가하여 그 전파속도를 측정할 수 있게 되고, 이를 통해서 통상의 지반재료의 특성 값은 물론이고 지반재료의 최대탄성계수도 용이하게 측정할 수 있게 된다. As described above, when the specimen for triaxial compression test is made using the specimen assembly 1 according to the present invention, and the triaxial compression test is performed using a known triaxial compression tester, the propagation speed can be measured by applying an elastic wave to the ground material. Through this, it is possible to easily measure the maximum elastic modulus of the ground material as well as the characteristic value of the conventional ground material.

특히, 본 발명에서는 탄성파를 발생시키는 가진장치(20)가 상부캡의 오목한 부분에 위치하고 있고, 탄성파를 측정하는 가속도계(30)가 맴브레인(101)의 외면에 구비되어 있으므로, 하중 재하시 이러한 가진장치(20)와 가속도계(30)의 설치로 인한 어떠한 방해나 지장도 발생하지 않게 되며, 지반재료에도 전혀 손상을 주지 아니하게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 자갈, 쇄석 등과 같이 입자가 큰 대입경의 조립 지반재료에 대해서도 지반재료의 손상이나 파괴 없이 삼축압축시험을 수행하면서 탄성계수 및 최대탄성계수를 용이하게 측정할 수 있게 된다.
In particular, in the present invention, since the excitation device 20 for generating the acoustic wave is located in the concave portion of the upper cap, and the accelerometer 30 for measuring the elastic wave is provided on the outer surface of the membrane 101, such excitation device under load 20 and no interference or interference due to the installation of the accelerometer 30 will not occur, and will not damage the ground material at all. Therefore, according to the present invention, the elastic modulus and the maximum modulus of elasticity can be easily measured while performing triaxial compression tests on the granulated ground material having a large particle size such as gravel and crushed stone without damaging or destroying the ground material.

1: 시편조립체
20: 가진장치
30: 가속도계
101: 맴브레인
102: 상부캡
103: 페데스탈1: Specimen Assembly
20: excitation device
30: accelerometer
101: membrane
102: upper cap
103: pedestal

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 삼축압축시험 방법으로서,
원기둥 형상의 지반재료 공시체(300)의 외면을 맴브레인(101)으로 감싸고, 하중재하장치(202)로부터의 재하력이 가해지는 상부캡(102)을 상기 지반재료 공시체(300)의 상면과 밀착하도록 상기 맴브레인(101)의 상단에 씌우도록 설치하고, 상기 맴브레인(101)의 하단을 페데스탈(103)로 폐쇄한 상태로 삼축압축시험용 시편(100)을 제작하되, 상기 상부캡(102)에는 탄성파를 발생시키는 가진장치(20)가 구비되어 있는데, 상기 상부캡(102)은, 맴브레인(101)의 상단 단면을 폐쇄하는 원형의 마감판(1022)과, 상기 마감판(1022)의 가장자리에 링형태로 형성되는 지압부(1023)로 이루어져서, 상기 지압부(1023)의 중앙부분이 오목하게 파인 부분이 오목부(1021)를 이루고 있으며, 상기 오목부(1021)에서 상기 마감판(1022)에는 오목한 끼움구멍이 형성되어 있고, 상기 가진장치(20)는, 탄성파를 발생시키는 가진부(21)와, 상기 가진부(21)로부터 하향 돌출되어 상기 마감판(1022)에 끼워져 상기 가진장치(20)를 고정시키는 돌출부(22)로 이루어져 있어서, 상기 돌출부(22)가 상기 마감판(1022)의 끼움구멍에 끼워지는 형태로 고정됨으로써 상기 가진장치(20)가 상기 오목부(1021)에 위치하며, 탄성파를 감지하는 복수개의 가속도계(30)가 상기 맴브레인(101)의 외면에서 맴브레인(101)의 길이 방향으로 상, 하의 이격된 위치에서 맴브레인(101)의 원주를 따라 부착 설치되어 있도록 삼축압축시험용 시편(100)을 제작하는 단계;
제작된 삼축압축시험용 시편(100)을, 압력매체(201)가 담겨있는 압력챔버(200) 내에 수직하게 배치한 후, 하중재하장치(202)로 상기 상부캡(102)의 상면을 가압하는 단계;
상기 돌출부(22)가 상기 마감판(1022)의 끼움구멍에 끼워져 가진장치(20)가 고정된 상태에서, 상기 가진장치(20)의 가진부(21)가 진동하여 탄성파를 발생시켜서, 지반재료 공시체(300)의 상면과 직접 접촉하고 있는 상부캡(102)의 마감판(1022)을 통해서 지반재료에 탄성파를 가하는 단계; 및
지반재료에 가해져서 지반재료를 통해서 흐르는 탄성파를 맴브레인(101)의 외면에서 상,하로 이격된 상태로 배치된 복수개의 가속도계(30)에 의해 감지하여, 각각의 가속도계(30)에서 탄성파를 감지한 시간을 측정하는 단계를 포함으로써,
지반재료 내에서의 탄성파 이동 속도 및 지반재료의 탄성계수 및 최대탄성계수를 측정하는 것을 특징으로 하는 지반재료의 삼축압축시험 방법. As a triaxial compression test method,
The outer surface of the cylindrical ground material specimen 300 is wrapped in the membrane 101, and the upper cap 102 to which the loading force from the loading device 202 is applied is in close contact with the upper surface of the ground material specimen 300. It is installed to cover the top of the membrane 101, and the specimen 100 for triaxial compression test while producing a closed state of the lower end of the membrane 101 with a pedestal (103), the upper cap 102 to the elastic wave The excitation device 20 is provided, the upper cap 102 is a circular closing plate 1022 for closing the top end surface of the membrane 101, and a ring shape at the edge of the closing plate 1022 Consisting of the acupressure portion 1023 is formed, the central portion of the acupressure portion 1023 is concave to form a concave portion 1021, the concave portion 1021 in the concave plate 1022 is concave A fitting hole is formed, and the excitation device 20 is elastic And a protrusion 22 for protruding downward from the excitation part 21 and fitted into the closing plate 1022 to fix the excitation device 20. Is fixed to the fitting hole of the closing plate 1022, the excitation device 20 is located in the concave portion 1021, a plurality of accelerometers 30 to detect the acoustic wave the membrane 101 Manufacturing a specimen for triaxial compression test 100 to be attached along the circumference of the membrane 101 at positions spaced up and down in the longitudinal direction of the membrane 101 at the outer surface of the outer surface of the membrane 101;
After the prepared triaxial compression test specimen 100 is placed vertically in the pressure chamber 200 containing the pressure medium 201, pressurizing the upper surface of the upper cap 102 with a load device 202 ;
In the state where the protrusion 22 is fitted into the fitting hole of the closing plate 1022 and the excitation device 20 is fixed, the excitation part 21 of the excitation device 20 vibrates to generate an elastic wave, and the ground material Applying a seismic wave to the ground material through the closing plate 1022 of the upper cap 102 in direct contact with the upper surface of the specimen 300; And
The seismic waves applied to the ground material and flowing through the ground material are sensed by the plurality of accelerometers 30 arranged up and down spaced apart from the outer surface of the membrane 101, and the seismic waves are detected by the respective accelerometers 30. By measuring the time,
A method of triaxial compression testing of ground materials, characterized by measuring the velocity of seismic movement in the ground material, and the elastic and maximum modulus of elasticity of the ground material. 삭제delete
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