표준관입시험 활용법 개선 연구, 2002(연구) : (Normalizations of the Standard Penetration Test)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research is to find out and solve many problems concerned with the standard penetration test. Four main topics of the research were selected. 1) Introductions of the energy efficient concept into the N-values. N-values should satisfy the internationally accepted criteria through proper corrections. 2) Improvements of various testing environment including the equipment and devices to get better results of the N-value. 3) Correlations between N-values and results from other field tests(static cone penetration test, field vane shear-test, and etc.). 4) Modifications of the technical manual on the site investigations. Literature reviews on the SPT, field proof tests to measure the energy ratio of the falling hammer according to the type of equipment, analyses of the dynamic characteristics of the wave induced by hammer striking, and the planning of making prototypes of the testing devices were carried out in the this years.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 이러한 문제의식에서부터 출발하여, 수십년 동안 축적된 전세계의 SPT 관련 연구 및 활용 성과 집약과 최신 연구 동향 파악, 국내 SPT 결과의 대대적 검증 작업, 관련 시험장비의 개량과 시험 환경 개선 등을 통해 1) N 값의 신뢰성 확보를 위한 표준관입시험 수행 환경 개선, 2) 국제적 기준에 부합한 N 값 적용, 3) 지반조건·조사목적별 표준관입시험의 대안 제시 등을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 사용 중인 표준관입시험 장비 현황을 조사하고, N 값의 반복성, 재현성 검증을 위한 현장검증시험을 통해 시험 영향요인별 해머의 낙하에너지 효율을 조사 및 분석하며, 또한 표준관입시험의 동적응답특성을 조사할 계획이다. 또한 N 값의 용도, 설계 적용 기법, 경험식을 조사하고 검증하며, N 값의 보정 방안을 제시하고, 시험장비의 개량을 위하여 장치 자동화 방안을 연구하고 장비 및 시험자에 대한 세부 품질기준 작성할 것이다. 표준관입시험의 대안을 제시하기 위하여 N 값의 유효 범위 및 한계를 설정하고, 다른 현장시험 결과와의 비교를 통해 상관성을 분석하고자 한다. 이를 통해 고속도로 건설공사시 지반조사와 관련된 제반 기준과 시방을 개선하고 정비할 것이다. 당해년도에는 표준관입시험과 관련한 기존 연구성과들과 문헌자료들을 정리하고, 국내에서 사용중인 장비들을 조사하였으며, 도넛해머 시스템과 자동해머 시스템의 에너지 효율을 측정하기 위한 현장 검증시험을 수행하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론
• 1.1 연구 배경과 목적
• 1.2 연구 내용과 방법
• 제2장 표준관입시험의 개요
• 2.1 정의와 수행 방법
• 2.2 시험의 역사
• 2.3 시험규격
• 2.4 SPT해머의 에너지
• 2.4.1 해머의 낙하에너지
• 2.4.2 해머 에너지 산정 방법
• 2.4.3 힘-속도 적분방법 (FV integration method)
• 2.4.4 해머 에너지 효율에 대한 영향인자.
• 2.4.5 기존 연구 성과
• 2.5 N값의 이용
• 2.5.1 N 값과 지반정수의 경험적 상관관계
• 2.5.2 N-값과 기초의 지지력
• 2.5.3 액상화 예측
• 제3장 표준관입시험 장치의 분류
• 3.1 개요
• 3.2 시험에 사용하는 장비의 제원
• 3.2.1 시추 장비
• 3.2.2 해머 및 낙하 타격 시스템
• 3.2.3 샘플러(split spoon sampler)
• 3.3 국내 사용 중인 표준관입시험장비의 분류
• 3.4 자동화 시험장비 개발
• 3.4.1 개발 목표
• 3.4.2 기존 특허 분석
• 3.4.3 자동 SPT장비 시제품 1호기 개발
• 3.4.4 자동 SPT 장비 시제품 2호기 개발
• 3.5 에너지효율측정장비 제작
• 3.5.1 현 장비 구성 및 문제점
• 3.5.2 에너지 효율 측정장비 개선 방향
• 제4장 N 값 검증을 위한 현장시험
• 4.1 시험 목적과 개요
• 4.2 시험 조건과 현황
• 4.2.1 해머의 타격에너지 평가
• 4.2.2 지반조사
• 4.2.3 시험지역별 현황
• 제5장 N 값 검증을 위한 현장시험
• 5.1 장비별 해머의 타격에너지비 산정
• 5.1.1 로프-풀리식 도넛해머(RD)
• 5.1.2 강선-윈치식 도넛해머(WD)
• 5.1.3 걸쇠식 도넛해머(TD)
• 5.1.4 로프-풀리식 안전해머(RS)
• 5.1.5 체인식 자동해머(CA)
• 5.1.6 기어식 자동해머(GA)
• 5.1.7 개발한 자동해머(Auto SPT)
• 5.2 영향요인별 해머의 타격에너지 분석
• 5.2.1 해머의 종류 및 낙하방법별 분석
• 5.2.2 롯드 길이별 분석
• 5.2.3 앤빌 크기별 분석
• 5.2.4 로프 종류별 분석
• 5.2.5 로프 감은 횟수별 분석
• 5.2.6 2차타격의 영향 분석
• 5.2.7 타격속도의 영향
• 5.2.8 에너지비 산정방법별 분석
• 5.2.9 장비별 롯드 에너지 비
• 5.3 장비별 해머의 낙하속도와 동적효율
• 5.3.1 로프-풀리식 도넛해머(RD)
• 5.3.2 로프-풀리식 안전해머(RS)
• 5.3.3 개발한 자동해머해머(Auto SPT)
• 5.3.4 동적효율
• 5.3.5 반복·재현성 분석
• 제6장 지반조건을 고려한 N 값의 특성분석
• 6.1 개요
• 6.2 지반조사 결과
• 6.2.1 김제지역
• 6.2.2 여주지역
• 6.2.3 유성지역
• 6.3 N값과 지반조사결과와의 상관성
• 제7장 표준관입시험의 동적 특성
• 7.1 개요
• 7.2 SPT수행시 파의 거동
• 7.2.1 개념적 파의 거동
• 7.2.2 동적 지반 모델
• 7.3 파동방정식 지반정수 획득절차
• 7.3.1 순차탐색 절차
• 7.3.2 포인트 매칭 절차
• 7.3.3 개선 절차
• 7.4 예제 해석
• 7.5 프로그램 개발
• 7.5.1 프로그램의 개요
• 7.5.2 사용환경
• 7.5.3 프로그램 특징 및 사용순서
• 7.6 이후 계획
• 제8장 N-값의 보정
• 8.1 N-값에 영향을 미치는 요인
• 8.2 N-값의 보정 방법
• 8.2.1 보정 목적 및 대상
• 8.2.2 보정계수
• 제9장 표준관입시험 세칙 제안
• 9.1 개요
• 9.1.1 범위(scope)
• 9.1.2 용어 정의(terms and definitions)
• 9.2 장비(equipment) 기준
• 9.3 시험 절차
• 제10장 결론 및 이후 계획
• 참고문헌