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Liquefaction and post-liquefaction behaviour of a soft natural clayey soil
Kheirbek-Saoud, Siba,Fleureau, Jean-Marie Techno-Press 2012 Geomechanics & engineering Vol.4 No.2
The paper presents the results of identification, monotonous and cyclic triaxial tests on a potentially liquefiable soil from the Guadeloupe island. The material is a very soft clayey soil whose susceptibility to liquefaction is not clear when referring to index properties such as grain size distribution, plasticity, etc. The classifications found in the literature indicate that the material has rather a "clay-like" behaviour, i.e., is not very susceptible to liquefaction, but its properties are very close to the threshold values given by the authors. Cyclic triaxial tests carried out on the material under different conditions show that liquefaction is possible for a relatively important level of cyclic deviator or number of cycles. The second part of the paper is devoted to the study of the recovery of the soil after liquefaction and possibly reconsolidation. For the specimens tested without reconsolidation, that simulated the soil immediately after an earthquake, the recovery is nearly non-existent but the drop in pore pressure during extension results in a small available strength. On the contrary, after reconsolidation, the increase in strength of the liquefied specimens is quite large, compared to the initial state, but with unchanged failure envelopes.
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상대밀도와 반복전단이력의 차이에 의한 모래의 액상화 후 재압축 특성
권영철(Kwon, Youngcheul) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.1
액상화에 의한 지반 파괴는 지반 진동이 발생하는 도중은 물론이고 지반 진동이 종료된 이후에도 크게 발생할 가능성이 있다. 이러한 지반 변형 혹은 파괴 과정 중에는 지반 내에서 과잉간극수압의 재분배가 일어나고, 그 결과 시시각각 흙의 유효응력이 변화하게 된다. 따라서 지진 후 배수 과정에서는 전체 배수량의 변화뿐만 아니라 배수과정에서 흙의 유효응력 변화특성이 매우 중요하다고 생각된다. 본 연구의 주요한 목적은 다양한 비배수 전단이력을 모래에 가한 후 발생하는 체적압축특성, 즉 체적변형률과 평균유효응력의 관계를 밝히는 것이다. 본 연구에서는 모래의 상대밀도와 반복전단이력을 변화시켜가면서 반복전단 삼축압축시험을 실시하고 그 결과를 액상화 후의 재압축 특성에 초점을 맞추어 분석하였다. 시험 결과 모든 경우에서 평균유효응력이 0이 되는 영역에서 체적변형률의 발생이 급증하는 패턴을 보였으며 세립분을 포함하고 있는 풍화토가 보다 완만한 패턴을 보이고 있었다. 또한 반복재하에 의한 액상화 후의 압축특성은 누적 손실에너지와 최대전단변형률에 크게 의존하고 있으며 이러한 경향은 상대밀도나 재하이력 및 흙의 종류에 관계없이 동일한 경향으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 특히 세립분을 포함하는 모래에서는 누적 손실에너지와 최대체적변형률의 일정한 추세선을 확인할 수 있었으나, 표준사와 같은 입도가 균등한 흙에서는 팽창 특성에 의해 유효응력이 일시적으로 상승하면서 통일성 있는 관계로 파악하기 어려웠다. Ground failure by liquefaction can occur not only during shaking but also as the result of the post-liquefaction process after an earthquake. During the process of ground deformation and failure, excess pore water pressure in soil is redistributed, which can then lead to changes in the effective stress of soils. Therefore, in order to provide a further understanding of the phenomenon, we have to estimate the properties of effective stress during the recompression process in post-liquefaction as well, not only the total amount of pore water drained. The primary objectives of this study are to determine and compare the recompression properties in the post-liquefaction process in terms of the relationship between volumetric strains and mean effective stresses under the various conditions of relative density and shear stress history. In all experimental cases, the volumetric strains increase greatly in the low effective stress level, almost to the zero zone, and granite soil, which has fine grains, undergoes gradual changes in the relationship between volumetric strains and mean effective stresses compared with fine sand. And, we can also find that recompression properties in the post-liquefaction process by cyclic loading depend highly on the dissipation energy and maximum shear strain, and this fact can be obtained in all cases regardless of the existence of fine content, relative density, and loading history. Especially, granite soil having fine grains can be defined uniformly in the relationship between dissipation energy and maximum volumetric strain, while fine sand cannot be so uniformly defined.
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액상화 후 잔류전단변형률이 체적변형률과 유효응력 관계에 미치는 영향
권영철(Kwon Youngcheul) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.11
액상화에 의해 발생되는 피해의 상당 부분은 반복전단과정에서 발생한 과잉간극수압이 소산되면서 지표에 나타나는 침하에서 유발된다. 그러나 지반은 매우 복잡한 구조로 되어 있기 때문에 침하는 균등하게 발생하지 않으며 대부분 부등 침하의 형태로 발생되게 된다. 일반적으로는 이러한 잔류전단변형률이 없는 상태에서 재압밀을 수행하지만 현실적으로는 잔류전단변형이 남아있는 것이 자연스러운 현상이라는 인식과 함께 다양한 다이레이턴시 특성하에서 발생되는 액상화 후 재압밀에 대한 고찰이 거의 이루어지지 않았다는 점에 주목하여 본 연구에서는 잔류전단변형률이 액상화 후 재압밀과정에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 변형률 제어에 기반을 둔 시험장치와 간극수의 배수를 정밀 제어할 수 있는 체적변형률 제어장치를 이용하여 세립분을 포함하고 있지 않은 표준사와 세립분을 포함한 풍화토에 대한 일련의 삼축압축시험을 실시하였고 그 결과를 고찰하였다. 결과 표준사의 경우에는 상대적으로 잔류전단변형률이 액상화 후 체적압축특성에 미치는 영향이 작았으나 풍화토의 경우에는 유효응력-체적변형률 관계곡선이 잔류전단변형률이 클수록 하방에 위치하였으며 곡선의 형상에도 영향을 미치고 있었고 대체적으로 응력 수준이 낮은 배수 초기에 체적변형률이 급증하며 유효응력 증가에도 거의 체적변형은 일어나지 않고 있다. 액상화에 의한 침투유동파괴가 낮은 응력 수준에서 발생된다는 점을 고려하면 이러한 관계 곡선의 형상은 매우 중요한 의미를 갖는다. The settlements by liquefaction seldom occur uniformly because of soil homogeneity, however differential settlements are major cause of the damages to structures. From the past researches, author paid attention to the fact that stress history during undrained cyclic shear process affects greatly on the volumetric strains of the post-liquefaction. Therefore, the effect of the residual shear strain in cyclic shear process was examined in this study. The experiment apparatus based on strain control with volumetric strain control device was used for the study to investigate the effect of the residual strain on the relationship between volumetric strain and effective stress of clean and granite sandy soil. It could be seen an insignificant difference in the volumetric strain after liquefaction under various residual shear strain conditions in the case of clean sand. On the other hand, in granite sandy soil, the volumetric strain after liquefaction was small when the lower level of the residual shear strain was applied. And, the residual shear strain during cyclic shear affected the shape of the relation curve between effective stress and volumetric strain as well.
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강병희,박근보,강대성 한국지반공학회 2000 한국지반공학회논문집 Vol.16 No.5
보통으로 다져진(Dr=50%)실트질 모래의 액상화 후의 비배수정적거동과 이에 대한 압밀응력비의 영향에 관해서 연구하기 위하여 4가지 압밀응력비(σhc'/σVC'=1.0,0.7,0.55,K0)로서 압밀시킨 공시체를 액상화 전후상태에서 비배수 삼축시험을 수행하였다. 연구결과 액상화를 경험하지 않은 실트질 모래의 p'-q좌표상의 상전이선과 파괴선은 모두 구속압밀응력과 압밀응력비의 크기에 관계없이 각각 원점을 지나는 하나의 직선으로 나타난다. 또한 상정이전단저항은 구속응력이 클수록 증가하난 동일한 구속응력하에서는 압밀응력비와는 관계없이 거의 동일한 값을 갖는 경향을 나타낸다.
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강병희,박근보,서명하 한국지반공학회 2000 한국지반공학회논문집 Vol.16 No.5
보통으로 다져진 실트질 모래(Dr=50%)에 대한 액상화 전후 상태에서의 반복하중에 의한 동적거동을 연구하기 위하여 몇가지의 압밀응력비로서 압밀시킨공시체에 대해서 일련의 일련의 반복삼축시험을 수행하였다. 연구결과로서 압밀응력비가 액상화거동에 미치는 영향을 나타내었으며 또한 액상화 전후의 동적거동을 비교하였다. 그리고 액상화 후의 거동은 선행액상화시의 응력반전여부에 의해서 절대적으로 좌우된다는 사실을 보여주고 있다. 결론적으로 액상화를 경험한 공시체의 액상화저항은 액상화를 경험하지 않은 공시체에 비해서 이방압밀의 경우에는 높고 등방압밀의 경우에는 낮다.
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