외도계 시험

Oedometer test
케임브리지 대학교의 두 외도계

외도계 테스트는 토양의 응집 특성을 측정하는 지질공학과에서 수행하는 지질공학의 일종이다. 외도계 테스트는 토양 샘플에 다른 하중을 가하고 변형 반응을 측정하여 수행된다. 이러한 시험의 결과는 현장의 토양이 효과적인 응력의 변화에 반응하여 어떻게 변형될 것인지를 예측하는 데 사용된다.

외도계 테스트는 현장에서 경험하는 1차원 변형과 배수 조건을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 외도계 시험에서 토양 샘플은 일반적으로 지름 대 높이 비율이 약 3:1인 원형 디스크다. 견본은 토양 표본의 횡방향 변위는 방지하지만, 적용된 하중의 변화에 따라 표본이 수직으로 팽창하거나 압축될 수 있는 강체 구속 링에 고정되어 있다. 알려진 수직 응력은 일반적으로 자유 중량과 레버 암을 사용하여 표본의 상단 및 하단 면에 적용된다. 적용된 수직 응력이 변화하며 표본 두께의 변화를 측정한다.

물에 포화된 시료의 경우 다공성 돌을 시료 상·하단에 올려 수직 방향으로 배수할 수 있도록 하고 시료 전체를 물에 담가 건조하지 않도록 한다. 포화 토양 샘플은 응집 현상을 보이며, 그 결과 토양의 부피가 점진적으로 변화하여 가해진 구속 응력 변화에 지연 반응을 보인다. 이는 일반적으로 외도계에서 완료하는 데 몇 분 또는 몇 시간이 걸리고 시간에 따른 표본 두께의 변화를 기록하여, 토양의 응집계수와 투과도를 측정한다.

어원

"oedometer"(/iˈdɒmɪtər/e-DO-mi-tər, 때때로 /oʊdɒmɪtər/oh-DO-mi-trr)라는 단어는 고대 그리스어 οδδδΔΩ(oidéo, "woidéo")에서 유래한 것으로 영어 단어 오이데마도 생겨났다.[1]

이는 차량이 주행하는 거리를 측정하는 장치를 가리키는 고대 그리스어 Δδς(hodos,"경로")에서 파생된 유사하지만 관련이 없는 단어"주행 기록계"와 혼동해서는 안 된다.[2]

역사

통합 실험은 1910년 프런타드에 의해 처음 수행되었다. 얇은 표본(두께 2in, 지름 14in)을 잘라 밑면이 구멍이 난 금속 용기에 넣었다. 그리고 나서 이 샘플은 피스톤을 통해 점진적으로 적재되었고, 각 증분 후에 평형에 도달할 수 있었다. 점토가 마르지 않도록 습도가 높은 방에서 테스트를 했다.[3]

Karl von Terzaghi는 1919년 이스탄불의 Robert College에서 통합 연구를 시작했다.[3] 이러한 실험을 통해 테르자기는 1923년에 출판된 그의 통합 이론을 발전시키기 시작했다.

매사추세츠 공과대학교는 초기 통합 연구에 중요한 역할을 했다. 테르자히와 아서 카사그랑데는 둘 다 1925년부터 1929년까지, 그리고 1926년부터 1932년까지 M.I.T - Terzaghi에서 시간을 보냈다. 그 기간 동안, 통합 시험을 위한 시험 방법과 기구가 개선되었다.[4] Casagrande가 외도계 시험 기법에 기여한 바는 자연 토양 표본의 사전 응고 압력을 추정하는 "Casagrande 방법"을 포함한다.[5] 1940년대에 MIT에서 도널드 테일러에 의해 연구가 계속되었다.[6]

영국표준연구소와 ASTM은 모두 외도계 시험의 표준화된 방법을 가지고 있다. ASTM D2435 / D2435M - 11은 증분 하중에 의한 외도계 시험을 다룬다. 또한 ASTM D3877, ASTM D4546 및 AASHTO T216은 토양의 연결 특성 결정을 위한 기타 유사한 시험을 수행하기 위한 관련 절차를 제공한다.[7] BS 1377-5:1990은 외도계 시험과 관련된 영국 표준이다. 더 넓은 BS 1377 시리즈는 다양한 지질학적 조사를 위한 표본 준비와 관련된 배경 정보와 모범 사례 조언도 제공한다.[8] 또한 외도계 시험에 관한 두 가지 ISO 표준이 있다: 증분 부하 외도계 시험에 관한 ISO 17892-5:2017;[9] 그리고 BS EN ISO 17892-11:2019는 포화 샘플에 대한 외도계 시험을 포함한 토양 투과성 시험의 다양한 방법을 다룬다.[10]

장비

케임브리지 대학교에서 분해된 두 개의 외도계

오이디미터는 기본적으로 토양 샘플을 고정하는 "결합 세포"와 시료 위에 알려진 압력을 가하는 메커니즘, 시료 두께의 변화를 측정하는 기구 등 세 가지 요소로 이루어져 있다.[11]

외도계 테스트를 수행하는 데 필요한 장비를 "외도계 테스트 세트"라고 부르기도 한다. 외도계 실험실의 일반적인 재고 목록은 다음을 포함한다.[12]

  • 1 x 벤치
  • 외도계 3 x
  • 셀 3개(50mm 또는 63.5mm 또는 75mm)
  • 아날로그 또는 디지털 다이얼 게이지 3개
  • 1 x 중량 세트

응집세포는 시험 중 토양 표본을 보관하는 외도계의 부분이다. 연결 셀의 중심에는 토양 샘플이 고정되는 샘플 링이 있다. 표본고리는 전형적으로 쿠키커터처럼 생겼으며 한쪽은 날카로운 가장자리를 가지고 있기 때문에 이 고리는 더 큰 자연토양의 표본토양을 잘라내는 데 사용될 수 있다. 견본 고리에 아늑하게 맞는 다공성 돌 두 조각은 기계적으로 토사 표본에 물을 빼내면서 토사 표본에 물을 공급한다. 이들 부품은 모두 대형 실린더에 장착되며, 부품의 정렬을 보장하기 위한 홈이 있고, 외부 배관에 급수 및 배수를 제공한다. 단단한 하중 캡은 토양 샘플 위에 위치하여 토사에 압축 하중을 가한다.[11][13]

외도계의 하중 메커니즘은 알려진 압축 하중을 적용하며, 따라서 지름이 고정된 이후 알려진 압축 응력을 토양 샘플에 적용한다. 대부분의 외이도계는 레버 암과 프리 웨이트 세트로 이것을 성취한다: 프리 웨이트는 알려진 중력 부하를 제공하고 레버 암은 그 부하를 곱하여 토양 샘플로 전달한다.[14]

시험절차

Alan Bishop이 개발한 증분 적재 프레임의 개략도

통합 특성을 측정하기 위해 사용되는 많은 외도계 테스트가 있다. 가장 일반적인 유형은 증분 하중(IL) 시험이다.[15]

시료준비

시험은 방해받지 않는 시료에서 제조된 시료를 대상으로 실시한다. 가장자리가 날카로운 뻣뻣한 폐쇄 고리는 더 큰 흙 덩어리에서 직접 흙 샘플을 자르는 데 사용된다. 과도한 토양은 조심스럽게 조각하여 지름 대 높이 비율이 3 이상인 표본을 남겨둔다. 다공성 돌이 시료 상단과 하단에 배치되어 배수를 제공한다. 그런 다음 상부 다공성 돌 위에 단단한 하중 캡을 놓는다. 포화 토양 시료의 경우 시료가 마르지 않도록 시료 링 전체를 물에 잠그는 것이 중요하다.[15]

증분부하중

그런 다음 이 어셈블리를 적재 프레임에 넣는다. 액자에 무게를 두고 흙에 짐을 싣는다. 시료 압축은 다이얼 표시기에 의해 시간에 따라 측정된다. 시간 경과에 따른 편향 값을 관찰함으로써 표본이 1차 통합의 끝에 도달했을 때를 결정할 수 있다. 그리고 나서 또 다른 하중이 즉시 흙 위에 놓이고 이 과정이 반복된다. 상당한 총 하중이 가해진 후에 표본의 하중은 점진적으로 감소한다. 1/2의 하중 증가 비율을 사용하면 토양에 대한 보이드 비와 유효 응력 사이의 관계를 설명하기에 충분한 데이터 점을 제공한다.[15]

결과.

외데미터 테스트는 엔지니어들에게 테스트 중인 토양에 대한 매우 유용한 데이터를 제공한다.

통합 속성

  • 선입견 굳히기 압력 σ'p[16]
    • 하중에 대한 토양의 뻣뻣한 변형반응과 부드러운 변형반응 사이의 경계를 표시하는 유효응력
    • 일반적으로 과거에 빙하 또는 침식된 층에서 높은 하중을 나타냄
  • 재압축지수R C = Δe/Δlogσ'v[17]
    • 선입견적 압력보다 적은 하중 하에서 토양이 부피(정착)를 변화시키는 방법
    • 언로딩으로 인한 붓기 근사치에 사용 가능
  • 압축지수C C = Δe/Δlogσ'v[17]
    • 선입견적 압력보다 큰 하중의 토양이 부피(정착)를 변화시키는 방법
  • 1차 통합 기간p[18] t
  • 2차α 압축 지수 C = Δe/Δlogt
    • 일정한 하중 하에서 토양이 부피(세틀)를 변화시키는 방법

참고 항목

참조

  1. ^ "oedometer Definition of oedometer in English by Oxford Dictionaries". Oxford Dictionaries English. Retrieved 2019-04-06.
  2. ^ "odometer Definition of odometer in English by Oxford Dictionaries". Oxford Dictionaries English. Retrieved 2019-04-06.
  3. ^ a b 비에룸, 로리츠, 카사그랑드, 아서, 펙, 랠프, 스켈레톤, 알렉. (1960) 토양 역학의 이론에서 실천으로. (p44) 존 와일리 & 선스 주식회사.
  4. ^ 비에룸, 로리츠, 카사그랑드, 아서, 펙, 랠프, 스켈레톤, 알렉. (1960) 토질 역학의 이론에서 실천으로. (p6-7) 존 와일리 & 선스 주식회사.
  5. ^ "Coefficient of Earth Pressure at Rest", Geotechnical Correlations for Soils and Rocks, John Wiley & Sons, Inc., 2018-06-01, pp. 73–75, doi:10.1002/9781119482819.ch8, ISBN 9781119482819
  6. ^ 테일러, 도널드 W. (1942) 의회 통합에 관한 연구 매사추세츠 공과대학교
  7. ^ "ASTM D2435 / D2435M - 11 Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading". www.astm.org. Retrieved 2019-04-07.
  8. ^ "BS 1377-5:1990 - Methods of test for soils for civil engineering purposes. Compressibility, permeability and durability tests – BSI British Standards". shop.bsigroup.com. Retrieved 2019-04-07.
  9. ^ "BS EN ISO 17892-5:2017 - Geotechnical investigation and testing. Laboratory testing of soil. Incremental loading oedometer test". shop.bsigroup.com. Retrieved 2019-04-07.
  10. ^ "BS EN ISO 17892-11:2019 Geotechnical investigation and testing. Laboratory testing of soil. Permeability tests". shop.bsigroup.com. Retrieved 2019-04-07.
  11. ^ a b Sjursen, Morten Andreas; Dyvik, Rune. "Lab Test - Oedometer Test" (PDF). Norwegian Geotechnical Institute. Retrieved 2019-04-14.
  12. ^ "Front Loading Oedometer Test Set". www.cooper.co.uk. Cooper Research Technology. Retrieved 5 September 2014.
  13. ^ "Floating Ring Consolidation Cell". www.humboldtmfg.com. Retrieved 2019-04-14.
  14. ^ "Soil Consolidation - Oedometers". www.pcte.com.au. Retrieved 2019-04-14.
  15. ^ a b c 테르자히, 칼, 펙, 랠프, 메스리, 골람레자(1996) 엔지니어링 실무에서의 토양 역학 (3판) (16조 9항) 와일리-인터사이언스
  16. ^ 테르자히, 칼, 펙, 랠프, 메스리, 골람레자(1996) 엔지니어링 실무에서의 토양 역학 (제3판. (16.4조) 와일리-인터사이언스
  17. ^ a b 테르자히, 칼, 펙, 랠프, 메스리, 골람레자(1996) 엔지니어링 실무에서의 토양 역학 (제3판. (16조 6항) 와일리-인터사이언스
  18. ^ a b 테르자히, 칼, 펙, 랠프, 메스리, 골람레자(1996) 엔지니어링 실무에서의 토양 역학 (제3판. (16조 7항) 와일리-인터사이언스