Development of seismic CPT for shear wave velocity measurement in centrifuge models

Abstract

원심모형시험을 수행 하는 중에 모델 지반의 물성을 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 콘 관입 저항치(qc)와 전단파 속도(Vs)를 한번에 얻을 수 있는 SCPT 시스템을 원심모형시험에 적용하였다. 또한 이 시스템을 검증하기 위해 다음의 세 가지를 고려한 실험을 수행 하였다.

첫째, 굴절경로의 영향을 검증하기 위해 공압 실린더로부터 콘 관입 지점의 수평 거리를 7 cm와 15 cm로 하여 실험을 진행 하였다. 그 결과 15 cm의 경우에 굴절 경로를 고려한 굴절경로법과 굴절 경로를 고려하지 않은 수정간접법의 값이 더욱 크게 나타남을 발견하였다. 그러므로 공압 실린더로부터 콘 관입 지점까지의 거리가 멀어질수록 굴절경로의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었다.

둘째, 전단파의 전달 경로를 검증하기 위해 공압 실린더로부터 콘 관입 지점과 대칭이 되는 지점에 가속도계를 묻어두어 이 두 가지 방법으로 구한 전단파 속도 주상도 결과 값을 비교하였다. 그 결과 값이 거의 일치하는 것을 확인하였다. 이론적으로도 전단파의 전달 매질과 거리가 일치 하므로 이 둘의 결과 값은 같아야 한다. 그러므로 공압 실린더에서 발생된 전단파가 콘을 통해 전달되지 않고, 흙을 통해 전달되었음을 확인 할 수 있었다.

셋째, 본 연구에서 개발한 SCPT 시스템을 통해 얻은 전단파 속도 주상도의 검증을 위하여 오늘날 원심모형시험에 많이 적용되고 있는 BE로부터 얻은 전단파 속도 주상도와 비교를 하였다. 그 결과 깊이에 따른 전단파 속도 증가 경향과 그 값이 거의 일치함을 확인 할 수 있었다.

위에서 언급한대로 SCPT는 한번에 콘 관입 저항치와 전단파 속도를 모두 구할 수 있으며, 4자유도 로봇을 이용하면 원심모형시험 도중 관입 위치를 바꿀 수 있고, 다양한 지반 조건과 다양한 사면 모양에서도 측정할 수 있는 새롭고 적용성이 개선된 원심모형시험에서의 지반 물성 평가기법이 될 것으로 기대된다.