Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Development and Application of Penetration Type Field Shear Wave Apparatus

관입형 현장 전단파 측정장치의 개발 및 적용

  • Lee, Jong-Sub (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Univ.) ;
  • Lee, Chang-Ho (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Univ.) ;
  • Yoon, Hyung-Koo (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Univ.) ;
  • Lee, Woo-Jin (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Univ.) ;
  • Kim, Hyung-Sub (Busan New Port North Terminal Project, Samsung Corporation)
  • 이종섭 (고려대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 이창호 (고려대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 윤형구 (고려대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 이우진 (고려대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 김형섭 (삼성물산 건설부문, 부산신항 북컨 2단계 현장)
  • Published : 2006.12.31
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Abstract

The reasonable assessment of the shear stiffness of a dredged soft ground and soft clay is difficult due to the soil disturbance. This study addresses the development and application of a new in-situ shear wave measuring apparatus (field velocity probe: FVP), which overcomes several of the limitations of conventional methods. Design concerns of this new apparatus include the disturbance of soils, cross-talking between transducers, electromagnetic coupling between cables, self acoustic insulation, the constant travel distance of S-wave, the rotation of the transducer, directly transmitted wave through a frame from transducer to transducer, and protection of the transducer and the cable. These concerns are effectively eliminated by continuous improvements through performing field and laboratory tests. The shear wave velocity of the FVP is simply calculated, without any inversion process, by using the travel distance and the first arrival time. The developed FVP Is tested in soil up to 30m in depth. The experimental results show that the FVP can produce every detailed shear wave velocity profiles in sand and clay layers. In addition, the shear wave velocity at the tested site correlates well with the cone tip resistance. This study suggests that the FVP may be an effective technique for measuring the shear wave velocity in the field to assess dynamic soil properties in soft ground.

준설 매립된 연약지반이나 해성 점토의 전단강성 평가는 시료 교란의 영향으로 많은 어려움이 있다. 본 연구는 기존의 현장 전단파 시험들의 몇가지 제약 조건을 극복한 새로운 현장 전단파 시험 장치를 개발하고 적용성에 대하여 기술한 것이다. 장치 설계 고려사항은 교란효과, 트랜서듀서 간의 전기적 간섭, 케이블 사이의 전자기 커플링, 자체음향 차단, 전단파의 이동 간격 유지, 트랜서듀서의 회전, 프레임(frame)을 통한 파의 직접적 전달, 그리고 트랜서듀서와 케이블의 보호를 포함한다. 이들 고려사항은 현장과 실내실험을 통하여 지속적으로 개선되었다. 현장 전단파 속도는, 어떠한 역산기법 없이, 전단파의 이동거리와 이동시간으로부터 직접 계산되었다 개발된 현장 전단파 프로브는 깊이 30m까지 적용되었다. 실험결과 현장 전단파 프로브를 이용하여 모래와 점토지반에서 매우 세밀한 전단파 프로파일을 산정할 수 있었다. 또한 실험부지에서 수행된 콘관입실험결과와도 좋은 상관관계를 나타내었다. 본 논문에서 제시된 현장 전단파 프로브는 연약지반의 동적 특성 평가를 위한 현장 전단파 속도 측정에 매우 효과적인 장치임 보여준다.

Keywords

References

  1. 이종섭, 이창호 (2006), '벤더 엘리먼트시험의 원리와 고려사항', 한국지반공학회 논문집, 22(5), pp.47-57
  2. 이창호, 이종섭, 윤형구, 쯩홍꿍, 조태현 (2006), '응력 유도 및 고유이방성에 다른 전단파 속도 특성', 2006 한국지반공학회 논문집, 22(11) pp.47-54
  3. 한국지반공학회 (2006), '지반구조물의 내진설계', 지반공학 시리즈, 구미서관
  4. Ismail, M. A. and Rarnrnah, K. J. (2006), 'A new setup for measuring Go during laboratory compaction', Geotech. Test. J., 29(4), pp.280-288
  5. Kuwano, R. and Jardine R. J. (2002), 'On the applicability of cross-anisotropic elasticity to granular materials at very small strains', Geotechnique, 52(10), pp.727-749 https://doi.org/10.1680/geot.52.10.727.38848
  6. Lee, J. S., Fernandez, A. L., and Santamarina, J. C. (2005), 'S-wave velocity tomography: small-scale laboratory application', Geotech. Test. J., 28(4), pp.336-344
  7. Louie, J. N. (2001), 'Faster, Better: Shear wave velocity to 100meters depth from refraction microtremor arrays', Bulletin of Seismoloical Society of America, 91(2), pp.347-364 https://doi.org/10.1785/0120000098
  8. Luke, B. A. and Stokoe, K. H. II (1998), 'Application of SASW method underwater', J. Geotech. Geoenviron. Eng., ASCE, 124(6), pp.523-53I https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(1998)124:6(523)
  9. Nazarian, S. and Stokoe, K. H. II (1984), 'In situ shear wave velocities from spectral analysis of surface wave', Proc. 8th Conf On Earthquake Eng., San Francisco, pp.31-38
  10. Park, C. B., Miller, R. D., and Xia, J. (1999). 'Multichannel analysis of surface waves(MASW)', Geophysics, 64(3), pp. 800-808 https://doi.org/10.1190/1.1444590
  11. Park, H. C. and Kim, D. S. (2001), 'Evaluation of the dispersive phase and group velocities using harmonic wavelet transform', NDT&E Inter. 34. pp.457-467 https://doi.org/10.1016/S0963-8695(00)00076-1
  12. Pennington, D. S., Nash, D. F. T., and Lings, M. L. (1997), 'Anisotropy of Go shear stiffuess in Gault Clay', Geotechnique, 47(3), pp.391-398 https://doi.org/10.1680/geot.1997.47.3.391
  13. Stokoe, K. H. II and Hoar, R. J. (1978), 'Variables Affecting In Situ Seismic Measurements', Proceedings of the Conference on Earthquake Engineering and Soil Dynamics, ASCE Geotechnical Engineering Division, Vol. II, pp.919-939
  14. Shirley, D. J. and Hampton, L. D. (1978), 'Shear wave mea- surements in laboratory sediments', J. Acoustical Society of America, 63(2), pp.607-613 https://doi.org/10.1121/1.381760
  15. Shirley, D. J. (1978), 'An improved shear wave transducer', J. Acoustical Society of America, 63(5), pp.1643-1645 https://doi.org/10.1121/1.381866
  16. Stokoe, K. H. II, Wright, S. G., Bay, J. A., and Rosset, J. M. (1994), 'Characterization of geotechnical sites by SASW method', in Geophysical characterization of sites, ISSMFE Technical committee #10 edited by R. D. Woods, Oxford Publishers, New Delhi
  17. Xia, J., Miller, R. D., and Park, C. B. (1999), 'Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves', Geophysics, 64, pp.691-700 https://doi.org/10.1190/1.1444578
  18. Yamashita, S. and Suzuki, T. (2001), 'Small strain stiffness on anisotropic consolidated state of sands by bender elements and cyclic loading tests', Proc. 15th International Conference of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Istanbul, pp.325-328
  19. Zeng, X. and Grolewski, B. (2005), 'Measurement of Gmax and estimation of $K_o$ of saturated clay using bender elements in an oedometer', Geotech. Test. J., 28(3), pp.264-274