바람 모래는 자연 상태에서 느슨하며, 엔지니어링 성능이 낮고 지지력이 낮으며 탄성 계수가 작습니다. 압축 후 강도가 증가하고 탄성 계수가 크게 증가합니다. 이러한 이유로 공학 실무에서는 사막 바람 모래의 이러한 특성을 활용하여 다짐 공사를 통해 자연 현장의 강도와 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 바람의 모래에 대한 다짐시험을 실시하고, 건설에 반드시 필요한 공정변수인 최대 건조밀도와 최적의 수분함량을 시험을 통해 구합니다. 이를 위해 바람에 의한 모래 압축 테스트가 수행되었습니다.
(1) 테스트 방법
다짐 테스트는 "지반공학 테스트 방법 표준"(GB/T 50123-1999) 및 산업 표준 "지반공학 테스트"를 기반으로 합니다. 규정(SL 237-1999)의 "압축 테스트(규정 포함)"(SL 237-20011-1999)에서는 최대 건조 밀도와 최적의 수분 함량을 결정해야 합니다. 무거운 압축 시험 방법을 사용합니다. 다짐기는 Nanjing Soil Instrument Factory Co., Ltd.의 JDS 3 표준 휴대용 다짐기를 채택합니다. 다짐기의 주요 구성 요소의 치수 및 사양은 표 3.7에 나와 있습니다.
표 3.7 다짐기구 주요 구성품의 치수 및 규격
(2) 시험결과 및 분석
강다짐 시험 결과를 나타내었다. 실제 테스트 곡선은 그림 3.18에 나와 있습니다.
표 3.8 바람 모래의 표준 무거운 다짐 테스트 결과
그림 3.18 바람 모래의 무거운 다짐 테스트 곡선
표 3.7과 그림 3.18을 분석하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
1) Mu Us 지역 바람모래의 최적 수분 함량은 약 14%이고, 최대 건조 밀도는 1.73g/cm3입니다.
2) 분말 및 점토 토양과 비교할 때 바람 모래의 압축 특성은 두 개의 피크로 상당히 다릅니다. 수분 함량이 0에 가까울 때 최고값을 갖습니다. 이후 수분함량은 증가하고, 최소건조밀도가 나타날 때까지 건조밀도는 감소한다. 이후 최적의 수분함량에 해당하는 최대 건조밀도에 도달할 때까지는 수분함량이 증가함에 따라 건조밀도가 증가하다가, 이후 수분함량이 증가함에 따라 건조밀도는 감소하게 된다. 이는 바람 모래가 최적의 수분 함량 하에서 건식 압축과 포화 압축이라는 두 가지 특성을 가지고 있음을 보여줍니다.
3) 바람모래의 최소건조밀도(l.63g/cm3)는 최대건조밀도(l.729g/cm3)의 94.3%에 도달할 수 있으며, 곡선은 건조도와 최적습도에 가깝게 압축된다. 함량이 더 가파르고 건조밀도가 크게 변하는 것을 나타내며 공기 건조 및 최적의 수분 함량 조건에서 바람 모래가 더 쉽게 압축됩니다.
4) 바람모래의 최소 건조밀도는 일반적으로 수분함량 6% 내외에서 발생하며, 최대 건조밀도는 수분함량 14% 내외에서 나타난다.
5) 최적의 수분 함량으로 압축된 바람 모래는 입자 배열이 가장 조밀하고 상대 위치가 안정적이며 물 안정성이 좋습니다.
(3) 바람 모래의 압축 메커니즘 분석
분석 결과 바람 모래의 압축 곡선에서 이중 피크의 발생은 주로 내부 마찰과 모세관 현상에 의해 발생하는 것으로 나타났습니다. 바람 모래의 힘은 의사 응집력 및 간극수 침투와 같은 요소와 관련이 있습니다. 건조한 상태에서 바람 모래는 매우 느슨하고 응집력은 0입니다. 이때 압축 작업은 주로 바람 모래의 내부 마찰을 극복하는 것입니다. 망치가 모래 샘플에 떨어지면 모래 층은 진동파의 형태로 전파되는 특정 진동 힘을 받습니다. 모래 샘플은 수직 방향의 힘을 받을 뿐만 아니라 수평 방향에서도 파생되는 힘을 받습니다. 모래 입자가 점프 변위를 일으키게 되면 이러한 변위의 방향은 항상 더 큰 간격이 있는 곳을 향해 전개되어 입자가 재배열되고 점차적으로 압축됩니다. 반면, 바람 모래 입자 사이의 내부 마찰은 상대적으로 작기 때문에 충격 하중을 받을 때 서로 상대적으로 움직이고 압착되고 채워지기 쉽습니다. 따라서 바람 모래는 건조 상태에서 더 큰 건조 밀도를 얻을 수 있으며, 도달 다짐 및 안정성 상태, 즉 첫 번째 피크가 다짐 곡선에 나타납니다. 수분 함량이 적을 때 압축 작업은 내부 마찰을 극복해야 할 뿐만 아니라 모세관력으로 인한 모래 입자 간의 유사 응집력도 극복해야 하며, 건조 상태에 비해 모래 샘플은 쉽게 압축되지 않으며, 건조 밀도가 급격히 떨어지고 최소 건조 밀도에 도달합니다. 수분 함량이 계속 증가함에 따라 바람 모래 입자 사이의 틈은 점차적으로 물로 채워지며, 수분 함량이 증가함에 따라 모세관 효과는 감소하거나 심지어 사라집니다. 동시에 입자 사이의 물 윤활 효과도 점차적으로 사라집니다. 따라서 입자 간의 상대적인 움직임이 더 쉬워집니다.
수분 함량이 최적의 수분 함량에 가까워지면 모래층은 중력이 없는 물로 채워집니다. 이 때 모래 입자에 대한 물의 윤활 효과는 한계에 도달하고 압축 작업에 따라 간극수가 발생합니다. 또한 틈새를 따라 바깥쪽으로 배출됩니다. 이때 침투력으로 인해 모래 입자가 더 조밀해지며 그에 따라 공기가 배출됩니다. 포괄적인 효과로 인해 바람 모래는 최적의 수분 함량에서 최대 건조 밀도 값에 도달하게 됩니다. 수분 함량이 최적 수분 함량을 초과하면 공극 내의 공기가 배출됩니다. 이때 다짐 작업의 일부는 간극 수분 응력에 의해 부담되고 그에 따라 모래 입자 사이의 유효 응력이 감소하여 결과적으로 다짐 작업이 수행됩니다. 바람에 의한 모래의 압축 효과가 좋지 않아 건조 밀도가 감소합니다.
요약하자면, 현재 사막지역의 토목공사에서는 최적의 수분함량과 그에 상응하는 최대 건조밀도를 다짐을 조절하는 지표로 선택해야 하며, 시공 중에 수분함량을 엄격하게 관리하여 압축 효과. 실제 토목공사에 수자원이 부족할 경우 다짐시 최적의 함수율 조건을 달성하는 것은 비경제적이고 비현실적이다. 최적의 수분 함량에 도달할 수 없는 경우 건식 압축을 사용하여 프로젝트 건설 비용을 절약할 수 있습니다.