폐기물 매립장의 지반-토목섬유 접촉면에서의 동적 전단거동특성에 관한 연구 :A Study on the Characteristics of Dynamic Shear Behavior at Soil-Geotextile Interface in the Waste Landfill Site

장동인

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자료유형: 학위논문

저자정보: 장동인 (한서대학교, 한서대학교 대학원)

지도교수: 박인준

발행연도: 2021

저작권: 한서대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

2021

폐기물 매립장의 지반-토목섬유 접촉면에서의 동적 전단거동특성에 관한 연구

장동인 건설공학과 2021.01 학위논문

2016

열-화학적 인자를 고려한 복층터널의 지반-토목섬유의 접촉면 전단거동

장동인 , 곽창원 , 박인준 한국터널지하공간학회 논문집 2016.01 학술저널

2015

폐기물 매립장 지반-토목섬유 접촉면의 동적 전단거동 특성

장동인 , 김영준 , 곽창원 외 1명 지반(한국지반공학회지) 2015.06 학술저널

폐기물 매립장 지반-토목섬유 접촉면의 동적 전단거동 특성

장동인 , 김영준 , 곽창원 외 1명 한국지반공학회논문집 2015.04 학술저널

열-화학적 인자를 고려한 폐기물 매립장의 지반- 토목섬유의 접촉면 전단거동 평가

장동인 토목공 2015.01 학위논문

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최근 빠른 속도로 도시화가 진행되고 있으며, 이로 인해 폐기물 매립장 부족 현상에 시달리고 있다. 따라서 해상폐기물 매립장 건설이 해결방안으로 떠오르고 있다. 해상폐기물 매립장은 해일, 조수, 파랑, 지진 등 다양한 외력에 따라 매립지의 안정성이 요구되며, 바다 위에 건설되기 때문에 침출수의 유출이 치명적인 환경오염으로 발전할 수 있다. 그러므로 침출수의 유출을 방지하기 위해 차수기능이 요구된다. 앞서 말한 해상폐기물 매립장의 안전성 및 차수기능을 담당하기 위해 토목섬유를 사용한다. 토목섬유는 침출수로 인한 지반의 오염을 방지할 뿐만 아니라 재료분리 보강 등 안정성의 기능도 포함하고 있다. 토목섬유는 지반과 직접 접촉하여 접촉면을 형성하게 되며, 접촉면은 다양한 조건에 따라 정적 또는 동적인 전단거동을 보인다.
본 연구에서는 해상폐기물 매립장의 지반-토목섬유에 대한 다양한 조건에서의 동적 전단거동을 실험을 통하여 검증하였다. 접촉면의 동적반복하중이 폐기물 매립장의 지반-토목섬유 경계면에 미치는 영향을 분석하기 위해 동적 접촉면 전단시험기를 사용하였다. 시험에 사용한 동적 접촉면 전단시험기는 전단응력-변위의 특성을 분석하는데 특화되었다.
동적 접촉면 전단시험기로부터 획득한 다양한 접촉면의 전단응력-변위 특성은 접촉면의 교란상태를 산정하는 데 이용하였다. 교란상태개념을 이용하여 시험을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 지반-토목섬유의 접촉면에 대한 변위 값을 전단 소성변위 값으로 수정하였으며, 1∼50cycle의 결과 값을 누적하여 산정하였다. 시험을 통해 얻은 전단응력으로부터 1∼50cycle에 대한 진동재하횟수별 교란도함수의 D값을 산정하였으며, D값에 대한 전단소성변형의 상각궤도()를 그래프로 나타내어 다양한 조건의 시험결과를 비교분석 하였다.
해상폐기물 매립장 접촉면의 동적 전단거동 검토를 위하여 사질토의 경우 화학적 영향 인자(pH농도)와 온도(20°, 60°), 수침기간(950일, 60일) 등을 바꿔가며 시험을 실시하였다. 점토의 경우 해수와 담수를 이용하여 수침하였으며, 온도(20°, 60°)별 시험을 실시하였다. 이와 같은 조건으로 매립장 접촉면에 거동특성을 분석한 결과 사질토 점토 모두 온도가 증가함에 따라 전단파괴가 빨리 있어났으며, 사질토와 염기성 점토는 해수에 수침된 시료가 접촉면 초기부터 급격한 파괴를 나타내는 경향을 보였다. 또한, 수침기간이 오래될수록 급격한 전단파괴를 나타내었다. 결론적으로 폐기물 매립장 접촉면에 작용하는 폐기물 침출수의 화학적 영향, 수침기간, 폐기물 부패 시 온도 등을 중요 변수로써 고려해야 한다.

Due to recent rapid urbanization, serious concerns are now being raised about the lack of waste landfill sites. Recently, offshore waste landfills have been gaining more attention as a possible solution to address this issue. Offshore waste landfill sites are required to be stable enough to endure the various external forces, such as those caused by tsunamis, tides, waves, and earthquakes. Also, given that they are built on the sea, building them involves the risk of a leachate leakage, which may lead to a critical environmental disaster. Thus, offshore waste landfill sites must be equipped with a function that can block the water flow to prevent any leachate leakage. The safety and water-blocking function of the offshore waste landfill sites, as mentioned above, are often implemented by the use of geotextiles. Geotextiles are capable of not only preventing the contamination of the soil by leachate leakage but also improving stability, including through reinforcing the material segregation. When applied to offshore waste landfill sites, the geotextiles come in direct contact with the soil to form an interface. This interface exhibits static or dynamic shear behavior according to the various conditions to which it is exposed.
In the present study, the dynamic shear behavior of the geotextile-soil interface in an offshore waste landfill site was experimentally examined under various conditions. A dynamic interface-shear tester was employed to analyze the effect of a dynamic repeated load on the geotextile-soil interface at the offshore waste landfill site. The dynamic interface-shear tester used in the present study was specially designed to analyze the relationship between shear stress and displacement.
Shear stress-displacement relationships were obtained from various interfaces using this dynamic interface-shear tester and were then used to estimate the disturbance state of each interface. Based on the disturbance state concept and the experimentally obtained data, the displacement of the geotextile-soil interface was converted into the plastic shear displacement, and the results were estimated by cumulating all the data obtained from Cycle 1 to Cycle 50. The D value of the disturbance function with respect to the number of vibrational loading cycles (from Cycle 1 to Cycle 50) was estimated based on the experimentally obtained shear stress data, and then the deviatoric plastic strain trajectory() was plotted against the estimated D values to compare the test results obtained in various conditions.
In the case of sandy soil, the dynamic shear behavior of the offshore waste landfill site interface was experimentally examined by varying the different conditions, such as chemical factors (pH concentration), temperature (20℃ and 60℃), and the water-soaking period (950 days and 60 days). In the case of clay, water-soaking was conducted in both seawater and freshwater, and the temperature was set to 20℃ and 60℃. The behavior of the landfill interface was analyzed in the conditions mentioned above. The results showed that, in both sandy soil and clay, the shear failure occurred earlier when the temperature was higher. In the case of sandy soil and alkaline clay, in particular, the specimens soaked in seawater underwent an abrupt failure even from an early stage. Also, the longer the water-soaking period was, the earlier and more abruptly the shear failure occurred. In conclusion, the chemical effect of waste leachate on the landfill interface, the water-soaking period, and the temperature at which waste decays must be thoroughly taken into account as the critical parameters in the process.

#전단응력 #전단파괴 #토목섬유-지반 접촉면 #열-화학적인자 #수침기간

제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 내용 및 방법 2
제 2 장 문헌 연구 4
2.1 시료의 특성 4
2.1.1 사질토 흙의 전단 특성 4 2.1.2 점토의 전단 특성 6
2.2 침출수의 화학적 특성 7
2.2.2 침출수의 발생 7 2.2.2 침출수의 화학적 특성 8
2.3 토목섬유와 폐기물 매립지 10
2.3.1 토목섬유 10 2.3.2 폐기물 매립지 12
2.4 접촉면 교란상태의 개념 15
2.4.1 교란도 함수 16 2.4.2 교란도 함수와전단소성변형률 상각궤도() 17
2.5 접촉면의 정의 19
2.6 젖은 시료 성형 방법 20
제 3 장 접촉면 동적 전단시험 22
3.1 재료의 물리적 특성 22
3.1.1 사질토 시료의 물리적 특성 22 3.1.2 점토시료의 물리적 특성 24
3.1.3 토목섬유 25
3.2 접촉면 동적 전단시험 조건 27
3.2.1 사질토의 시험조건 27
3.2.2 점토의 시험조건 27
3.3 시험 장치 28
3.3.1 시험 과정 및 방법 31
제 4 장 동적 전단시험 결과 분석 35
4.1 사질토 수침기간 950일 시료 전단 시험 결과 36
4.1.1 산성(CH3COOH) 36 4.1.2 중성(Water) 48
4.1.3 염기성(NaOH) 59
4.2 사질토 수침기간 60일 시료 전단 시험 결과 70
4.2.1 산성(CH3COOH) 70 4.2.2 중성(Water) 81
4.2.3 염기성(NaOH) 92
4.3 점토 시료 전단 시험 결과 103
4.3.1 압밀시험 결과 103 4.3.2 온도별 전단 시험 결과 104
제 5 장 결론 109
참고문헌 111
영문초록 114

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