화학적 영향인자를 고려한 접촉면 동적거동 특성 = The characteristics of dynamic behaviors for interface considering chemical influence factors

국문 초록 (Abstract)

최근 우리나라를 비롯하여 전 세계적으로 도시 인구증가와 산업화로 인해 폐기물 매립장 건설이 증가하는 추세이다. 이러한 국내외 매립장 건설 증가와 더불어 매립장 차수시설의 구조적 안정성에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 국내외 대부분 연구는 매립장 차수시설의 안전성을 평가하기 위한 정적 전단시험에 의해 의존하고 있는 실정이다. 이와 같은 정적 전단시험만으로는 매립장 차수시설의 전체적인 해석 및 안정성 평가가 힘들고, 지진시 거동파악이 불가능 하므로 문제점을 야기할 수 있을 것이다. 이에 따라 매립장 차수시설의 평가를 위한 적절한 대책이 필요하다고 판단된다.
본 연구에서는 지금까지의 매립장 차수시설의 해석 및 설계의 문제점을 극복하기 위하여 차수시설 접촉면의 동적 전단거동 특성을 연구하였다. 매립장 차수시설의 안전성은 토목섬유와 흙 사이 전단거동과 강도에 영향을 받는다. 매립장 차수시설 접촉면 전단강도 특성을 실제와 유사하게 규명할 수 있는 다기능 접촉면 전단시험기 (M-PIA; Multi-Purpose Interface Apparatus)를 개발하고, 본 시험기를 통하여 다양한 접촉면 특성을 파악하기 위한 시험을 수행하였다.
매립장 접촉면의 동적 전단거동 특성을 평가하기 위하여 본 연구는 다양한 화학적영향 인자와 하중 등을 바꿔가며 시험을 실시하였다. 이와 같은 조건으로 매립장 접촉면에 거동특성을 분석한 결과 토목섬유와 사질토 접촉면이 근접할 경우 상대변위가 증가하고, 연직하중이 증가함에 따라 전단변형률과 전단응력이 증가하는 경향을 나타내었다. 산성, 염기성의 화학적 영향인자가 접촉면에 가해질 경우 접촉면 전단파괴는 연직하중을 가해지는 전단하중 초기부터 급격한 파괴를 나타내는 경향을 보였다. 따라서, 매립장 차수시설 설계시, 접촉면에 작용하는 연직하중과 폐기물 침출수의 화학적 영향을 중요 설계 변수로서 고려해야 한다고 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the construction of waste landfill is in the increasing trend due to the increase of population in the urban areas and industrialization in the world including Korea. With the increase of the landfill constructions in Korea and overseas, the research on structural stability of the landfill liners is actively being performed. Most of the research in Korea and other countries are depending on the static shear tests to evaluate the safety of landfill liners. This static shear tests may cause many problems as they cannot provide accurate analysis and safety evaluation for the landfill liners. Therefore, it is believed proper measures are necessary for evaluation of the landfill liners.
In this study, the characteristics of the dynamic shear behavior of the contact surface in the current landfill liners were studied to overcome the problems related to the analysis and design of landfill liners. As the safety of the landfill liners are affected by the shear behavior and shear strength between the geosynthetics and soil, a Multi-Purpose Interface Apparatus (M-PIA) was developed to examine the shear strength characteristics of the contact surface in the landfill liners in a similar way to the reality, and experiments were conducted using the apparatus to evaluate the characteristics of various contact surfaces.
To evaluate the characteristics of the dynamic shear behavior of the landfill surfaces, experiments were performed with various chemical factors and loadings in this study. The analysis results of the behavior characteristics of the landfill contact surfaces in the condition mentioned above, showed that the relative displacement increases as the contact surfaces of geosynthetics and sandy soil are closer. The shear strain and shear stress showed increasing trends with the increase of the vertical load. If chemical factors including acidity and basicity were added to the contact surfaces, the shear fracture at the contact surface showed the trend of rapid fracture from the initial stage of the stress loading when the vertical loading was applied. As a result, we believe the vertical loading applied on the contact surfaces and the chemical effects of the waste leachate should be considered as important design parameters in the design of landfill liners.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 내용 및 방법 2
• 제2장 이론적 배경 3
• 2.1 흙의 전단 특성 3
• 2.2 사질토의 전단 특성 4
• 2.3 접촉면 교란상태의 개념 5
• 2.3.1 교란도함수 7
• 2.4 직접전단 시험 8
• 2.4.1 목적 8
• 2.4.2 흙의 직접전단 시험 8
• 2.4.3 상대밀도 측정 10
• 2.5 화학적 시료 작용 12
• 2.5.1 매립지내의 폐기물의 화학생성 물질 12
• 2.5.2 침출수 12
• 제3장 다기능 접촉면 전단시험 14
• 3.1 시험 계획 14
• 3.1.1 재료의 물리적 특성 14
• 3.1.2 시험장치 18
• 3.1.3 시험조건 20
• 3.1.4 M-PIA 계측기 설치 21
• 3.1.5 시험 과정 및 방법 22
• 제4장 접촉면 전단특성 분석 29
• 4.1 전단시험 결과 29
• 4.1.1 염기성(NaOH) 29
• 4.1.2 중성(Water) 41
• 4.1.3 산성(CH3COOH) 52
• 4.2 화학 인자별 분석 63
• 제5장 결론 68
• 참고 문헌 70