희석성(granular 소재
Dilatancy (granular material)
희석(dilatancy)은 전단변형을 받았을 때 미세한 재료로 관찰되는 부피 변화다.[1][2] 이 효과는 1885년/1886년 오스본 레이놀즈에 의해 과학적으로 처음 설명되었으며 레이놀즈 확장성으로도 알려져 있다.
다른 대부분의 고체 물질과는 달리, 촘촘한 밀도 있는 미세한 물질의 경향은 깎는 대로 팽창(볼륨이 팽창)하는 것이다. 이것은 압축된 상태의 알갱이가 서로 맞물려서 서로 움직일 수 있는 자유가 없기 때문에 발생한다. 스트레스를 받으면 주변 곡물 사이에 레버 움직임이 일어나 물질이 대량으로 팽창하게 된다. 반면에, 세분화된 재료가 매우 느슨한 상태에서 시작할 때, 그것은 전단 밑의 팽창 대신에 계속적으로 압축될 수 있다. 재료의 표본은 그 부피가 증가함에 따라 증가하면 희석제라고 하며, 부피가 감소하면 전단제라고 한다.[5][6]
희석성은 토양과 모래의 공통적인 특징이다. 해변을 걷는 사람의 발 주위에 젖은 모래가 마르는 것처럼 보일 때 그 효과를 볼 수 있다. 발에 의한 변형은 그 밑의 모래를 팽창시키고 모래 속의 물이 움직여 곡물 사이의 새로운 공간을 채운다.
레이놀즈 희석성 개념은 피터 월터 로에 [de] 의해 지질공학자 분야에 도입되었으며,[7] 토양역학이라는 보다 광범위한 주제에 속한다.
현상
희석 현상은 고밀도 모래 표본에 대한 배수 단순 전단 시험에서 관찰할 수 있다. 변형 초기 단계에서는 전단 변형률이 증가함에 따라 체적 변형률이 감소한다. 그러나 스트레스가 최고치에 가까워질수록 체적변형은 증가하기 시작한다. 약간의 전단 후 토양 샘플은 테스트가 시작되었을 때보다 부피가 더 크다.
팽창의 양은 토양의 초기 밀도에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 흙의 밀도가 높을수록 전단 하에서의 부피 팽창량이 크다. 유효 정상 응력이 감소함에 따라 내부 마찰 각도가 감소하는 것도 관찰됐다.[8]
팽창과 내부 마찰의 관계는 일반적으로 팽창 각도가 치아가 수평으로 만드는 각도와 유사한 확장성의 톱니모형으로 설명된다. 그러한 모델을 사용하여 관측된 마찰 각도가 팽창 각도와 0 확장의 마찰 각도와 동일하다는 것을 유추할 수 있다.
왜 희석성이 중요한가?
 |
희석성 때문에 최고치에 도달할 때까지 구속이 증가할수록 마찰 각도가 증가한다. 토양의 최고 강도가 동원된 후 마찰 각도가 갑자기 감소한다. 그 결과, 이러한 토양의 경사면, 바닥재, 터널 및 말뚝의 지질 공학은 토양 강도가 이 최대값에 도달한 후 강도 감소 가능성을 고려해야 한다.
비플라스틱인 미량 모래와 모래 사이의 등급이 불량하거나 균일하게 매겨진 실트는 공사 중 난관에 봉착할 수 있다. 이 물질들은 실트가 너무 거칠어서 조밀하고 매우 조밀하다고 묘사될 수 있기 때문에 종종 미세한 것으로 보인다. 이러한 토양 유형에서 물 테이블 아래의 수직 굴착은 부분적으로 모성 흡착에 의한 많은 밀도 높은 모래 토양 퇴적물과 유사한 단기적인 안정성을 보인다. 그러나 중력 때문에 활성 쐐기에서 흙을 깎는 일이 일어나면서 강도가 떨어지고 실패율이 빨라진다. 이는 활성 쐐기 뒷면 또는 가까운 곳에 있는 장력 균열에서 물(배수 및 배수)이 모이는 위치에서 발생하는 정수력에 의해 악화될 수 있다. 일반적으로 역방향 폭렬 징후로, 종종 배관/내부 침식을 동반한다. 적절한 필터 사용은 이러한 재료 관리에 매우 중요하다. 선호 필터는 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 상업용 골재로서 #4 사이즈의 투명한 자갈/ 굵은 결이 있는 모래일 수 있다. 일부 비직물 필터 원단도 적합하다. 모든 필터와 마찬가지로 D15와 D50 호환성 기준을 확인해야 한다.
참고 항목
참조
- ^ Nedderman, R.M. (2005). Statics and kinematics of granular materials (Digitally printed 1st pbk. version. ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-01907-9.
- ^ Pouliquen, Bruno Andreotti, Yoël Forterre, Olivier (2013). Granular media : between fluid and solid. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9781107034792.
- ^ Reynolds, Osborne (December 1885). "LVII. On the dilatancy of media composed of rigid particles in contact, with experimental illustrations". Philosophical Magazine. Series 5. 20 (127): 469–481. doi:10.1080/14786448508627791.
- ^ 레이놀즈, 오, "확장성을 보여주는 실험들, 중력과 연결될 가능성이 있는, 세밀한 물질의 특성". 1886년 2월 12일, 대영제국공사관.
- ^ Casagrande, A, Hirschfeld, R. C, & Poulos, S. J. (1964). 네 번째 보고서: 응력-변형성 및 압축강도의 특성에 관한 연구 하버드 대학교 케임브리지 대학교 토양 역학 연구소
- ^ Poulos, S. J. (1971) 응력 변형된 토양의 곡선. 지오테크닉 엔지니어 주식회사. 시카고
- ^ Roewe, P. W., "접촉하는 입자 집단의 정적 평형을 위한 스트레스-질산 관계," 1962년 왕립학회 회보 A.
- ^ Houlsby, G. T. 토양의 희석도가 그들의 행동에 어떤 영향을 미치는가. 옥스퍼드 대학교 공학부, 1991.http://www.eng.ox.ac.uk/civil/publications/reports-1/ouel_1888_91.pdf
