As the interest in modelling of geotechnical problems using centrifuge increases, the need for new methods to evaluate inflight soil properties has also risen. The shear wave velocity (Vs), which is directly related to the small strain shear modulus, Gmax, has a great potential in the applications of various geotechnical problems. Despite significance in engineering practice, only a few cases of Vs measurement in centrifuge have been reported. In this study, a miniature seismic cone penetration test (SCPT) system was developed to directly measure the shear wave velocity (Vs) of soil in a centrifuge model. Shear waves were generated by mini-pneumatic cylinder on the surface of the soil and propagated through the model soil. The wave was measured by two accelerometers which were buried in the miniature cone. Simultaneously, cone tip resistance values (qc) were also recorded. Finally, the shear wave velocity (Vs) determined by the SCPT was compared with the measurements carried out using the bender element test. The results show that the SCPT technique applied to centrifuge testing is a relevant method to characterize the shear wave velocity (Vs).
원심모형시험을 수행 하는 중에 모델 지반의 물성을 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 콘 관입 저항치(qc)와 전단파 속도(Vs)를 한번에 얻을 수 있는 SCPT 시스템을 원심모형시험에 적용하였다. 또한 이 시스템을 검증하기 위해 다음의 세 가지를 고려한 실험을 수행 하였다.
첫째, 굴절경로의 영향을 검증하기 위해 공압 실린더로부터 콘 관입 지점의 수평 거리를 7 cm와 15 cm로 하여 실험을 진행 하였다. 그 결과 15 cm의 경우에 굴절 경로를 고려한 굴절경로법과 굴절 경로를 고려하지 않은 수정간접법의 값이 더욱 크게 나타남을 발견하였다. 그러므로 공압 실린더로부터 콘 관입 지점까지의 거리가 멀어질수록 굴절경로의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었다.
둘째, 전단파의 전달 경로를 검증하기 위해 공압 실린더로부터 콘 관입 지점과 대칭이 되는 지점에 가속도계를 묻어두어 이 두 가지 방법으로 구한 전단파 속도 주상도 결과 값을 비교하였다. 그 결과 값이 거의 일치하는 것을 확인하였다. 이론적으로도 전단파의 전달 매질과 거리가 일치 하므로 이 둘의 결과 값은 같아야 한다. 그러므로 공압 실린더에서 발생된 전단파가 콘을 통해 전달되지 않고, 흙을 통해 전달되었음을 확인 할 수 있었다.
셋째, 본 연구에서 개발한 SCPT 시스템을 통해 얻은 전단파 속도 주상도의 검증을 위하여 오늘날 원심모형시험에 많이 적용되고 있는 BE로부터 얻은 전단파 속도 주상도와 비교를 하였다. 그 결과 깊이에 따른 전단파 속도 증가 경향과 그 값이 거의 일치함을 확인 할 수 있었다.
위에서 언급한대로 SCPT는 한번에 콘 관입 저항치와 전단파 속도를 모두 구할 수 있으며, 4자유도 로봇을 이용하면 원심모형시험 도중 관입 위치를 바꿀 수 있고, 다양한 지반 조건과 다양한 사면 모양에서도 측정할 수 있는 새롭고 적용성이 개선된 원심모형시험에서의 지반 물성 평가기법이 될 것으로 기대된다.
