노상토의 변형특성은 포장설계에 있어서 매우 중요한 기본적인 입력물성치다. 노상토의 탄성계수를 실험적으로 결정하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 포장 단면이 간단하거나 중요도가 낮은 도로 설계의 경우 시험적인 탄성계수 결정이 과다한 비용을 요구하게 된다. 보다 간편한 대체시험 또는 기초물성치로부터 탄성계수를 결정하는 다양한 경험모형이 제안되어 있다. 본 연구에서는 7종의 국내 노상토에 대한 시험을 수행하였다. 국내 노상토의 경우 강도특성과 변형특성의 밀접한 상관성을 확인 하였으며, 경험적 상관모형을 제안하였다. 점착력과 낮은 구속응력단계에서의 탄성계수는 매우 큰 상관관계가 있었다(r2=0.93). 제안된 상관모형을 적용하여 강도특성으로부터 추정된 탄성계수와 시험을 통하여 측정된 탄성계수의 비교에서 결정계수(r2)는 0.75로 나타났다.

아스팔트 콘크리트의 동탄성계수는 아스팔트 포장 해석 및 설계에 매우 중요하다. 동탄성계수의 메스터 곡선은 일반적으로 시그모이달 함수로 표현된다. Ramberg-Osgood 모델은 지반동역학분야에서 변형률 크기에 따른 정규화 탄성계수 감소 곡선에 대한 피팅모델로 널리 사용되고 있다. 동일한 동탄성계수 시험자료에 대하여 시그모이달 함수와 수정 Rambeyg-osgood 모델 모두를 사용하여 메스터 곡선을 획득하였으며, 두 피팅모델 모두 적용성이 우수함을 확인하였다. 시그모이달 함수의 계수들은 서로 연관되어 있어서 메스터 곡선의 절대값과 형상 특성을 서로 분리하는 것이 불가능하다. 그러나 Ramberg-Osgood 모델의 계수는 물리적 의미가 명확할 뿐 아니라 서로 분리되어 있어서 메스터 곡선에 대한 영향요소를 서로 분리하여 평가할 수 있음을 확인하였다.

노상토의 변형특성은 포장체의 역학적 해석 및 설계에서 매우 중요한 입력물성치다. 본 연구에서는 시편 성형방법에 따른 국내 노상토의 변형특성 평가를 위하여. 다양한 성형기법을 적용하여 만들어진 시편에 대한 공진주시험을 수행하였다. 시편 성형방법에 따라서 최대탄성계수는 영향 받았으나 정규화탄성계수 감소곡선은 영향받지 않았다. 시편 성형기법의 영향은 구속응력이 증가할 수록 감소하였다. 시편 성형방법에 따른 탄성계수의 평균적인 최대편차는 16.8%로 나타났다. 동일한 함수비 및 건조단위중량 조건에서 선회다짐과 충격다짐으로 성형된 시편의 탄성계수 차이는 5.2% 이내로 매우 작았다. 충격다짐의 장점은 선회다짐에 비하여 보다 간편하고 시편성형 장비비용이 저렴하여 실무적용성이 우수함을 고려하여 설계입력물성치 결정을 위한 시편성형기법으로서 충격다짐기법을 제안하였다.

복소수계수 E*로 표현되는 아스팔트 콘크리트의 탄성계수는 아스팔트 포장설계에서 매우 중요한 입력변수다. 일반적으로 아스팔트 콘크리트의 탄성계수는 동탄성 계수시험 (Dynamic Modulus Test)을 사용하여 평가한다. 그러나 동탄성계수시험은 일상적인 시험법으로 적용하기에는 고가의 시험장비, 복잡한 시험장비, 많은 시험시간 등의 문제가 있다. 이에 반하여 충격공진시험(IR: Impact Resonance test)은 비파괴시험으로서 간편한 시험장치, 단순한 시험방법이며 반복성이 뛰어나다. 본 연구의 주요 목적은 충격하중의 타격위치 시편거치 방법 충격하중원의 특성, 신호획득 속도, 신호처리방법 등을 포함한 IR시험의 시험조건의 영향을 평가하는 것이다. 본 연구에서 적용한 모든 시험조건 범위에서 충격공진시험에서 측정된 결과의 변동은 ±2.7% 이내에 들었다.

국내 노상토의 변형특성에 대한 건조단위중량과 함수비의 영향을 평가하고자 4종의 노상토에 대해 다양한 함수비 및 건조단위중량 조건에서 공진주/비틂전단시험을 수행하였다. 건조단위중량은 탄성계수는 물론 정규화탄성계수 감소곡선 모두에 영향을 주는 것으로 나타났다. 정규화 탄성계수는 다짐도가 5% 증가함에 따라 약 20% 감소하였다. 국내 노상토의 탄성계수는 함수비가 ±2% 변화 범위에서 40% 이상 변화하였으며. 지수모델을 적용하여 평가 할 수 있는 것으로 판단된다. 그러나 정규화탄성 계수 감소곡선은 함수비의 영향을 받지 않았다. 또한, 탄성 계수에 대한 하중주파수 및 구속응력의 영향 특성은 시편의 건조단위중량과 함수비 변화에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나 서로 독립적인 요소로 고려할 수 있음을 알았다.

보조기층 재료의 변형특성은 역학적 포장설계에 있어서 대단히 중요한 입력변수이다 국내에서 사용되는 보조기층 재료는 대부분 입상의 자갈질 흙으로서, 실제 시공현장에서 7종의 시료를 채취하였다. 보조기층 재료의 변형특성 평가를 위하여 공진주/비틂전단시험 삼축압축시험,자유단공진주시험을수행하여 탄성계수에 대한 여러 영향요소를 검토하였다. 보조기층 재료의 탄성계수에 대한 하중주파수 및 하중반복횟수의 영향은 매우 작은 것으로 평가되었으며 공학적 관점에서 무시가능 할 것으로 생각된다 보조기층 재료의 탄성계수는 구속응력과 변형률 크기에 대단히 큰 영향을 받는 것으로 나타났고, 대표적인 정규화탄성계수 감소곡선과 구성모델을 제안하였다.

본 연구는 동결.융해 해석에 대한 역학적 해석에 대한 기초적 연구로서, 미공병단 CRREL에서 개발한 FROST 프로그램을 이용하였다. 국내의 기후조건과 포장단면. 그리고 노상토의 특성을 고려하여 동상특성을 분석하였다. 지하수위는 노상면으로부터 0.35m, 2m, 3.35m 깊이에 위치한 경우를 고려하였다. FROST 해석에 필요한 입력치는 불가피하게 기존의 자료를 이용하였다. 해석결과 시간에 따른 동상량과 동결깊이를 구할 수 있었다. 이러한 관계로부터 구한 최대 동상량은 지하수위가 낮아지면서 감소하는 경향을 나타내고 있다. 최대 동결깊이를 보면 노상은 15cm이내 동결됨을 알 수 있다. 동상에 민감한 흙을 제외하고 국내 노상토는 동결 영향이 크지 않을 것으로 여겨진다.