PURPOSES : In this study, an empirical approach was established to estimate the parameters of the resilient modulus based on various geotechnical properties of subgrade soils. METHODS : Multiple regression analyses were performed to analyze the relationship between resilient modulus (k1) and deformation. The most important factors are the #200 sieve passing ratio, moisture content, and dry unit weight of the soil. The applicability of this approach was verified using selected field data and the literature. RESULTS : The correlation between the results predicted using the prediction equation of the model constant (k1) and the actual k1-value was high. The applicability of the prediction equation was considered high owing to its high suitability with the existing data. The range of values obtained using the constant prediction equation of the proposed model was also judged to be reasonable. In the comparison of the CBR value of the subgrade material of the actual design section and the predicted elastic modulus (k1), almost no relationship was observed between the CBR and the model coefficient (k1). Thus, the estimation of the elastic modulus through CBR is likely to contain errors. CONCLUSIONS : Based on these results, the parameters of the universal model can be predicted using the stress-dependent modulus model proposed in this study.

PURPOSES : For the compaction control on the subgrade layer, dynamic cone penetration test (DCPT) is being applied to the Korea pavement subgrade construction guidelines. The existing equation in the Korean guidelines for estimating the resilient modulus, MR, from the DCPT test result penetration rate (PR), is a correlation developed from a small amount of data and does not consider the degree of compression. Therefore, this study attempts to propose an advanced MR-DCPT PR correlation through the correction of existing data and additional field tests. METHODS : The in-situ DCPT tests were conducted according to the types of subgrade soils in the field. Thereafter, the existing guideline‘s data were collected and corrected with the degree of compaction, R. RESULTS : In this study, the correlation coefficient is improved such that it is considerably higher than the existing equation using additional field data and converting the data used in the existing equation into data with over 95% degree of compaction. CONCLUSIONS : Through verification, it was found that the relative errors of the proposed correlations in this study were reduced when compared with the existing equation.

PURPOSES : For compaction control on the subgrade layer, the simple and economical test DCPT (Dynamic Cone Penetrometer Test) is being applied to the Korea Pavement Design Guide. However, compaction control is now difficult and to conduct in the field and is not performed in practice because the compaction degree is evaluated via the field density test as a pretreatment step when the compaction management process is evaluated by DCPT at the same time. Therefore, this study tried to propose a method considering an evaluation for the compaction degree using DCPT, via laboratory tests and field tests. METHODS: The in-situ DCPT tests were conducted according to the types of subgrade soils in the field. Afterward, the field density tests for the compaction degree (R) of field samples and the experiments using DCPT were performed simultaneously in a self-made test container in the lab. RESULTS: Through the DCPT test, compaction degree evaluation from the correlations proposed in this study was determined to be possible. Additional field tests could verify the proposed correlations between compaction degree with DCPT PR on the subgrade. CONCLUSIONS: For the evaluation of the subgrade compaction degree using dynamic CPT, the correlations between compaction degree and DCPT PR on the subgrade layer are proposed from laboratory tests and field tests using DCPT and field density tests.

노상토의 동상 가능성이 없는 경우 동상방지층을 생략한다. 이러한 조건에서 노상토의 동결 융해가 발생하면, 동상이 없는 상태에서 탄성계수 변화를 수반하고, 포장설계에서 이를 합당하게 고려해야 한다. 동결 융해 과정의 연속적인 탄성계수 변화를 효과적으로 규명하고자 비파괴시험인 충격공진시험(IR, Impact Resonance)을 도입하였다. 동결 융해 과정에서 수분의 공급이 차단된 폐쇄형 동결조건에서 노상토의 탄성계수는 동결 융해 반복횟수에 무관하게 일정한 값으로 나타났다. 또한 시험에 적용한 모든 함수비 및 다짐도 조건에서 동결전의 탄성계수와 동결 융해 후의 탄성계수는 변화가 거의 없이 일정한 값으로 나타났다. 즉 폐쇄형 동결 융해 조건에서는 노상토의 융해 강성도 감소(thaw-weakening)가 발생하지 않았다. 동결시 탄성계수는 다짐도 및 함수비에 따라서 변화하였으나, 포장설계 관점에서는 무시 가능한 수준으로 나타났다.

겨울에는 시베리아기단의 영향으로 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받아 춥고 건조하여 1월 평균기온이 -6~-7℃의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 도로의 불균형 동결팽창을 초래하며, 결국 포장체를 파손시킨다. 동상발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도 조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용함으로써 포장의 과다설계 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 도로 동상방지층의 효용성 검증 및 설치기준 확립을 위해 실내동결시스템을 활용하여 도로 노상토의 동상 특성에 대한 민감성을 판별, 도로건설 현장 노상토에 대한 역학적 특성과 실내 동결 시험을 수행하였으며, 외부 동결온도의 지속 조건에 대한 시료의 온도변화, 동상팽창압, 동상팽창량, 부동수분 등의 결과값을 통하여 동결 과정에 따른 지반공학적 특성을 평가하였다.

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.

본 연구에서는 시공시 현장다짐관리에 있어 단위중량을 이용하는 기존의 방법 대신 탄성계수와 같은 역학적 특성을 이용하는 새로운 다짐관리기준 정립을 위한 현장시험방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 시험법이 간편하며, 활용성이 증가하고 있는 동적콘관입시험인 DCPT 측정시험이 노상토의 다짐품질관리의 적용이 가능한지를 검토하였다. DCPT 시험방법이 현장에서 다짐후 설계탄성계수를 추정할 수 있는지를 확인하기 위하여 실내토조시험, 현장시험을 실시하였고, 노상층의 DCPT, CBR, 회복탄성계수간의 상관관계를 분석하였다. 또한, 문헌조사 분석을 통하여 DCPT 시험간격을 제시하였다. 실내시험결과를 분석한 결과, DCPT 관입치 (PR) 값과 CBR값 간의 상관관계식에서는 Livneh 식이 가장 부합됨을 알 수 있었고, DCPT 시험을 통한 PR값을 국내외 탄성계수 추정식을 평가한 결과, 예측 MR 탄성계수 값과 부합하는 제안식으로는 George와 Pradesh의 식이 있었으며, FWD를 이용한 MR 제안식을 비교한 결과, Cudishala의 제안삭은 예측 MR 값보다 다소 크게 산정되며, Chen의 제안식의 경우 다소 작은 값을 보이고, 건설기술연구원의 제안식은 예측 MR값에 과소 평가함을 알 수 있었다. 그러나 실제 차량이 유발하는 주행속도에 따른 축차응력과 구속응력으로부터 실내 MR 시험결과를 비교분석한 결과, 건기원 제안식이 가장 적합함을 알 수 있었다. DCPT 현장시험결과를 분석한 결과, 관입지점의 입도분포에 따라 PR 값에 오차가 생길 수 있음을 알 수 있었고, 오차를 감소하기 위한 DCPT 시험간격에 대한 추천값을 제시하였다. 현장시험결과를 분석한 결과 현장 다짐도를 만족하는 노상이라 하여도 노상 재료에 따라 평균 PR 값이 다르게 나타났으며, 특히 입경이 큰 재료일수록 평균 PR 값이 작음을 알 수 있었고, 현장함수비의 경우 다짐도에 미치는 영향은 상당히 크나, DCPT 시험에 있어서 현장함수비 변화는 평균PR값에 미치는 영향이 미미함을 알수 있었다.

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.

교통하중하의 포장구조에 대한 설계나 비선형 해석에 있어 도로하부 재료의 회복변형 특성이 활용되고 있다. 그러나 국내에서의 관련 연구가 매우 미진한 실정이다. 또한 매우 제한적인 범위의 자료만이 노상토의 회복탄성계수를 추정하는데 활용되고 있다. 이에 본 논문에서는 시험도로 입상 노상토를 대상으로 비선형 특성을 알아보기 위하여 반복재하 회복탄성계수 시험을 수행하였다. 현장조건을 반영하여 함수비와 응력조건을 고려한 회복탄성계수 구성방정식을 제안하였다. 이를 통하여 응력조건을 고려한 회복탄성계수 예측모델과 적합한 응력의존 모델을 결정하고 계절적인 함수비 변화가 고려된 회복탄성계수 모델을 각각 비교하였다.