세립토의 전기력이 지배적인 입자배열에 대한 간극수의 화학적 성질의 영향

Influence of Pore Fluid Chemistry on Electrical Force-Dominated Fabrics of Fine-Grained Soils: Implications in Submerged Sediments

기후변화에 필요한 해상풍력에너지 및 CO₂ 지중 저장 관련된 환경구조물도 해양이나 해안 주변에 위치하게 된다. 수중의 세립토에 대한 이해는 해양 굴착과 사면안정 같은 지하구조물 건설의 안정성 평가에 도움을 준다. 콘관입시험을 통한 액성한계, 입자침강시험, 볼관입시험 등을 통해서 간극수의 이온 농도와 유전률의 변화에 대한 흙입자의 배열에 대한 영향을 살펴볼 수 있었다. 입자의 모양과 광물에 의해서 세립토는 간극수의 화학적 성질에 영향을 받는다. 콘관입시험은 균질하게 혼합된 흙의 입자배열에 대해서 간극수의 영향을 보여 주었다. 카올리나이트와 벤토나이트처럼 점토광물 입자를 가지는 입자가 작은 시료는 간극수에 의한 액성한계에 큰 변화를 보여준다. 입자침강시험과 볼관입시험은 입자의 분리를 만들고, 자연적으로 수중에서 침전물이 형성하는 동안 어떤 세립토들이 입자의 배열이 중력에 의한 영향으로 생성이 되는지 아니면 전기력에 의한 영향으로 생성이 되는지를 알려준다.

Structures to mitigate the climate change such as offshore wind farms and geological CO₂ sequestration would be located on coastal regions and offshores. Understanding of fine-grained soil fabrics in submerged conditions can help evaluate the safety of coastal underground constructions such as submarine excavation and slope stability. Fall cone tests for the liquid limit, grain-settling-based sedimentation tests, and ball penetration tests were conducted to investigate soil fabrics in different pore fluids with changes in ionic concentration and permittivity. Based on particle morphology and mineralogy, fine-grained soils were influenced by pore fluid chemistry. Fall cone tests showed the influence of pore fluid chemistry on uniformly mixed soil samples. Fine-grained soils that contained clay minerals such as kaolinite and bentonite showed significant liquid limit changes. Sedimentation tests and ball penetration tests induced fabrics with particle segregation and identified the type of fine-grained soils that could form gravitational force-dominated fabric or electrical force-dominated fabric during natural sedimentation process in submerged conditions.