토양이나 모래에 힘이 가해지면 입자는 스스로를 재 배열하여 밀도가 높은 포장을 형성하여 강도를 증가시킵니다. 이 현상은 토양 밀도로 알려져 있습니다. 그러나, 반복적으로 인상적인 토양 밀도를 향상시키는 정확한 메커니즘은 잘 이해되지 않았다.
이를 조사하기 위해 IIS 연구 팀은 특수 설계된 충격 테스트 머신을 사용하여 일련의 실험을 수행했습니다. 그들은 다른 높이에서 스틸 볼을 모래 샘플에 떨어 뜨려 모래를 침투하는 데 필요한 힘을 측정했습니다. 팀은 충격 에너지에 따라 침투 저항이 증가했음을 관찰하여 모래가 더 강해짐에 따라 모래가 더 강해 졌음을 나타냅니다.
기본 메커니즘에 대한 통찰력을 얻기 위해 팀은 고속 카메라와 X- 선 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 스캐닝을 사용하여 추가 실험을 수행했습니다. 고속 카메라 기록에 따르면 강철 공의 영향은 모래를 통해 전파 된 고속 충격파를 생성했습니다. 이 충격파는 입자 재 배열 및 치밀화를 유도하여 토양 강도를 증가시킵니다.
X- 선 CT 스캔은 충격 전후에 모래 샘플의 내부 구조의 상세한 이미지를 제공했습니다. 이미지는 모래 입자의 재 배열을 확인하고 샘플 내에서 밀도가 높은 영역의 형성을 보여 주었다. 이 더 밀도가 높은 지역은 토양 강도의 전반적인 증가에 기여했습니다.
이 팀의 연구 결과는 반복적 인 충격 하중 하에서 토양과 모래의 행동에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 이 메커니즘을 이해하는 것은 기초, 제방 및 도로 기지와 같이 토양이나 모래와 상호 작용하는 구조를 설계하고 최적화하는 데 필수적입니다. 반복적 인 충격 하중의 효과를 고려함으로써 엔지니어는 다양한 응용 분야에서 이러한 구조물의 안전성과 무결성을 보장 할 수 있습니다.
연구 결과는 유명한 저널 "Nature Communications"에 발표되며 토양 역학 및 지반 공학에 대한 우리의 이해에서 중요한 발전을 나타냅니다.
