Numerical Analysis of Multi-dimensional Consolidation Based on Non-Linear Model

비선형 모델에 의한 다차원 압밀의 수치해석

This paper deals with the numerical analysis by the (mite element method introducing Biot's theory of consolidation and the modified Cambridge model proposed by Roscoe school of Cambridge University as constitutive equation and using Christian-Boehner's technique. Especially, time interval and division of elements are investigated in vies of stability and economics. In order to check the validity of author's program, the program was tested with one-dimensional consolidation case followed by Terzaghi's exact solution and with the results of the Magnan's analysis for existing banking carried out for study at Cubzac-les-ports in France. The main conclusions obtained are summarized as follows: 1. In the case of one-dimensional consolidation, the more divided the elements are near the surface of the foundation, the higher the accuracy of the numerical analysis is. 2. For the time interval, it is stable to divide 20 times per 1-lg cycle. 3. At the element which has long drain distance, the Mandel-fryer effect appears due to time lag. 4. Lateral displacement at an initial loading stage predicted by author's program, in which the load was assumed as not concentrative. but rather in grid form, is well consistent with the value of observation. 5. The pore water pressure predicted by author's program has a better accordance with the value of observation compared with Magnan's results. 6. Optimum construction control by Matsuo-Kawamura's method is possible with the predicted lateral displacement and settlement by the program.

본 논문은 Biot의 압밀이론을 유한요소법에 의해 해석하는 데 있어 수정 Cam-clay model과 해석 기법으로서는 Christian Boehmer방법을 사용한 것이다. 특히 본 해석에 있어서 압밀의 시간간격과 요소의 분할은 정도와 경제성의 관점에서 연구하였다. 나아가 본 프르그램의 정확을 조사하기 인하여 본 프로그램에 Terzaghi의 정해에 의한 일차원추밀의 해석을 시도하여 그 정상성을 확인하고 또한 Magnan이 연구목적으로 수행한 프랑스의 Cubzac-les-ponts에서 시험성토의 결과와 비교하였다. 본 연구에서 얻은 주요결론은 다음과 같다. 1. 일차원압밀의 평우에 배수층에 가까이 갈수록 요소를 세분하면 수치해석에서 더 높은 결과를 얻을 수 있다. 2. 상간간격에 대해서는 1 log cycle당 20회로 하면 안정된다. 3. 긴 배수거리를 갖는 요소에서는 Mandel-cryer 효과가 시간지연과 더불어 일어난다. 4. 본 프로그램에 의해 예측된 초기하중 단계에서 축변위는 성토하중으로 산하는 것 보다도 강성을 주는 Mesh화한 것이 관측치와 잘 일치한다. 5. 본 프로그램에 의해 예측된 간극수압은 Magnan결과와 비교해 볼 때 관측치와 더 잘 일치 한다.