Characteristics of Material Function Related to Permeability and Compressibility for Soft Clay Ground

투수 및 압축에 대한 연약 점토지반의 물질함수 특성

It's essential process to study non-linear material function related to characteristics of compressibility and permeability when we predict the consolidation behavior of soft clay ground. In this study, laboratory tests were conducted to find out the material function using marine clay. Standard oedometer test and Rowe cell test were performed with conditions, which were classified into vertical drainage only, radial drainage only and vertical-radial drainage case. Modified oedometer test equipment was developed to find out the material function and special extrusion device was originated to minimize the sample disturbance effect. Reliability of the results in modified oedometer test could be confirmed by comparing with the Rowe cell's one. Effective stress - void ratio - permeability relations were analyzed using all testing results. As a result, void ratio with effective stress level could be expressed by the power function and permeability with void ratio could be expressed by exponential function. In soft clay with high initial water content and low shear strength, non-linear characteristics related to compressibility and permeability varied with wide range by the effective stress levels. It's important to note that non-linearity of the material function should be considered at prediction of the consolidation behavior.

연약점토지반의 압밀거동 예측시, 압축성과 투수성에 대한 비선형 물질함수 특성을 규명하는 것은 가장 중요하며 기본적인 선행 연구내용이라 할 수 있다. 본 연구에서는 압축성과 투수성에 대한 물질함수 특성을 파악하기 위해 해성점토를 이용한 실내 시험을 실시하였다. 실내시험은 수직배수조건 및 수평배수조건, 수직 수평배수조건으로 구분하되 표준압밀 시험과 로우셀 시험등을 실시하였다. 수평배수조건에 대한 물질함수 특성을 파악하기위한 개량 표준압밀 시험장치를 개발하였으며, 시료교랸영항을 최소화하기위한 별도의 시료추출장치를 고안하였다. 또한 로우셀 시험결과와의 비료를 통해, 시험법에 있어 비교적 간편한 개량 표준압밀 시험결과의 신뢰도를 확인할 수 있었다. 모든 시험결과를 통한 유효응력-간극비-투수계수등에 관한 물질함수 특성을 분석한 결과, 유효응력 단계별 간극비 분포는 누승함수의 형태로 표현될 수 있으며, 간극비 단계별 투수계수는 지수함수의 형태로 표현됨을 확인할 수 있었다. 초기함수비가 높고 전단강도가 작은 연약점토의 경우, 유효응력단계별 압축성과 투수성의 비선형성이 매우 크게 나타났으며, 연약 점토지반의 압밀현상 예측에 있어 이러한 비선형성은 무시할 수 없는 큰 영향요소임을 알 수 있었다.