Practical Design of the Sandmat Considering Consolidation Settlement Properties

연약지반의 침하특성을 고려한 샌드매트의 실용적 설계를 위한 고찰

The practical design method on sandmat uses a drain length, rate of consolidation settlement and permeability of sand as a major design factors. And, on the basis of this design process, it has been installed beneath the embankment with same thickness. However, the possibility the underestimation on the thickness of sandmat and the delayed drain have been pointed out by several authors caused by a differential settlement at the center and the end of embankment. In this study, therefore, the effect of the differential settlement on the thickness of sandmat and delayed drain through the numerical analysis of embankment was analyzed. As a result, a substantial sandmat thickness becomes small and the possibility of the delayed drain can be certified because of the development of differential settlement at the center and ends of embankment. As a countermeasure to overcome this problem, the applicability of the mound type sandmat was also investigated by the numerical method. It can be concluded that it maintains the designated substantial sandmat thickness throughout consolidation process, and is useful method to maintain the drain capacity. Especially, the mound type sandmat is effective method for a construction site where can cause a differential settlement such as embankment. Furthermore, it has to be designed on the basis of the accurate prediction of consolidation settlement as well as rate of consolidation settlement, drain length and permeability of sand.

현재 실무에서 사용되고 있는 샌드매트의 설계법에서는 주로 수평배수층의 배수거리, 침하속도, 투수성 등을 설계 인자로 사용하고 있으며, 현장 시공 시에는 성토체 하부에 동일한 두께로 시공하고 있다. 그러나 하부 연약지반의 변형에 따라 성토 중앙부와 양단에서 부등침하가 발생하게 되어 샌드매트 두께산정에 있어 과소평가될 가능성과 배수지연을 유발할 우려가 있음이 지적되어왔다. 본 연구에서는 연약지반의 변형으로 인해 생기는 부등침하의 발생이 배수지연 및 샌드매트의 두께산정에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지 여부를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석 결과 부등침하로 인하여 실질 유로두께의 감소를 확인할 수 있었으며, 새로운 위치수두의 차가 발생하여 배수지연 현상을 유발할 가능성이 있음이 확인되었다. 이에 대한 대응책으로 본 연구에서는 사전에 부등침하를 예측하여 성토 중앙부의 샌드매트 두께를 증가시킨 마운드형 샌드매트의 적용성에 대하여 검토하였으며, 압밀의 진행에 따라 변형이 크게 발생하여도 소정의 실질 유로두께를 유지하고 있음을 확인하였다. 특히, 마운드형 샌드매트는 연약지반 성토와 같이 변형의 분포가 위치에 따라 다른 경우의 건설공사에 매우 유효하리라 판단하며, 경제적이고 합리적인 수평배수재로서 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 또한, 마운드형 샌드매트의 설계를 위해서는 성토단계별로 압밀속도, 배수거리나 투수성뿐만 아니라 연약지반의 침하특성을 정확하게 예측하는 것이 필수적이라고 사료된다.