수치해석에 의한 스미어 존 평가

Evaluation of the Smear Zone by Numerical Analysis Method

최근에 연약지반개량공사에서 연직배수공법은 가장 많이 사용하는 공법 중 하나이다. 그러나 개량을 위한 배수재의 시공시에 지반 교란이 발생하여 스미어 존이라는 교란영역을 발생시킨다. 이렇게 발생된 스미어 존의 특징은 그 영역내의 투수계수가 감소하여, 설계시 예상한 압밀진행이 원활히 이루어지지 않는 문제점이 발생 된다는 점이다. 스미어 존의 크기는 압밀도에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 설계인자이나, 기존에 수행되는 설계에서는 연구에 의해서 제안된 안전측의 값을 일률적으로 적용하여 설계를 수행하고 있다. 그러나 이러한 방법으로 산정된 스미어 존의 크기는 설계 특성상 불확실성에 대한 과대설계로 진행되어 경제적인 측면에서 큰 손실을 가져올 수 있게 된다. 따라서 이번 연구에서는 3차원 수치해석을 수행하여 스미어 존의 크기에 대한 특성을 분석하고 스미어 존 내부의 투수계수 변화를 고려할 수 있는 스미어 존의 환산크기 결정방법을 제안하여 실제 설계에서 투수계수의 변화에 대한 고려가 가능하도록 하였다.

The vertical drain method recently being used in Korea is divided into the sand drain method, the pack drain method, the paper drain method, and the PBD method according to the drainage. However, these methods generate the disturbed zone called the smear zone when the drainage is penetrated into the in-situ ground. The characteristics of the smear zone generated cause the problems that the coefficient of permeability decreases and the consolidation time becomes longer than expected in the design. Although the size of the smear zone is a very important factor directly influencing the degree of consolidation, in the existing studies, the general value for the size of the smear zone proposed has been used in the design. However, the size of the smear zone proposed by the existing studies cause a loss of economical efficiency because of the inaccuracy of the design. Hence, in this study, the characteristics on the size of the smear zone were analyzed by carrying out the three dimensional numerical analysis and the method to determine the conversion size of the smear zone considering the change of the coefficient of permeability was proposed in order to consider the change of the coefficient of permeability in the actual design.