Abstract
Recently, engineering problems such as long-term settlement, differential settlement, and the resultant structural damage, have been frequently reported at construction sites. Use of Sand Compaction Piles(SCP) and Granular Compaction Piles(GCP) are good at remedying existing problems, improving bearing capacity and promoting consolidation. However, such compaction piles have the potential for clogging, which would limit their usability. Investigations into the potential for clogging in SCP, GCP, and GCP mixed with sand has not been thoroughly conducted and is the objective of this current study. Large scale direct shear tests were performed on sections of SCP, GCP, and sand mixed GCP to evaluate bearing capacity. Discrete Element Method analyses were conducted with PFC3D and Finite Element Analyses were conducted with MIDAS GTS to propose an algorithm to help reduce clogging in the granular compaction piles. Results from the large scale direct shear test and multiple simulations suggest a 70% gravel and 30% sand mixing ratio to be optimal for bearing capacity and reducing clogging.
현재 연약지반 처리에 있어 장기침하 및 부등침하, 지지력 부족으로 인한 지반 전단파괴 및 허용 침하량 초과 등과 같은 지반공학적 문제점들을 보완하고자 연약지반의 침하 저감 및 지지력 증대, 압밀촉진을 목적으로 SCP 공법과 GCP 공법이 대표적으로 적용되고 있다. 그러나 압밀촉진효과 즉, 두 다짐말뚝의 배수능 차이에 대해서는 아직 충분히 규명되지 않을 뿐 아니라 특히 실무에서는 GCP 공법의 간극막힘 현상을 최소화시키기 위한 노력으로 소정 비율의 모래를 혼입하여 다짐말뚝을 적용하고 있지만, 이 또한 정량적으로 명확하게 규명되어 있지 않고 경험적인 방법으로 수행되고 있는 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 SCP와 GCP, GCP에 소정의 모래를 혼합한 형태의 공법에 대한 압밀촉진효과를 비교 평가하기 위하여 각각의 다짐말뚝이 적용된 복합지반에 먼저 대형직접전단시험을 수행하여 큰 지지력을 나타낼 것으로 기대되는 배합비를 산정하여, PFC3D를 활용한 개별요소법과 MIDAS GTS를 활용한 유한요소해석을 수행하여 간극막힘 현상을 저감할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 대형직접전단시험 결과, 배합비쇄석:모래가 70:30에서 가장 큰 지지력이 기대되는 것으로 추정되며 수치해석을 수행한 결과, 기존 쇄석다짐말뚝에 소정의 모래를 혼입함으로써 지지력 확보와 간극막힘 현상 저감 및 간극수를 더 빨리 배출하여 연약지반을 더 빨리 안정화할 수 있을 것으로 사료된다.