본 연구에서는 모래다짐말뚝으로 개량된 점성토 지반에 고성토시 발생될 수 있는 측방유동과 교대의 안정성을 파악하기 위하여 원심모형실험과 수치해석을 수행하였다. 원심모형실험과 수치해석은 교대 배면구간을 EPS로 성토한 경우(Case 1)와 토사로 성토한 경우(Case 2)에 대하여 수행하였으며, 모형실험시 교대와 성토체에 potentiometer를 설치하여 교대상부의 수직변위와 수평변위 및 성토체의 수직변위를 측정하였다. 원심모형실험결과 Case 1에서 교대의 수평변위는 1.4cm 정도로 해석결과와 거의 일치하며, 허용기준을 만족하는 것으로 나타났다. 반면, Case 2에서 교대의 수평변위는 12cm 정도로 해석결과에 비해 18% 정도 크게 평가되었으며, 허용기준을 초과하는 것으로 나타났다. 해석결과 Case 1에서 말뚝의 최대수평변위는 1.26cm로 허용 수평변위 기준(1.5cm)을 만족하는 것으로 나타난 반면, Case 2에서 말뚝의 최대 수평변위는 1.005m로 허용기준을 크게 초과하는 것으로 나타났다.
기존의 섬유보강성토제체의 설계에서 보강재의 변형을 고려하지 않고 연직응력을 보강재의 인장강도로 사용함으로써, 흙구조물의 파괴응력에 대응하는 보강재의 한계응력산정과 그에 따른 보강재의 규격결정이 불가능했다. 보강재에 의해 보강된 성토제체의 파괴면에서 보강재와 흙의 거동은 초기응력단계에서는 일체로서 거동하지만 응력의 증가에 따라 변형량의 차이가 증가한다. 이러한 문제는 흙구조물의 보강재설계에서 중요한 요소로서 보강효과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 연약지반위에 PET Mat로 보강한 성토제체의 보강재 설계 시 파괴면상의 보강재 설치위치에서 흙과 보강재의 변형량을 고려한 설계방법을 제시하였다. 연구결과에 의하면, 허용안전율을 확보하는 범위내에서 예상파괴면상의 보강재 설치위치에서의 보강재의 인장강도는 흙의 응력 이상이어야 하며, 흙의 변형링${\Delta S}$과 보강재의 변형량${\Delta G}$이 일체로 거동하는 보강재의 소요인장강도를 보강재의 설계인장강도로서 결정하는 것이 합리적이고 경제적인 것으로 평가되었다.
초 경량재인 E.P.S(20~30kg/m3)를 성토재로 사용하여 부족한 지지력과 침하에 대한 안정 성을 확보하는 방법이 최근 많이 사용되고 있다. 국내에서는 1993년 인천의 연약지반상 교대 됫채움재로 이 공법이 처음 사용된 이래 점차 활용이 늘어나고 있는 실정이다. 그러나 아직까지 EPS를 성토 재료로 사용한 지반에서 EPS의 거동을 예측하기 위한 합리적인 수치해석 모델이 제시되어 있지 않고 일축압축강도 및 크리프시험 결과에 따른 설계강도만이 제안되어 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 성토재료로 사용된 EPS의 수치해석 모델을 제시하기 위하여 성토재로 사용되는 여러 종류 밀도의 EPS에 대해 구속압을 변화시키면서 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험 결과를 분석하여 EPS의 축방향 변형률-응력 관계와 이의 도함수 그리고 포아송비를 밀도와 구속압에 의한 함수식으로 나타낼 수 있었다. 이 관계로부터 EPS의 거동을 예측하기 위한 비선형모델을 제안하였다.
샌드매트의 설계는 연약지반의 압밀침하특성과 매트의 투수성이 상호 결합된 연성압밀해석에 의해 얻어지는 간극 수압거동에 의해 검토되어야 한다. 본 연구에서는 샌드매트의 수두분포에 대하여 Terzaghi 1차원 압밀방정식을 이용한 수치해석을 실시하여 준설모래를 샌드매트 재료로 이용한 성토모형실험의 결과와 비교분석하였다. 실험결과 단계 성토가 증가하면서 간극수압은 성토중심부에서 증가되는 침하량의 영향을 받고 있다. 그리고 잔류된 간극수압 영향으로 간극수압의 상승속도가 수치해석결과보다 지연되고 있다. 따라서 최종적으로 샌드매트 시공은 성토중심부에서 증가되는 동수구배를 저감시키도록 포설되어야 한다.
Since 1970s, though many effective construction methods have been established to solve soft ground problems which had occurred in the off shore land reclamation and on shore highway construction, lateral movement of structure on soft ground is still a big problem to engineers. In this study an applicability of criteria for determining the lateral movement of the structure in soft ground is examined and most measured data is obtained from 140 bridge abutments in highway construction sites. Characteristics and effectiveness of existing methods that used for deciding amount of lateral movements of abutment are analyzed using the obtained data. From the analysis, a proper method to prevent lateral movement is proposed. This method is confirmed on several case histories which were constructed on marine clay.
법송 방조제 조성지역 매립부 지반의 측방 및 수직변화를 조사하였다. 매립부 지반은 측방 및 수직으로 구성광물과 풍화정도에서 차이를 보여준다 이러한 차이는 기원암의 차이를 반영하는 것으로 편광현미경분석, 주사전자현미경분석, X-선회절분석에서 공통적으로 인지 할 수 있다. 해성점토층의 출현심도는 10m의 일정한 심도로 분포하여 방조제 축조이전 해성층이 수평층이었음을 지시하며 이러한 심도는 매립층의 하한선이 된다. 매립물질의 토색,토성. 풍화도, 구성광물차이에 의한 매립부 지반은 모두 같은 모재를 사용하여 매립되지 않았음을 지시하며 매립물질이 층서구조를 가지고 있는 점은 방조제의 수 차례에 걸쳐 조성되었음을 지시한다. 조사 결과 방조제 코어부와 성토부는 서로 다른 시기에 매립되었을 것으로 추정되며 성토부의 조성은 서로 다른 기원지의 모재를 사용하여 3회 이상에 걸쳐 시행되었음을 의미한다.
To find a lateral long term behavior of driven H-piles in embankment, inclinometer is installed at pile and measurement is done during a year. When behavior of measured slope angles is in accord with behavior of nonlinear p-y curves(Reese, Murchison and O'Neil, Matlock's p-y analysis), maximum displacement of pile head, maximum stresses and maximum bending of pile obtained from the numerical analysis are shown. As results, maximum lateral displacement at pile head, maximum stress and maximum bending moment of pile are shown linear behavior. And maximum lateral load, maximum lateral displacement, and maximum bending moment at pile head obtained from the numerical analysis are 8∼12.4tonf, 9∼10.1mm, and 10.39∼12.67tonf-m per pile according to the curves, respectively.
본 연구에서는 SCP공법을 이용하여 관통된 SCP지반과 미관통된 SCP지반에 대하여 수치해석을 수행하였다. 해석프로그램으로는 지반공학 실무에 많이 사용되고 있는 MIDAS GTS를 사용하였다. 해석방법은 시공단계를 성토완료 후와 방치기간 365일 후의 지반에 대한 지표면 변위와 유효응력, 간극수압을 비교 분석하였다. 분석 결과, 전단파괴에 대한 안전성을 고려하여 성토중앙 아래 구간에는 미관통시켜도 관통SCP지반과 유사한 효과가 발생되었다.
시멘트를 이용한 지반개량 및 시멘트계 건설폐기물을 (예, 폐콘크리트, 및 시멘트 개량토 등) 성토재로 재활용하는 경우 지반 환경에 미칠 수 있는 영향으로는 (1) 시멘트에 함유된 6가 크롬($Cr^{6+}$) 및 (2) 강알칼리 물질의 용출이 있을 수 있다. 특히 $Cr^{6+}$의 경우 인체에 치명적인 발암성물질로 알려져 있어 이에 따른 주의가 필요하다. 최근 일본에서는 시멘트의 $Cr^{6+}$에 의한 지반오염이 우려됨에 따라 2000년 시멘트계 고화재를 지반에 사용하는 경우와 개량된 토양을 재이용하는 경우에는 토양환경기준을 만족하도록 규제하고 있다. $Cr^{6+}$외의 시멘트계 물질에 의한 환경오염으로는 강알칼리 물질의 유출이 있을 수 있다. 시멘트 개량토나 폐콘크리트 등의 건설폐기물을 성토재로 재활용하는 경우, 강우의 유입에 따라 구성물질인 수산화칼슘이 용해되어 높은 pH의 유출수가 발생한다. 강알칼리 유출수가 주변 하천 등으로 유입되는 경우 심각한 환경문제를 유발할 수 있으므로 이에 대한 기술적 검토가 필요하다. 본 발표에서는 시멘트계 물질에 의한 일본의 지반환경오염 사례 및 대책을 소개하였다.
연약 점성토 지반에 고속국도 등 대규모 SOC 공사 시 과대한 침하량으로 인하여 많은 문제점들이 발생하고 있어 정확한 침하예측은 개량공법의 선정, 사업비, 사업기간에 많은 영향을 미치게 된다. 현재 설계 시 사용되고 있는 대부분의 침하량 예측기법으로는 연약 점성토 지반의 두께를 단일층으로 하여 1차원 Terzaghi 압밀이론을 적용하고 있다. 그러나 연약 점성토 지반의 침하예측 시 대상층을 다수의 수평층으로 분할할 경우 침하량에 변화가 발생하고 있다. 본 연구에서는 성토고 변화 조건에서 연약점성토지반 수평분할에 따른 압밀침하거동을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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