Artificial neural networks are efficient computing techniques that are widely used to solve complex problems in many fields. In this study, a back-propagation neural network model for estimating a consolidation behavior of clay from soil parameter, site investigation data and the first settlement curve is proposed. The training and testing of the network were based on a database of 63 settlement curve from two different sites. Five different network models were used to study the ability of the neural network to predict the desired output to increasing degree of accuracy. The study showed that the neural network model predicted a consolidation behavior of clay reasonably well.
연약지반의 압밀침하속도를 증가시키고, 요구되는 전단강대를 얻기 위하여 연직배수재가 병행된 선행압밀하중공법이 널리 사용된다. 그러나 배수재가 설치된 연약지반의 압밀거동을 해석하기 위하여 아무리 정교한 수치해석기법을 사용하더라도 지반정수,수치모델링 및 계측시스템 등과 관련된 불확실성 때문에 실제 현장에서 관측되는 거동은 설계단계에서 예측된 거동과 종종 다르다. 본 연구에서는 simplex 방법 및 BFGS 방법의 역해석 기법을 축대칭 비선형 압밀해석 프로그램인 AXICON에 적용하였다. AXICON은 배수재가 설치된 연약지반의 압밀과정동안에 발생하는 압축성과 투수계수의 변화를 고려할 수 있는 유한차분해석 프로그램이다. 배수재가 설치된 연약지반의 압밀과정 초기 단계에서 계측된 거동을 바탕으로 본 프로그램에 적용된 역해석적 기법을 이용하여 압밀거동과 관련된 주요 설계변수를 최적화함으로써 장래의 압밀거동을 비교적 정확히 예측하는 것이 가능하다.
플라스틱보드드레인(PBD)공법에 의해 개량된 연약점토지반의 압밀특성은 아직 충분히 밝혀져 있지 않기 때문에 개량지반의 압밀거동을 정확히 예측하기는 어려운 실정이다. PBD공법에 사용되는 배수재의 형상은 개량지반의 압밀특성에 영향을 미치는 중요한 인자중의 하나로 알려져 있다. 본 연구에서는PBD공법에 의해 개량된 연약지반의 압밀특성에 미치는 배수재의 폭과 재하중 상태의 영향을 고찰하기 위하여 일련의 실내모형실험을 실시하였다. 모형실험의 결과로부터 모형지반의 침하 및 과잉간극수압의 소산거동과, 모형지반내의 함수비 분포형상을 파악할 수 있었다. 그리고 모형실험결과에 미친 모형지반 상부의 배수조건의 영향을 검토하기 위해서 Barron의 이론해에 의한 압밀거동과 비교, 고찰하였다. 그 결과 모형실험에 의한 압밀거동은 방사방향의 배수조건 뿐만 아니라 연직방향 배수조건으로부터도 영향을 받았음을 알 수 있었다.
The constant rate of strain (CRS) consolidation test has been widely used to evaluate consolidation characteristics of soils instead of the standard Incremental Loading Test. In practical problems, after the ground improvement, the condition of the soil is over-consolidated. Therefore, it is important to determine the recompression indices and the coefficient of consolidation(or the coefficient of swelling) of unloading-reloading cycle to predict the settlement behavior. However, since standard testing procedures or studies related with strain rate are insufficient especially in unloading-reloading cycle, it is difficult to predict the settlement field behavior accurately from the CRS consolidation test results in spite of its lots of strengths. The several CRS consolidation tests were performed changing the unloading strain rate from 0.2%/hr to 20%/hr with vertical drainage condition using the reconstituted kaolinite sample. For the reconstituted kaolinite sample in CRS consolidation test, the recompression indices are insensitive to the strain rate. It is revealed that the coefficient of consolidation of reloading is affected by the developed pore pressure during unloading. Additionally, the test should be conducted in the positive pore pressure ratio range (3~15%) to obtain the reasonable coefficient of consolidation in the whole range(loading, unloading and reloading).
In this thesis, from the results of settlement measurement performed at the site where embankment earthwork was carried out on the ground consisting of highly plastic and silty soft soils interlayered with organic deposits, various methods of predicting the embankment settlement such as Hoshino's method, Asaoka's method, hyperbolic method, ${\sqrt{s}}$ method and Monden's method were used to investigate their applicability and the inverse method of finding the soil parameter related to consolidation was used to predict the consolidation behavior in the future. It was confirmed that reliable prediction of consolidation behavior under various conditions could be done to estimate soil parameter related to consolidation such as the consolidation index and consolidation coefficient by the inverse method of comparing the measured settlement with the predicted value by the settlement prediction methods.
연약지반의 불균질성, 시료의 교란, 토질상수의 입력오차, 압밀이촌의 단점 등으로 예측된 압밀침하량 및 시간은 대부분 실측치와 잘 일치하지 않고 있다. 따라서 압밀기간동안 계측자료를 활용한 침하량 예측기법은 실무에서 매우 유용한 수단이라 할 수 있다. 본 논문에서는 예측기법으로 많이 활용되는 방곡선법, 아사오카범, 호시노법을 비롯한 최근에 제안된 4법의 이론적 공통점을 바탕으로 아사오카법을 제외한 나머지 분석기법들에 대하여 일반화된 쌍곡선 형태의 수식화 작업으로 새로운 분석 기법을 제안하였으며, 사례를 통하여 유용한 계측분석기법으로 적용성을 확인하였다.
In this study, to observe aging effect of undrained shear behavior for Nak-Dong River sand, undrained static and cyclic triaxial tests were performed with changing relative density ($D_r$), consolidation stress ratio($K_c$) and consolidation time. As a result of the test, the modulus of elasticity to all samples estimated within elastic zone by the micro strain of about 0.05% in case of static shear behavior increased with the lapse of consolidation time significantly, so aging effect was shown largely. Also strength of phase transformation point(S_{PT}$) and strength of critical stress ratio point($S_{CSR}$) increased with the lapse of consolidation time. Undrained cyclic shear strength($R_f$) obtained from the failure strain 5% increased in proportion to relative density($D_r$) and initial static shear stress($q_{st}$), $R_f$ of consolidated sample for 1,000 minutes increased about 10.6% compared to that for 10 minutes at the loose sand, and $R_f$ increased about 7.0% at the medium sand. In situ application range of $R_f$ to the magnitude of earthquake for Nak-Dong River sand was proposed by using a increasing rate of $R_f$ as being aging effect shown from this test result.
Terzaghi의 1차원 압밀이론은 그 유도과정에 있어 몇 가지 중요한 가정사항을 내포하고 있으며, 이로인해 이 이론을 연약 점토지반의 압밀거동에 적용하는데는 많은 모순이 발생할 수 밖에 없다. 특히, 미소변형 및 선형 물질함수에 대한 가정은 실제 현장의 압밀현상과 비교할 때 많은 오류를 발생시키는 원인으로 작용한다. 이러한 이유에서, Gibson 등은 물질함수의 비선형성을 고려할 수 있는 1차원 비선형 유한변형률 압밀이론에 대한 엄밀해를 발표하였다. 그러나, 이 이론은 연직배수공법이 적용된 일반적인 연약 점토지반의 압밀현상에는 적용시킬 수 없다는 단점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 포화된 지반의 수직 및 수평방향 배수를 고려하며 지반의 자중 및 투수성과 압축성에 대한 물질함수의 비선형적 특성을 반영할 수 있는 압밀모델을 제안하였다. 또한 제안된 모델을 실제 압밀현상에 적용하기 위한 수치해석 기법을 개발하였다. 수치해석에 이용된 물질함수의 특성은 표준압밀 시험 및 로우셀 시험, 개량 표준압밀 시험등을 이용하여 산정되었다.
Performance of ground improvement project using prefabricated vertical drains of condition, in which approximately 10m dredged fill overlies original soft foundation layer in the coastal area has been conducted. From field monitoring results, excessive ground settlement compared to predicted settlement in design stage developed during the following one year. In order to predict the final consolidation behavior, recalculation of consolidation settlements and back analysis using observed settlements were conducted. Field monitoring results of surface settlements were evaluated, and then corrected because large shear deformation was occurred by construction events in the early stages of consolidation. To predict the consolidation behavior, material functions and in-situ conditions from laboratory consolidation test were re-analyzed. Using these results, height of additional embankment is estimated to satisfy residual settlement limit and maintain an adequate ground elevation. The recalculated time-settlement curve has been compared to field monitoring results after additional surcharge was applied.
본 연구에서는 자연점토의 압밀에 대한 변형률속도의 영향을 해석하기 위하여 비선형 점탄소성 모델을 제안하였다. 연약지반의 점소성 거동은 유일한 유효응력-변형률-변형률속도 (equation omitted)의 관계식으로부터 구할 수 있다. Berthierville 점토에 대한 크리프실험, 다단계 하중실험, Relaxation실험과 같은 실내실험결과와 수치해석결과를 비교하였다. 제안된 점탄소성 모델을 사용하여 자연점토의 압밀거동을 비교적 정확히 예측할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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