This paper is results of numerical works of investigating effects of horizontal drain arrangements on vacuum consolidation. Extensive numerical analyses were carried out to find the appropriate arrangements of horizontal drain of vacuum consolidation. Commercially available program of CRISP, well known to be good to modelling the behavior of clay material, was used Cam-clay model, based on the Critical State of Soil Mechanics(CSSM), was used to simulate the geotechnical engineering behavior of clay. Model test results carried out previously in the laboratory were compared with numerically estimated results and it was found that results about consolidational settlement with times were in good agreements. Based on this confirmation, parametric numerical study was performed to investigate effects of horizontal drain arrangements on vacuum consolidation with changing the vertical and horizontal spacings between drains for the given soil properties and vacuum. The effect of distance of drain located in top layer from the surface of the ground on the settlement due to vacuum was also investigated. As a results of numerical analyses, appropriate arrangements of horizontal drain to maximize the consolidation settlement due to vacuum were found. The mechanism of vacuum consolidation about the vacuum pressures being transferred to the effective stresses around drains was also evaluated.
개별진공압밀공법을 적용한 연약점토 지반의 압밀거동을 분석하기 위하여 Plaxis 2D를 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 진공압을 묘사하기 위한 세부적인 방법을 unit-cell 해석 결과와 함께 제시하고, 실제 시공사례를 모델링하여 수치해석결과와 현장계측결과를 비교해봄으로써 개별진공압밀공법이 적용된 연약지반의 압밀거동을 예측하기 위한 Plaxis 2D의 사용 가능성 검토와 해석기법을 제시한다.
본 연구에서는 배수면으로부터의 거리에 따라 점진적으로 진행되는 압밀이 차후의 압밀 거동에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 이를 위해 압밀진행에 따른 위치 별 투수계수 및 부피압축계수의 변화를 고려할 수 있는 유한차분 압밀해석기법 및 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 간극비 변화에 따른 투수계수와 부피압축 켸수의 변화 정도가 다른 다양한 특성의 지반에 대하여 연직배수재가 설치된 모형지반의 압밀거동을 분석하였다. 또한 실제 지반조건에서의 영향 정도를 살펴보기 위하여, 낙동강 하구의 정규압밀 점성토 및 재성형 카올리나이트의 지반 특성을 근간으로 입력치를 결정, 해석을 수행하여 위치 별 점진적 압밀에 의한 영향을 분석하였다. 해석 결과 점진적 압밀 진행에 따른 압밀 지체가 현장의 압밀 거동 이해에 매우 중요하며, 또한 압밀 초기에, 소성성이 크고, 재하하중이 클수록 현저하게 나타남을 알 수 있었다.
본 연구는 국내 연약지반 설계에서 일반적으로 사용되고 있는 Terzaghi 압밀이론에 의한 1차원 압밀해석의 침하량 및 침하시간이 실제 현장에서 측정되는 침하량 및 침하시간과의 차이로 인해 발생하는 문제점을 최소화하고자 수행하였다. 현장 지반특성을 고려한 압밀도-시간계수는 압밀도, 침하시간, 시간계수의 관계를 이용하여 결정할 수 있으므로 현장에서 측정된 시간-침하량 곡선을 현장과 동일한 압밀거동이 재현될 때의 수치해석기법으로 역해석하였다. 현장과 동일한 압밀거동이 재현될 때의 시간-침하량과 시간-과잉간극수압 데이터로 각 침하시간에 대한 침하량과 과잉간극수압을 이용하여 침하량과 과잉간극수압에 의한 송산그린시티 지반의 압밀도-시간계수를 산정하였다. 본 연구결과 연약지반 대상지역의 압밀특성이 고려되지 않은 Terzaghi 압밀도-시간계수를 사용한다면 시공시 연약지반 종료시기를 결정하는데 어려움이 있으며 압밀특성이 고려된 압밀도-시간계수를 사용할 필요가 있다.
본 연구에서는 연약지반을 개량하기 위해 제한성을 가지고 있으나 연약지반 침하예측에 사용되고 있는 미소 변형률기법과 보다 연약지반의 실제 압밀거동에 부합하는 것으로 알려진 유한 변형률기법을 이용하여 배수재가 타설된 연약지반의 압밀거동에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석은 지반조건, 하중재하조건 등 조건별로 연약지반의 압밀거동에 대하여 수행하였으며 그 결과를 비교 분석하여 수치해석 기법에 따른 영향을 파악하고자 하였다.
이방압밀이 과압밀점토의 비배수크리프파괴거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 등방 및 이방과압일시킨 점토시료에 대해서 비배수상태에서 크리프시험을 수행하였다. 연구결과 비배수 크리프파괴거동은 점토시료의 응력이력 즉 과압밀비와 압밀응력비$(\sigma_{3c}/\sigma_{le})$의 크기에 의해서 영향을 크게 받는다는 사실이 밝혀졌다. 즉 점토의 크리프강도는 과압밀비와 압밀응력비가 클수록 증가하므로 정지토압계수가 1.0보다 작은 점토지반의 크리프파괴 가능성을 등방압밀크리프피 괴시험에 의해서 판단하는 것은 위험하다. 그리고 점토의 크리프강도는 과압밀비와 압밀응력비의 크기에 관계없이 Finn과 Shead(1973)의 제안식에 의한 상한항복강도로서 구할 수 있었다.
Vast parts of the east of Tabriz city have been covered by Baghmisheh formation marls. These marls can be classified into three types based on their color as identified in yellow, green, and gray marls. Many high-rise buildings and other projects were founded and now is constructing on these marls. Baghmisheh formation marls are classified as stiff soil to very weak rock, therefore they undergo considerable consolidation settlement under foundation loads. This study presents the physical properties and consolidation behavior of these marls. According to the XRD tests, major clay minerals of marls are Illite, Kaolinite, Montmorillonite and Chloride. Uniaxial compressive strength are 100-250, 300-480 and 500-560 kPa for yellow, green and gray marls, respectively. Consolidation and creep behavior of Baghmisheh marls investigated by using of one dimensional consolidation apparatus under stress level up to 5 MPa. The results indicate that yellow marls have high compressibility, settlement and deformation modules. Green marls have an intermediate compressibility and settlement and while gray marls have low compressibility and settlement and from the foundation point of view have high stability. According to the creep test results, all types of marls have not been entered to progressive creep phase up to pressure 5 MPa.
Yano method had been used in predicting the settlement of self-weight consolidation of dredged soil in the construction of reclamating the dredged soil. Its estimation was found to show some different results from field measurements. The numerical analysis with PSDDF was peformed find such differences, considering the effect of desiccation on the consolidation during the remaining time after reclamation. For the parametric study, numerical analyses with/without consideration of desiccation were carried out with changing the conditions of desiccation such as the number of placing the fill and the time period between each placement. As results of analysis, estimations about consolidation settlement and distribution of water contents with consideration of desiccation was in good agreements with field measurements. It was also found that the number of placing the fill and the time period between each placement did not affect the behavior of self-weight consolidation as much as the effect of desiccation.
지반계수와 지반형상에 포함된 불확실성 뿐만아니라 근사적인 수치모델링에 기인하여 현장 연약지반에 대하여 예측된 거동과 실제로 계측된 거동은 매우 상이한 경우가 많다. 이러한 예측 결과를 개선하기 위하여 본 논문에서는 다음사항을 고려하였다. 계측치로부터 현장지반의 물성치를 보다 적절히 추정하기 위하여 최적화 기법이 적용되었으며, 3차원 거동효과를 효과적으로 고려하기 위하여 등가의 모델이 적용되었다. 지반의 압밀과정에 영향을 주는 수정 Carnflay모델의 지반계수값을 현장에서 계측된 침하량과 간극수압을 바탕으로 BFGS기법을 적용하여 최적화하였으며, 최적화 기법은 일반적인 압밀 해석 프로그램인 SPINED에 적용되었다. 제안된 프로그램을 사용하여 연약지반의 시간의존적인 압밀거동을 적절히 예측할 수 있다.
판상의 연직배수재를 이용한 연약지반개량공법에 대한 설계를 보다 정확하게 수행하기 위해서는 판상 배수재의 유효 등가경 결정이 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 연약지반의 압밀거동을 고려한 합리적인 판상 배수재의 유효 등가경 결정방법에 대한 고찰을 위하여 일련의 수치해석을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 탄점소성 3차원압밀 유한요소해석 방법은 동일한 조건의 실내모형실험 결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 또한, 수치해석 결과로부터 판상 연직배수재로 개량된 연약지반의 압밀거동을 재현하였으며, 이를 반영한 판상 연직배수재의 유효 등가경을 산정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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