Observed field behaviors are frequently different from the behaviors predicted in the design state due to several uncertainties involved in soil properties, numerical modelling, and error of measuring system even though a sophisticated numerical analysis technique is applied to solve the consolidation behavior of drainage-installed soft deposits. In this study, genetic algorithms are applied to back-analyze the soil properties using the observed behavior of soft clay deposit composed of multi layers that shows complex consolidation characteristics. Utilizing the program, one might be able to appropriately predict the subsequent consolidation behavior from the measured data in an early stage of consolidation of multi layered soft deposits. Example analyses for drainage-installed multi-layered soft deposits are performed to examine the applicability of proposed back-analysis method.
Numerouslong-term consolidation and secondary compression settlements may occur in Busan clay, which is astructured soft clay and consists of a thick clay deposit. As a surcharge load is applied to soils, soils experience different stress paths with depth. Therefore, it is necessary to study the long-term consolidation behavior of Busan clay considering stress conditions such as OC or NC states. In this study, a series of long-term consolidation tests were performed to investigate the consolidation characteristics of Busan clay for 20 days. The undisturbed clay samples were taken from 3 sites located in the Nakdong River estuary. The results showed that the creep rate of the Busan clay gradually decreased with time, which indicated that the secondary compression settlement decreased with time. In addition, the experimental results for 3 samples showed that the ratios were about 0.0363 and 0.051, respectively.
최근 환경적 문제로 공유수면 매립사업이 감소추세에 있으나 매립사업의 특성상 일률적인 지표로 환경성을 평가하는 데 한계가 있다. 이 연구에서는 공유수면 매립지의 토질역학적 침하거동 인자를 활용하여 폐석회 매립시설의 침하 안정성을 분석하였다. 1차 압밀특성 인자로부터 폐석회는 압밀이 진행중인 점토특성과 유사함을 확인하였다. 매립지 지층을 얇은 토목섬유 보강재로 보강된 층상구조로 가정하고, Westergaard 방법에 따른 응력증가량을 이용하여 침하량을 예측하였다. 압밀도에 따른 침하량을 예측한 결과 연약지반의 표층이 토목섬유로 보강된 경우 보강되지 않은 경우보다 응력증가량이 40% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 폐석회의 소성지수와 내부마찰각의 상관관계를 이용하여 점토와 폐석회의 압밀거동 특성을 비교하였다. 공유수면 매립지내 폐석회는 압밀이 진행중인 상태이므로 장기적으로 침하는 더 증가하는 경향을 보일 것으로 예측되었다.
연약지반에서의 압밀침하는 종종 구조물에 큰 피해를 미친다. 최근 국내에서는 대규모 프로젝트들이 계획 혹은 진행중인데, 이들 구조물들은 두꺼운 연약지반상에 건설되므로 설계나 시공에 있어서 각 단계별 정확한 압밀침하량 예측이 필요하다. 특히, 이러한 연약지반상의 이차압밀은 전체 압밀침하량에서 상당량을 차지하게 된다. 일반적으로 이차압밀은 실내 혹은 현장압밀시험을 통해 산정된다. 경험적인 $C_a/C_c$의 비는 이차압밀량을 예측하는데 있어서 경제적이고 효율적인 수단이 될 수 있을 것이나, 국내의 $C_a/C_c$는 그 데이터 베이스가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 간극수압을 측정하는 단계재하 압밀시험을 이용하여 남해안 해성점토에 대한 $C_a/C_c$의 비를 0.397로 제시하였다.
본 논문에서는 연약지반개량을 위한 다짐말뚝공법들의 압밀촉진효과를 파악하기 위하여 일련의 실내모형실험을 실시하였다. 모형실험에서는 다짐말뚝의 재료로써 모래, 쇄석, 모래질 쇄석을 사용하여 치환율이 10%인 복합지반을 조성하였다. 각각의 복합지반에 하중을 재하 한 후 시간의 경과에 따른 침하량 및 점토부의 과잉간극수압 소산 거동을 관측하였으며 간극막힘 현상에 대한 검토를 위하여 압밀 종료 후 각각의 다짐말뚝에 대한 점토 혼입 양상을 관찰하였다. 실험 결과 쇄석다짐말뚝에 의한 침하저감효과와 압밀촉진효과가 가장 크게 나타났으며 압밀 종료 후 세 가지의 다짐말뚝 모두 점토의 혼입 양상은 관측되지 않았다.
The consolidation behavior of Sri Lankan peaty clay is analyzed using an elasto-viscoplastic model. The model can describe the secondary compression behavior as a continuous process and it can also account for the effect of structural degradation on the consolidation analysis. The analysis takes into account all the main features involved in the process of peat consolidation, namely, finite strain, variable permeability, and the secondary compression. The material parameters required for the analysis and the procedures to evaluate them, using both standard laboratory and field tests, are explained. Initially, the model performance is assessed by comparing the predicted and the observed peat consolidation behavior under laboratory conditions. The results indicate that the model is capable of predicting the observed creep settlements and the effect of layer thickness on the settlement analysis of peaty clay. Then, the model is applied to predict the consolidation behavior of peaty clay under different field conditions. In this context, firstly, the one-dimensional field consolidation of peaty clay, brought about by the construction of compacted earth fill, is predicted. Then, the two-dimensional peat foundation response upon embankment loading is simulated. A good agreement is seen in the comparison of the predicted results with the field observations.
연약지반 개량공사에서 최종압밀침하량은 침하관리와 준공시기를 결정하는 데 중요하다. 설계 시 점토층의 최종압밀침하량의 산정은 압축지수를 이용하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다. 압축지수는 압밀시험으로 얻어진 하중-침하 관계를 반대수좌표에 나타냈을 때 처녀압축곡선의 기울기이다. 종래에는 압밀층 전체를 한 개의 층으로 보고 최종압밀침하량을 산정해 왔으나, 압밀층을 여러 개의 층으로 분할했을 때 얻어지는 침하량의 차이를 알아보았다. 분할층 수와 상재하중의 크기가 압밀침하량에 미치는 영향에 대하여 분석한 결과는 다음과 같다. 분할층 수가 증가할수록 침하량은 증가하여 일정한 값에 수렴하며 이러한 양상은 상재하중의 크기와 무관하게 나타났다. 상재하중이 압밀층 두께에 비해 상대적으로 작을 때는 층분할효과가 매우 크게 나타났다. 보편적인 성토하중의 경우 층분할효과는 1.2-1.4 정도로 나타났으며 이 값은 최종압밀침하량 산정 시 안전율의 의미로 사용할 수 있을 것이다.
연약지반에서의 건설은 각 단계별 정확한 침하량 예측이 중요하다. 특히, 최근 2차침하의 중요성이 강조되고 있다. 2차침하를 예측하고 조절하는 하나의 합리적인 접근방법으로서 2차침하 감소를 위한 surcharging 시험과 경험적인 $C_a$(2차압축지수)/ $C_c$(l차압축지수)비를 활용할 수 있다. 본 연구에서는 군산지역의 연약지반에서 채취된 불교란 시료를 이용하여 단계압밀시험과 surcharging 시험을 수행하였다. 시험 결과 군산점토의 $C_a/C_c$ 값은 0.0329이며, 간극비 $-t/t_p$ 관계가 선형관계를 구해지므로 장기간 하중 조건에서 2차압축지수는 시간에 관계없이 일정한 것으로 볼 수 있었다. 또한 군산점토에 대해서는 전체 surcharge 비가 0.4이고 과잉간극수압 소산비가 80~100%일 때, 2차침하량을 효과적으로 감소시킬수 있는것으로 나타났다.
A large scale field test of prefabricated vertical drains was performed to anayze the effect of parameters of the very soft clay at a test site. compression index and the coefficient of horizontal consolidation obtained by back-analysis of settlement data were compared with those obtained by means of laboratory tests. Hyperbolic method, Asaoka meoth and curve fitting method were used to compute final settlement of coefficient of consolidation. The relationships of settlement measurement(Sm) versus design settlement(St) and the measurement consolidation ratio(Um) versus design consolidation (Ut) were shown as Sm=(1.0~1.1) St , Um=(1.13~1.17) Ut at 1.0m spacing of drain and Sm=(0.7~0.8)St, Um= (0.92~0.99) Ut at 1.5 m spacing of drain, respectively . The relationships of the field compression index(CcField) and virgin compression index(vcc lab) were shown as Ccfield =(1.0~1.2)vcc lab . But it was nearly within the same range when considering the error factor with the determination method of virgin compression index and the prediction back-analysis of the settlement data was larger than the coefficient of vertical consolidation, and the ratio of consolidation coefficient (Ch/Cv) was Ch =(2.4~2.9) Cv , Ch=(3.4~4.2) Cv at 1.0m and 1.5m spacing of drain, respectively.
선행하중공법이 실시되는 낙동강 삼각주에서 체계적인 지반조사를 통하여 침하량과 압밀소요 시간이 예측되었으며, 엄선된 각종 계측기를 이용하여 현장계측이 수행되었다. 비교결과, 약20m 두께의 모래층에 대하여 예측침하량은 실측치의 20%에 불과하였다. 이러한 과소평가의 원인은 PBD타입시의 진동, 시간의존적 침하 및 탄성계수의 과대평가 등에서 비롯되었다. 모래층 아래에 위치한 약 20m 두께의 점성토층이 미압밀상태에 있는 것으로 가정하였던 이유 때문에 예측침하량은 실측치에 비하여 약240%까지 과대평가되었다. 그러나 압축곡선을 재구성하고 정규압밀점토를 위한 압밀침하공식을 적용하였을 때 재계산된 침하량은 실측값에 비교적 비슷하였다. 그리고 압밀소요시간은 각종 영향인자로 인하여 실제값에 비하여 약45% 과소평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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