원추 후면에서 간극수압이 측정되는 표준 피에조콘의 경우, 일반적인 소산곡선은 간극수압이 초기값에서부터 단조적으로 감소하는 경향을 보인다. 그러나, 간극수압이 일시적으로 증가한 후에 감소하는 지연소산 거동이 과압밀비 4 이하의 약간 과압밀된 점성토 지반에서 확인되었다. 이와 같은 비정규적인 소산 거동은 주로 매우 과압밀된 지반에서 발생하는 것으로 보고되었으며, 기존의 연구도 이러한 경우로 한정되어 진행되었다. 본 연구에서는 약간 과압밀된 점성토 지반에서 발생하는 지연소산의 메커니즘을 규명하였다. 피에조콘 시험으로부터 산정된 지반의 특성과 지연소산의 상관성을 분석하였으며, 콘 관입 이후의 소산거동에 대하여 유한차분해석을 수행하였다. 연구 결과, 약간 과압밀된 점성토에서는 원추 선단에서 발생하는 큰 과잉간극수압이 원추 후면 필터로 상향 전파되어 지연소산이 유발되고, 과압밀비(OCR) 및 정수일$(u_0)$과 관련된 원추 선단과 원추 후면의 초기 과잉간극수압비$({\Delta}u_{1i}/{\Delta}u_{2i})$가 지연소산에 영향을 미치는 것이 확인되었다.
When ground disturbance takes place due to vertical drain construction through mandrel penetration, that affects excess pore water pressure dissipation time because of soft clay coefficient of permeability decreasing. Eventually, consolidation time is influenced. In this research, we measure process of excess pore water pressure dissipation before and after each other different shape's mandrel penetration through model test, and calculates range of smear zone, coefficient of permeability and horizontal coefficient of consolidation after model test. Using of test result, we grasp a degree of drainage ability drop resulting from vertical drain construction.
액상화 발생후 과잉간극수압 소산 특성을 파악하기 위하여 포화된 수평 모래지반에 대하여 1-g 진동대시험을 수행하였다. 진동대시험에는 주문진 표준사와 영종도 세사를 사용하였으며 상대밀도를 dir 20~30% 사이가 되도록 조성하였다. 간극수압계, 가속도계 그리고 LVDT 등으로 시험중의 지반거동을 계측하였으며, 4Hz의 sine 파를 0.15g에서 5초간 5회 반복하여 작용시켰다. 진동대시험을 분석한 결과 액상화 발생후 과잉간극수압의 소산속도는 그 지반의 투수성뿐 아니라 과잉간극수압 소산시 입자의 침강거리와 직접 관련이 있는 지반의 침하량에도 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이 과정을 침강모래 이론으로 모델링하였을 때 입자의 침강속도와 투수계수 사이의 비례 관계는 침강모래 이론에서의 가정한 것과는 달리 모래의 종류에 따라 차이를 나타내었다. 또한 Terzaghi의 압밀이론으로는 액상화 후 과잉간극수압의 소산과정을 적절히 모사할 수 없었다.
This paper describes a systematic way of identifying the horizontal coefficient of consolidation for clayey soil under undrained condition and silty soil under partial drained condition by applying an optimization technique to the early part of dissipation data measured from the self-boring pressuremeter strain holding test. An analytical solution developed by Randolph & Wroth (1979) was implemented in normalized form to express the build-up and dissipation of excess pore pressures around a pressuremeter as a function of the rigidity index. Horizontal coefficient of consolidation was determined by minimizing the differences between theoretical and measured excess pore pressure curves using optimization technique. It was found that the proposed optimization technique can evaluate in-situ horizontal coefficient of consolidation rationally, which is similar with that obtained from the piezocone dissipation test. Furthermore, proposed method can evaluate appropriate coefficient of consolidation for soil under partially drained condition.
Coupled finite element analysis is carried out to study the effect of degree of saturation on the vertical displacements and pore water pressures simultaneously by developing a FORTRAN90 code. The finite element formulation adopted in the present study is based upon Biot's consolidation theory to include partially saturated soils. Numerical methods are applied to a two-dimensional plane strain strip footing (flexible) problem and the effect of variable degree of saturation on the response of excess pore water pressure dissipation and settlement of the footing is studied. The immediate settlement in the case of partly saturated soils is larger than that of a fully saturated soil, the reason being the presence of pore air in partially saturated soils. On the other hand, the excess pore water pressure for partially saturated soil are smaller than those for fully saturated soil.
퇴적속도의 변화를 고려한 자중압밀해석과 토질조사시험결과의 비교분석을 통하여 22년 동안 방조제 앞에 두께 5∼12m가 급속히 퇴적된 간석지는 미압밀상태에 있음을 확인하였다. 또한 압밀계수$c_v$=0.0005∼0.001$cm^2$/S인 퇴적층은 평균퇴적속도 $v_s$$\phi$=1∼5cm/yr 이상이면 미압밀상태의 가능성이 높으며, 퇴적속도가 초기에 빠르고 후기에 느린 경우 보다 초기에 느리고 후기에 빠른 경우가 훨씬 큰 잔류 과잉간극수압이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 그리고 미압밀상태의 간석지는 압밀침하량이 훨씬 크므로, 최근에 급속히 퇴적된 간석지를 매립하는 경우 미압밀 여부의 평가와 미압밀을 고려한 압밀해석이 필요하다는 결론을 얻었다.
지금까지의 방파제 침하와 관련된 연구는 주로 해석위주의 수치모형실험 또는 축소모형을 이용한 실내수조모형실험을 통해 이루어졌다. 현재까지 실제 방파제 구조물에서 계측된 침하를 이용한 연구는 이루어지 않았다. 본 연구에서는 실제 케이슨 방파제에서 장기간 계측된 침하 자료를 분석해 정성적인 측면에서 파동에 의한 케이슨의(하부지반 포함)침하 경향과 그 원인을 분석하였다. 분석 결과, 케이슨 침하에 파랑의 영향이 있음을 분명하게 확인할 수 있었다. 특히 태풍과 같은 고파랑 조건에서는 그 경향이 뚜렷하게 나타났다. 케이슨 침하는 파랑에 의한 해저지반에서의 진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합으로 표현되는 과잉간극수압의 증가에 의한 지반의 액상화와 축적된 과잉간극수압의 소산에 따른 지반의 고밀도화 과정을 통해 발생된다. 케이슨 하부 지반의 과잉간극수압 거동은 전적으로 케이슨 거동에 지배된다. 고밀화과정을 경험한 지반은 동급의 또는 그 보다 작은 파랑 조건에서는 액상화 발생 가능성이 현저하게 줄어들어 결과적으로 침하 발생도 감소된다.
This paper proposes an approach for staged finite element modeling with coupled seepage and stress analysis. The stage modeling is based on the predefined inter-relationship between the base model and the unit stage models. A unit stage constitutes a complete finite element model, of which the geometries and attributes are subject to changes from stage to stage. The seepage analysis precedes the mechanical stress analysis at every stage. Division of the wet and dry zone and the pore pressures are evaluated from the seepage analysis and used in determining input data for the stress analysis. The results of the stress analysis may also be associated with the pore water pressures. For consolidation analysis, the pore pressure and the displacement variables are mixed in a coupled matrix equation. The time marching solution produces the dissipation of excess pore pressure and variation of stresses with passage of time. For undrained analysis, the excess pore pressures are computed from the stress increment due to loading applied in the unit stage and are used in revising the hydraulic head. The solution results of a unit stage are inherited and accumulated to the subsequent stages through the relationship of the base model and the individual unit stages. Implementation of the proposed approach is outlined on the basis of the core procedures, and numerical examples are presented for demonstration of its application.
본 연구에서는 피에조콘 시험의 유한요소해석을 수행하였다. 이를 위하여 점탄소성 bounding surface 모델, 가상일의 방정식(virtual work equation) 및 theory of mixtures를 Updated Lagrangian reference frame에서 formulation하였다. 결과적으로 구성된 유한요소 formulation을 컴퓨터 프로그래밍 하였으며 유한요소해석에서 얻은 콘 저항치, 과잉간극수압 및 간극수압소산 등의 결과를 실험치와 비교 분석하였으며 피에조콘 주변의 응력, 변형율 및 과잉간극수압의 contour를 유한요소해석에서 구하여 이를 고찰하였다. 비등방성 및 점성이 추가된 구성모델을 사용함으로서 응력의 비등방성 및 관입속도를 효과적으로 simulation할 수 있었다. 유한요소 Formulation 과정은 'I' 결과는 'II'에서 설명된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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