피에조 콘의 소산시험을 이용한 정규 압밀 지반의 압밀계수 추정은 그간 많은 연구자들에 의하여 연구되어 왔으나 각 연구자들의 가정 사항과 해석 방법에 따라 특정한 압밀도에 대해서도 매우 넓은 범위의 이론적인 해들이 제시되어 왔다. 본 연구에서는 보다 현실적이면서 전 범위의 압밀도에 걸쳐서 일관성 있는 압밀계수를 구할 수 있도록 최적화 기법을 적용하였다. 콘 관입효과를 고려하기 위해 연속적인 구형 공동확장을 적용하므로써 이론적으로 얻어지는 간극수압의 분포와 관입 간극수압으로부터 초기 과잉간극수압의 분포를 결정하였으며 축대칭 선형비혼합 압밀이론을 사용하여 유발된 과잉간극수압의 소산효과를 모사하였다. 이와 같이 계산된 소산곡 선과 실제 계측된 소산곡선의 차이를 최소화시키기 위하여 비구속 최적화 알고리듬인 BFGS가 사용되었고 golden section 일차원 탐색법이 사용되었다. 검증 예제를 통하여 적용된 최적화 기법의 안정된 수렴성을 확인하였고 실제 예제에 적용함으로써 제안된 방법이 넓은 범위의 압밀도 범위에서 계측된 소산곡선과 잘 일치하는 압밀계수를 산정함으로써 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다.
In this study, a laboratory model test on utilization of recycled aggregates and crushed stone as vertical drains to use alternative material of sand in soft ground is performed. The vertical and horizontal coefficient of permeability of the recycled aggregates and crushed stone showed largely 1.2~4.0 times and 3.0~3.3 times greater than sand, respectively. Therefore, it showed enough to be an alternative material to the sand which had been being used as the vertical and horizontal drainage material before. The variations of pore water pressure with time showed constantly regardless of the load in all vertical drainage materials. When water level drops suddenly, the pore water pressure of the recycled aggregate and crushed aggregate is reduced to nearly zero. Therefore, it was applicable to the field because discharge capacity was similarity to that of sand. The settlement in crushed aggregates and recycled aggregate decreases gradually with the load increase. When water level drops suddenly, earth pressure in all drains materials was evaluated the equivalent drainage capacity similarity to sand because it show approaching the nearly zero.
In this study, the seepage flow monitoring method by hydaulic head loss rate graph was developed for the purpose of monitoring the seepage flow from the see side or from the lake on sea dike in which seepage force was varied periodically. The hydraulic head loss rate was defined in this method. The value of the rate is in the range from 0 to 1. the value of 0 means perfectly free flow of seepage. the value of 1 means perfect waterproofing. The value of coefficient of determination in the hydraulic head loss rate graph closer to 1 means that the seepage flow way is stable. The value of coefficient of determination in the hydraulic head loss rate graph closer to 0 means that the hole may exist or the piping may be in the progress. The pore water pressure data measured in Saemangeum sea dike was analyzed with the developed method The result showed that the variation of seepage flow state was detected sensitively by this method and the interception effect of sea dike could be estimated quantitatively.
액상화후 과잉간극수압 소산양상을 파악하고 액상화를 겪는 지반의 침하량을 예측하는데 필요한 진동하중이 작용하는 동안의 포화된 모래지반의 투수계수 변화를 추정하기 위하여, 액상화 가능성이 큰 5종류의 모래에 대해 1-g 진동대시험을 수행하였다. 시험과정중에 깊이별 과잉간극수압과 지표면 침하량을 계측하였다. 액상화후 계측된 과잉간극수압 소산곡선을 침강이론으로 선형모사하였고 선형모사된 소산곡선의 기울기를 분석함으로써 소산속도와 입도특성치와의 상관관계를 얻었다. 이러한 상관관계와 계측된 침하량을 침강이론에서 제안한 소산속도식에 대입하여 소산과정중 투수계수를 역산하였고 산정된 소산과정중 투수계수를 이용하여 진동하중이 작용하는 동안의 투수계수 변화를 추정하였다. 액상화후 과잉간극수압의 소산속도는 유효입경을 균등계수로 나눈 값에 선형적 상관관계를 갖는 것으로 나타났으며, 이러한 상관관계를 이용하여 구한 소산과정과 액상화동안의 투수계수는 원지반의 초기투수계수에 비해 각각 1.1∼2.8배, 1.4∼5배 증가하였다 그리고 이러한 증가 정도는 시험모래의 유효입경이 클수록 균등계수가 작을수록 더 커짐을 알 수 있었다.
본 논문에서는 열화학적 분해 및 열기계학적 변형이 고려된 구성 방정식을 사용하여 다공성 탄소/페놀릭 복합재료의 열탄성 거동을 예측하였다. 다공성 복합재료의 온도 의존성 및 열화학적 분해 과정에서의 기공도, 분해 가스에 의한 기공 압력, 재료의 수축을 고려하였다. 기공도와 기공 압력이 고려된 대표 체적 요소 모델의 유한요소 해석을 통해 산출된 거시적 기공 탄성 계수를 구성 방정식에 적용하였다. 간단한 수치 실험을 통해 기공탄성 계수가 다공성 재료의 열탄성 거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 재료 내부에 형성된 기공과 기공 압력에 의한 응력 구배 및 변형을 확인하였다.
This paper is results of investigating the dominant factors influencing to coefficient of consolidation in horizontal direction of Korean marine clays and their correlations through literature review. From the results of analyzing data obtained from field tests such as piezocone penetration and dilatometer tests as well as laboratory tests, coefficient of consolidation in the horizontal direction was found to increase with increase of stiffness index of soil while it decreases with the increase of dissipation time of pore pressure developed during field tests. In general, the coefficient of consolidation in the horizontal direction tends to increase with increase of undrained shear strength and preconsolidation pressure although correlation between them are relatively low. Friction ratio has a high correlation with coefficient of consolidation in the horizontal direction in case of friction ratio being greater than 1.0. For methods of estimating coefficient of consolidation in the horizontal direction with different testing device, values obtained from methods of P2-logt and DMT-A with dilatometer were quite similar to values from piezocone penetration test. Consistency of soil is quite proportional to coefficient of consolidation in the horizontal direction. Clear correlation between coefficients of consolidation in the horizontal and the vertical directions could not be found. coefficient of consolidation in the horizontal direction estimated from the results of field test tends to be 1.13~3.11 times greater than that obtained from laboratory tests.
대상 연약지반의 적절한 개량기술 선택과 개량 효과들을 평가, 관리하기 위해서는 현장 연약 점토지반 특성을 정확히 평가할 수 있는 적절한 현장 시험기법의 적용이 필수적이다. 본 논문에서는 여러 현장시험 방법 중에 경제적이면서도 효과적인 것으로 알려져 국내에서 그 수요가 증가하고 있는 피에조 콘(piezocone)과 딜라토메터(dilatometer)를 이용하여 연약지반의 현장 물성을 평가하고 비교하였다. 연구결과 두 장비 모두 유사한 흙 분류 결과를 제공하였으나. 특히 간극수압으로부터 도출한 흙 분류 결과가 연약점토층 사이에 실트나 모래층 들이 산재한 우리나라 실정에 보다 적절하며 일관성 있는 결과를 주는 것으로 평가되었다. 점토층의 비배수 전단강도는 피에조 콘의 경우 간극수압과 선단저항력으로부터 도출된 간들이 유사하였고 딜라토메터로부터 추정된 비배수 전단강도는 피에조 콘의 두 관측 값으로 유추된 결과들의 평균간에 근접한 것으로 평가되었다. 그리고 실트 또는 모래층이 산재하는 경우 연약지반의 압밀특성을 평가하기 위해서는 관입과정에서 유발되는 소산효과를 고려한 이론적 시간계수가 보다 적절한 것으로 평가된다.
사질토의 액상화에 대한 저항강도는 포화도를 나타내는 B값(간극수압계수)에 크게 의존한다. P파 속도($V_p$)는 현장에서 비교적 쉽게 측정이 이루어지고 B값에 따라 값이 크게 변하기 때문에 지하수위 아래에 위치한 지반의 포화도를 예측하고자 할 때 효율적으로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 포화가 가능하도록 개선된 Stokoe식 비틂전단(Torsional Shear, TS) 시험 시스템에 벤더엘리먼트(BE)와 가속도계를 부착하여 동일한 시험시편에 대하여 S파와 P파 속도를 측정할 수 있도록 하였고, 또한 비배수 비틂전단 시험에서 유발되는 과잉간극수압을 동시에 측정할 수 있도록 하였다. 일본의 토요라 모래를 사용하였고, 3가지 상대밀도(40%, 50%, 75%)에서 B값을 달리하여 비틂전단 시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 B값에 따른 S파 속도와 P파 속도를 기존의 이론식과 비교 분석하였고, 반복하중에 의한 과잉간극수압의 증가 및 이를 이용하여 획득한 반복한계 전단변형률의 B값에 대한 영향을 평가하였다. 또한 추후 현장에서 B값이 고려된 간극수압 및 반복한계 전단변형률의 직접적인 예측을 위해, 시험이 수행된 각 B값을 대응하는 P파 속도로 변환하여 분석하였다.
본 연구에서는 외부적인 원인에 의한 지반의 산성화가 생석회 혼합토의 압축특성에 미치는 영향을 조사하고, 생석회 처리효과를 증대시키기 위해 산화철, 염과칼슘, 황산칼슘 등의 제 2의 화학적 첨가제를 혼합하였다. 이 생석회 혼합토의 압축특성을 알아보기 위해 rapid inflection point method을 이용하여 신속한 압밀시험을 실시하였다. 공장폐수 또는, 산성비 등에 기인한 지반 산성화는 토양 속에 존재하는 황산염과 생석회의 칼슘이온이 반응하여 팽창성 광물인 ettringite 등을 생성시키므로 인공 산성비를 이용하여 pH를 변화시켜 생석회 혼합토에 혼합하였다. 실험결과, pH가 감소함에 따라 압축지수는 증가되고, 선행압밀하중과 압밀계수는 감소하는 경향을 보여 생석회 혼합토의 압축 특성에 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 화학적 첨가제 중 염화칼슘을 혼합한 생석회 혼합토의 경우, 압축지수를 감소시키고, 압밀계수와 투수계수는 증가하는 경향을 보였다. 산화철을 혼합한 생석회 혼합토의 경우, 생석회 혼합토에 비해 선행압밀하중이 크게 증가하는 것으로 나타나 압축특성을 개선시키는데 효과적인 것으로 나타났다.
본 연구에서는 압밀 중에 위치별 간극수압의 측정을 통하여 시료 내 여러 위치에서 투수계수를 산정할 수 있는 이론해를 제시하였으며, 이를 바탕으로 간극비 및 체적압축계수를 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 여러 위치에서 간극수압을 측정할 수 있는 방사내측배수가 가능한 대형압밀시험기를 제작하고 카올리나이트를 이용하여 압밀시험을 실시하였다. 시험결과로부터 압밀 중 투수계수, 간극비, 체적압축계수의 변화 및 시료 내 위치별 분포를 평가하였으며, 압밀완료 후 시료의 함수비 측정으로 평가된 값들과의 비교를 통하여 실험결과의 신뢰성을 검증하였다. 실험결과 투수계수, 체적압축계수, 간극비는 압밀 중 감소하며, 재하단계에 따라서도 감소함을 확인하였다. 또한 그 분포형태는 배수면 근처에서 가장 작고 배수거리에 따라 증가하며 비배수 경계면 근처에서는 오히려 약간 작은 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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