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.
Compaction is a process of increasing soil density using physical energy. It is intended to improve the strength and stiffness of soil. In embankment, degree of compaction affects the construction time, money, also method of soil improvement. In large scale embankment project, difficulties of embankment should change due to uncertainty of settlement. So it is very important to predict the final settlement and factor of safety induced by embankment. In many construction site, there are primarily design of high embankment using in-situ soil. Therefore numerical analyses are necessary for valid evaluation of the settlement prediction. But due to the construction cost and schedule, there were lacking in properties of soil and also limited number of in-situ test were performed. So we proposed the method that can easily estimate the proper soil parameters and suggest the proper method of numerical analysis. From this, two-dimensional finite-difference numerical analysis was conducted to investigate the settlement and factor of safety induced by embankment with various case of compaction rate and embankment height.
To test the effect of various pile tip shape series of model scale loading tests were carried out on test piles with special pile tips. Special pile tips were made using the 3D printer and were attached to the bottom end of the test pile for loading tests. The pile tips were made to have 30°, 45°, 60° inclined tips, as well as a rounded tip. The main objective of the test was to observe the effect of various pile tip shapes on settlement and penetrability of the pile. Moreover, a numerical model simulating the pile loading test carried out in this study was established and verified based on the loading test results. From this, the stress concentration around the pile tip was investigated. This will allow us to analyze the decrease of stress concentration around the pile tip which is the main cause of the pile tip damage during pile installation. However, modifying the pile tip shape will eventually increase the settlement of the pile. By estimating the degree of increase in pile settlement, the viability and the efficiency of the pile shape modification was judged. In addition, case studies on the effect of different pile tip shape and ground conditions on pile settlement and stress dispersion was conducted.
Qian Zhang;Xiaopei Cai;Tao Wang;Yanrong Zhang;Shusheng Yang
Wind and Structures
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제37권4호
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pp.275-287
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2023
Subgrade differential settlement of high-speed railways was a pivotal issue that could increase the risk of trains operation. The risk will be further increased when trains in the subsidence zone are affected by crosswinds. In this paper, the computational fluid dynamics (CFD) model and finite element (FE) model were established, and the data transmission interface of the two models was established by fluid-solid interaction (FSI) method to form a systematic crosswind-train-track-subgrade dynamic model. The risk of high-speed train encountering crosswind in settlement area was analyzed. The results showed that the aerodynamic force of the trains increased significantly with the increase in crosswind speed. The aerodynamic force of the trains could reach 125.14 kN, significantly increasing the risk of derailment and overturning. Considering the influence of crosswind, the risk of train operation could be greatly increased. The safety indices and the wheel-rail force both increased with the increase of the wind speed. For the high-speed train running at 350 km/h, the warning value of wind speed was 10.2 m /s under the condition of subgrade settlement with wavelength of 20 m and amplitude of 15 mm.
최근 우리나라는 국토의 고도 이용과 지역 간의 균형발전을 도모하기 위한 목적으로 택지 및 단지, 도로, 항만 및 공항 등의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 현재도 많은 공사들이 연약한 지반에서 실시되고 있다. 이로 인해 건설현장에서 지반의 장기침하, 파괴, 부등침하, 국지적인 구조물 손상 등의 공학적인 문제들이 지속적으로 보고되고 있다. 특히, 연약지반이 비교적 두껍게 발달한 서 남해안 지역과 내륙지역의 연약지반 위에 축조되는 각종 구조물, 도로 등의 경우 필연적으로 하중에 의한 지반의 장기침하가 발생하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 장기침하량 예측기법들인 쌍곡선법, 호시노법, $\sqrt{S}$법, 아사오카법 등의 지역별 적정 분석기법을 검토하는 한편, 일반화된 산정식의 도출을 통한 새로운 예측기법에 대한 연구를 수행하여 토질특성 및 시공조건에 대한 상관관계를 분석하고 장기적인 침하특성과의 연관계수를 도출하였다. 수식의 검증을 위해 16개 지역의 계측자료와 수치해석 결과를 비교 및 분석을 실시하였다.
본 논문에서는 일련의 현장시험과 수치해석을 통해 연약 암염층(Sabkha)에 보강된 스톤컬럼의 침하거동 특성을 평가하였다. 스톤컬럼으로 보강된 복합지반의 침하거동특성을 평가하기 위해 Saudi의 Kayan 지역에 시공된 스톤컬럼에 대한 현장 재하시험을 수행하였다. 스톤컬럼의 보강효과를 평가하기 위해 현장시험결과와 Pribe의 간편법, 그리고 수치해석 결과를 상호 비교 분석 하였다. 수행된 연구결과, Priebe 제안식으로 산정한 침하량은 스톤컬럼이 시공된 실제 현장의 침하량보다 과다하게 평가함을 확인하였다. 또한, 수치해석을 통해 스톤컬럼이 보강된 복합지반의 거동을 예측할 때, 주변에 시공된 스톤컬럼들의 구속에 의한 지지력이 향상되는 효과를 적절히 고려해야 함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 국내외 적용 중인 압밀지수의 값을 조사하고 조사된 표준편차 범위를 분석하였으며, 편차에 따른 침하량을 계산하였다. 또한 지반에서 내재한 불확실성 변수인 압축지수가 연약지반 처리공법 하에서 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석을 통해 프리로딩 공법, 배수촉진 공법, 치환 공법을 적용하여 성토단계별 침하거동을 분석하였고, 추가적으로 장기적인 침하에 안정적인 Piled Raft 공법을 추가로 분석하여 침하거동을 파악하였다. 그 결과, 최종침하량에 따른 평균분석 결과는 해석 값의 평균, 해석값의 최대 최소의 중간값, 평균 압축지수(Cc=0.35)를 사용할 경우에 발생된 침하량이 상이한 것으로 나타났다. 최종침하량에 따른 변동계수의 비교 분석 결과, 각 공법별로 시간에 따라 변동계수의 차이를 보였다. 그 중 Piled Raft 공법이 시간의 경과와 상관없이 일정한 변동계수 값을 보이며, 다른 공법보다 낮은 값으로 불확실성 지반정수의 압축지수에 영향이 가장 적은 것으로 확인되었다.
본 논문은 폐기물의 하중과 침출수위의 변화를 고려할 수 있는 컴퓨터 프로그램 CONSOL을 이용하여 폐기물 매립이 진행되는 동안과 이후의 해안 폐기물 매립장의 압밀침하량을 분석하였다. 또한, 이들 변화된 기초점토지반 강도특성하에서 매립지 기초지반을 포함한 제체사면의 안정성 해석을 수행하였으며, 현장 침하계측자료와 본 논문의 이론적 침하량을 비교 검토하였다. 그 결과, 단계별 폐기물 매립이 실시됨에도 침출수위가 함께 상승할 경우 점토지반의 강도를 향상시키는 유효응력 증가가 거의 없어 매립높이가 증가할수록 안정성이 확보되기 어려운 것으로 나타났으며, 그 결과 매립경사구배를 낮추거나 배수공법에 의한 침출수위를 절감시키는 등의 보완 작업이 필요한 것으로 나타났다. 압밀해석으로부터 구한 침하량은 실측침하량 자료와 비교적 잘 일치하였다.
연약 지반 개량 현장의 효율적 시공 관리를 위해 침하 계측 자료를 이용한 정확한 향후 침하 거동 예측은 매우 중요하다. 현재 침하 예측을 위해 침하 계측 자료를 이용한 침하 예측 방법들이 널리 활용되고 있으나, 이러한 방법들은 일정 성토고 조건에서만 적용이 가능하며, 실제 현장처럼 계측 결과에 따라 지속적인 성토 변화가 발생하는 경우 적용이 매우 어렵다. 본 연구에서는 성토 조건의 변화를 고려한 침하량 예측을 위해 침하 계측 자료를 이용한 침하 예측 결과와 복잡한 현장 조건을 단순화하기 위한 가정 조건을 기반으로 간단한 역해석을 통해 향후 침하량을 이론적으로 예측할 수 있는 기법을 제안하였다. 대형 압밀 시험 결과, 유한 차분 해석 결과, 현장 침하 계측 자료에 제안 방법을 적용한 결과, 제안 방법이 하중의 재제하 등 다양한 성토 변화 조건에서 침하 거동을 신뢰성 있게 모사하였다.
효과적인 연약지반 개량을 위해서는 연약지반 위에 구조물의 축조나 성토를 진행할 시 계측활동을 통하여 지반의 거동특성 및 안정관리를 실시하여야 한다. 연약지반의 여러 현장에서 계측관리가 필요하고 그에 따른 침하량 예측방법을 적용할 때 최종침하량의 정확성이 향상된다. 그러나 이는 실제 지반의 거동과 초기 설계 계획과 많은 차이점을 보이고 있다. 이러한 설계상의 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 계측자료를 토대로 장기침하량을 예측하는 방법인 쌍곡선법(Hyperbolic method)를 사용하여 연구대상지역인 전남 영암-해남 연약지반의 계측침하량을 분석하였다. 대상지역의 최종 압밀성토가 종료된 시점부터 계측기간별 압밀도의 변화를 통하여 최종침하량을 예측하였으며, 압밀도의 변화에 따른 최종침하량을 유한요소해석과 현장계측값을 비교·분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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