일반적으로 자연상태의 흙은 이방성을 나타내며, 이러한 흙의 이방성이 응력-변형률 거동에 미치는 영향은 매우 크다. 따라서 본 연구에서는 인공신경회로망 모델을 이용하여 압밀응력비 변화에 따른 정규압밀점토의 응력-변형률 거동을 모델링하고 비배수전단강도를 예측하여 보았다. 이때 사용된 신경회로망은 일반화된 델타규칙으로도 불리우는 오차역전파 학습 알고리즘을 이용한 다층신경회로망이다. 신경회로망의 학습은 인공퇴적 점토시료를 이용, 연직압밀응력과 압밀응력비를 다르게 정규압밀시킨후 비배수전단시험을 실시하여 얻어진 시험 결과를 이용하였고, 학습된 신경회로망을 이용하여 학습시 제외되었던 압밀응력비 상태에서의 비배수전단강도를 추론하여 본 결과 예측치와 실측치가 잘 일치하였다. 검토결과 실측치와 추론치 사이에는 결정계수($r^2$) 0.973 이상의 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 점토의 비배수전단강도를 예측함에 있어서 인공신경회로망모델의 적용 가능성을 보여주었다.
SHANSEP method involves the consolidation to stresses in excess of the preconsolidation pressure in order to overcome sample disturbance effect. The concept of SHANSEP is based on an approach to laboratory test which attempts to reproduce the in-situ conditions more closely than is possible in routine tests and evaluates normalized strength parameters for the soil as a function of OCR. But SHANSEP method can be applied only to fairly uniform clay deposits, and is unsuitable for a random deposit. In this study, CK/sub o/U triaxial compression test and incremental loading consolidation test were performed for the application of SHANSEP method on Yangsan clay. During the K/sub o/-consolidation, triaxial specimens were consolidated to stress equal to two times the in-situ vertical effective stress. And for overconsolidated condition, the specimens were swelled to a known vertical effective stress in order to have the desired OCR. With the results of CK/sub o/U triaxial compression test using the block samples, the relationship between c/sub u//σ/sub vc/' and OCR on Yangsan clay was established. For evaluating the undrained shear strength of Yangsan clay with depth, CK/sub o/U triaxial compression test was performed using the piston samples taken from Yangsan site. And also undrained shear strength was analyzed from the in-situ test such as Cone Penetration Test(CPT), Dilatometer Test(DMT), and Field Vane Test(FVT) and was compared with that of CK/sub o/U triaxial compression test.
The effect of plastic board drains (PBDs)on ground improvement was checked out considering three crucial factors: ground settlement, undrained shear strength, and residual water head. First, the settlement analysis including initial settlement induced by reclamation of sand mat was conducted by back calculation analysis with measured data. Its result showed toot the PBDs used for this site worked well on improving soft ground. Secondly, the undrained shear strength was investigated by laboratory and in-situ tests including unconsolidated-undrained triaxial compression (UU) tests, unconfined compression tests, in-situ vane tests, and cone penetration tests. From the test results, they showed that the undrained shear strength of the improved ground by PBDs was significantly increased as well as the strength increasing ratio especially $10{\sim}15m$ below the ground surface on site. Thirdly, the residual water head measurement from the in situ dissipation test was found the same as the static water head, which indicated primary consolidation was completed and the effect of soil improvement with PBDs can be confirmed.
The variation of the undrained shear strength (cu) is an important consideration for assessing slope stability in engineering practice. Previous studies focused on the three-dimensional (3D) stability of slopes in normally consolidated clays generally assume the undrained shear strength increases linearly with depth but does not vary in the horizontal direction. To assess the 3D stability of slopes with spatially varying undrained shear strength, the kinematic approach of limit analysis was adopted to obtain the upper bound solution to the stability number based on a modified failure mechanism. Three types failure mechanism: the toe failure, face failure and below-toe failure were considered. A serious of charts was then presented to illustrate the effect of key parameters on the slope stability and failure geometry. It was found that the stability and failure geometry of slopes are significantly influenced by the gradient of cu in the depth direction. The influence of cu profile inclination on the slope stability was found to be pronounced when the increasing gradient of cu in the depth direction is large. Slopes with larger width-to-height ratio B/H are more sensitive to the variation of cu profile inclination.
본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도를 파악하기 위하여 부산신항 점토층에 DMT 시험, 베인전단시험, $CK_0U$ 삼축압축시험을 실시하였다. 시험결과 정규화한 비배수 전단강도비는 삼축시험의 경우 $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35$, 베인전단시험의 경우 ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$로 나타났다. 본 연구에서는 현장 베인전단시험 및 삼축압축시험 결과와의 비교를 통해, DMT를 이용하여 비배수 전단강도를 추정하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째는 $S_u/{\sigma}'_v$와 횡방향 응력지수의 관계를 이용하는 방법이고, 두 번째는 $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계로부터 비배수 전단강도를 추정하는 방법이다. 베인전단시험 및 삼축시험 결과와 두 가지 추정방법을 비교한 결과, $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계를 이용한 방법이 $K_D$ 이용하는 방법보다 비배수 전단강도를 정확하게 추정하는 것으로 나타났다. 이것은 $I_D$와 $E_D$가 토질상태를 반영하는 $p_1-p_0$항을 포함하고 있어, $N_c$를 이용하는 방법이 토질을 고려한 비배수 전단강도 추정을 할 수 있기 때문으로 판단된다.
화성 지역의 저소성 실트 지반에 대한 비배수 전단강도를 평가하기 위해 일련의 실내 및 현장 원위치 시험을 수행하였다. 저소성 지반에 대한 비배수 전단강도 산정을 위한 시험의 적용성을 분석하기 위해서 일축압축시험 및 간이 CU 시험을 실시하였으며, 저소성 실트 지반의 경우, 원지반에서 불교란 시료 채취가 적절하게 이루어진다 할지라고 시료 내부의 잔류유효응력이 매우 감소하게 되어, 일축압축강도가 현저하게 과소평가되는 결과가 얻어졌다. 따라서, 해성 점토 지반과 동일한 조건이 갖추어지도록 원위치 유효상재압으로 재압밀시킨 후, 전단시험에서 얻어진 간이 CU 강도, $s_{u(scu)}$의 75%를 설계 비배수 전단강도로 적용한다면, 원위치 전단강도를 적절하게 평가할 수 있는 것으로 분석되었다.
사면파괴가 발생한 사면의 하부 연약지반에 대한 현장원치시험결과와 실내시험결과 그리고 강도 추정식에 의한 결과를 상호 비교분석해 보았다. 사면 하부연약지반에 대한 콘관입시험결과와 현장베인시험결과의 비교를 통해 결정된 연약지반의 콘계수값은 12였다. 콘관입시험자료로부터 콘계수 추정식을 적용하여 구한 연약지반의 비배수강도는 현장베인시험에 의한 그것보다 보수적인 값을 주었다. 압밀시험결과를 이용한 추정식을 통해 연약지반의 비배수강도를 추정하고 현장베인시험에 의한 비배수강도와 비교해 보았다. 세 가지 방법을 통한 추정결과에 따르면 Jamiolkowsky 방법에 의한 결과가 시험을 통해 구한 결과에 가장 근접하였으며 현장베인시험에 의한 비배수강도에 비해 0.88~1.23 범위의 값을 보였다.
Piezocone Penetration Test has been performed in the soft ground over the site preparation area at Inchon International Airport(IIA). With the pore pressure dissipation test results, the changes in the permeability and the coefficient of consolidation in clayey soil were checked and the differences of the undrained shear stength verified the soft ground improvement effect from vane test and piezocone test both before and after the improvement. From the results, thin sand seam was found and this caused a big difference in the coefficient of permeability and consolidation. The coefficient of consolidation was high in the upper marine deposit and relatively low in lower marine deposit. It was found that the reduction of void ratio by preloading resulted in the reduction of coefficient of consolidation after the ground improvement. In addition, there were some variations of undrained shear strength when the number of 15 or 18 was used as the coefficient of piezocone(Nkt). However, when the average value of undrained shear strength calculated using Nkt=10 was applied, the result indicated the similar average value with the result of vane test and the increasing rate of strength( Δsu/Δ$\sigma$≒0.38) also showed the similar distribution.
DMT 시험은 연약지반의 공학적 특성을 파악하기 위한 현장 시험방법으로, 이 방법으로부터 구한 비배수 전단강도는 가장 신뢰성 있고 유용한 매개변수로 알려져 있다. 그러나 국외 다른 지역의 자료를 토대로 기존에 제안된 상관관계식들은 지역적인 특성에 의존한다. DMT 시험 결과는 3가지 중간 지수 - 재료지수, 수평응력지수, dilatometer modulus를 사용하여 해석이 이루어지며 특히 비배수 전단강도는 수평응력지수만을 이용하여 예측하고 있다. 본 논문에서는 먼저 DMT 시험의 국내 연약지반에서의 적용성을 살펴보았으며 DMT로부터 비배수 전단강도를 추정하기 위하여 $p_0, p_1, p_2, {\sigma '}_v$ 그리고 초기 간극수압을 바탕으로 인공신경망 모델을 개발하였다. 인공신경망 모델은 오차 역전파 알고리즘을 적용하였으며 국내 연약지반에서 수행된 DMT 시험 자료를 이용하여 훈련하였다. 인공신경망 모델의 적용성을 판단하기 위하여 훈련에 이용되지 않은 자료로부터 예측된 결과와 기존에 제안된 상관관계식으로부터 얻은 결과를 서로 비교하였다.
The flat dilatometer test(DMT) is a geotechnical tool to estimate in-situ properties of various types of ground materials. The undrained shear strength is known to be the most reliable and useful parameter obtained by DMT. However, the existing relationships which were established for other local deposits depend on the regional geotechnical characteristics. In addition, the flat dilatometer test results have been interpreted using three intermediate indicesmaterial index($I_p$), horizontal stres index($K_p$), and dilatometer modulus($E_p$) and the undrained shear strength is estimated only by using the horizontal stress index($K_D$). In this paper, an artificial neural network was developed to evaluate the undrained shear strength by DMT and the ANN, based on the $p_0,\;p_1,\;p_2,\;{\sigma}'_v_0$, and porewater pressure. The ANN which adopts the back-propagation algorithm was trained based on the DMT data obtained from Korean soft clay. To investigate the feasibility of ANN model, the prediction results obtained from data which were not used to train the ANN and those obtained from existing relationships were compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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