서해안 지역의 준설토는 실트 또는 세립모래 성분이 많은 특성으로 인해 성토재로 직접 사용되는 사례가 증가하고 있으나, 준설토를 성토재로써 활용하는 연구에 대해서는 미흡하다. 이에 본 연구에서는 서해안 지역의 준설토를 성토재료의 활용성을 확인 하고자 하였다. 우선적으로 피에조콘 관입시험을 통해서 준설 지반의 구성성분을 확인함으로써 성토재의 활용 가능성을 우선적으로 확인하였다. 준설토에 대한 침강 및 자중압밀시험을 시행하여 준설토의 특성을 평가하는 동시에 침강 및 자중압밀이 완료된 시료에 대해서 다짐시험 및 직접전단시험을 시행함으로써 준설토의 준설완료 시점의 특성을 확인하였다. 아울러 침강 및 자중압밀이 완료 된 시료를 자연배수시킴으로써 시간이 경과됨에 따라서 준설토가 보이는 역학적 특성을 확인하고자 하였다. 실트, 실트질 모래 및 모래성분이 다량 포함되고 있는 서해안 지역의 준설토는 자연배수 시간이 경과함에 따라서 단위중량과 전단강도가 증가되는 특성 을 보이는 것으로 평가되었다.
This thesis is results of numerical analyses about test results of discharge capacity apparatus using penetration method. Applicability of numerical approach with FEM technique, using Cam-clay model, was confirmed by analyzing the results of standard consolidation test before analyzing test results of discharge capacity apparatus using penetration method. Thus, input parameters for the model was convinced to be appropriate. For numerical analyses about test results of discharge capacity apparatus using penetration method, identical initial and loading conditions during tests were applied to simulate test results correctly. Effects of ground disturbance resulted from installment of vertical drains on the behaviors of consolidation were also simulated. Applicability of numerical approach was investigated by comparing test results with numerical ones. As results of them, both of consolidation settlement were found to be in good agreements so that its applicability was confirmed. As results of numerical estimation, degree of consolidation with the condition of considering smear zone was found to be delayed, compared with results without smear zone. On the other hands, parametric numerical analyses of changing parameters related to smear zone such as permeability and size of smear zone and permeability of vertical drain were also carried out.
In this paper, analyzes the characteristics of self-weight consolidation on the dredged clay according to the fines content and falling height. Research was performed with the dredged clay sampled by Sae-mangeum field site. Classification of fines content was performed by sieve analysis test. After adjusting the fine content, self-weight consolidation tests were carried out focussing on the variation of fines content and falling heights. From the test results of the self-weight consolidation test, samples with high fines content had reached sedimentation completion more later than ones with less fine content samples. In other words, the start of self-weight consolidation was slowing down with increasing of fines content. Also, from the test results of calculating the coefficient of sedimentation consolidation, the coefficient value were increased with the fines content increases. In addition, the change of sedimentation ratio and volume ratio showed more higher changed value as the fine content increases. Thus, it is important to consider the fines content when estimate the settlement time of dredged soil in field dredge work.
본 연구에서는 스미어가 발생한 지반을 모사하고 배수재 간격비에 따른 스미어 영역 겹침 유 무가 차후의 압밀거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 대형압밀챔버와 맨드렐 관입시험기를 이용하여 다양한 실내모형실험을 수행하였다. 또한, 이를 바탕으로 유한요소해석을 실시하였고 연직배수공법의 효율성을 분석하였다. 실험 및 해석결과 스미어 발생은 침하량을 증가시키지만 스미어 겹침은 반대로 침하량을 감소시키는 경향을 보였다. 또한 연직배수재를 설치하면 압밀이 촉진되지만 배수재 간격을 줄여도 스미어의 영향으로 압밀속도는 크게 빨라지지 않았으며, 오히려 스미어 영역이 겹칠 정도로 배수재 간격을 줄이면 압밀효율이 급격히 떨어지는 것으로 나타났다.
Under the various variations of the sample thickness, the load increment ratio and the load increment duration, this consolidation test of the clay in the Asan Bay was tried for the comparison with the standard consolidation test. The results gained are as follows; 1. The void ratio variations of the leached-clay samples were increasingly high, according as the sample thickness thinned and the load increment duration and the laod increment ratio increased. 2. The coefficient of consolidation were increased with the increment of the sample thickness, of the load increment ratio and of the load increment duration. Near the pre-consolidation load, the coefficient of secondary consolidation had the maximum value and lessened with the increment of the sample thicknss, and of the load increment duration 3. The value of the pre-consolidation load increased in proportion to the increment of the sample thickness and the decrease of the load increment ratio and the load increment duration. 4. The compression indices increased as the increment of load increased and decreased as the sample thickness increased. 5. The initial compression ratio increased as the sample thickness, the load increment ratio and the load increment duration decreased. The ratio of primary compression to the secondary decreased with the increment of the sample thickness and of the load increment ratio. 6. The time at the completion of psimary consolidation increased with the increment of the sample thickness and of the consolidation load, and with the decrease of the load increment ratio. 7. The compression indicses increaed as the sample thickness lessened and decreased as the load increment ratio increased. The coefficient of consolidation increased according as the sample thickness, the load increment ratio and the load increment duration went up. The settlement at the construction site should be calculated highly in proportion as the sample thickness lessened and the load increment ratio increased. The consolidation ratio is thought to be accelerated if the sample thickness and the load increment ratio becomes higher and the load increment duration longer.
국내 남해안 해성점토 지반의 압밀특성을 파악하고자 Piezocone 시험으로 평가한 수평방향 압밀계수와 표준압밀 시험결과를 비교하였다. 기존에 제안된 수평방향 압밀계수 추정 방법들은 상호간의 편차가 클 뿐만 아니라 실내 압밀 시험값과 비교해도 그 차가 커서 사용하기에는 많은 불확실성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 제안된 방법중에서 Torstensson(1977)의 구형모델과 공동확장이론, 수정 Cam-Clay모델의 한계상태이론을 적용한 Burns and Mayne의 방법(1998)은 본 연구지역과 같은 고소성 지반에서 신뢰성이 높은 것으로 나타났다. 이중 Burns and Mayne의 방법(1998)을 사용하여 소산시험결과를 정규화한 분석결과에 따르면 50% 압밀시의 시간계수($T_{50}$)는 0.015로 추정되었다. 또한 본 연구 지반조건과 유사현장의 시험성과를 활용하여 비교 분석한 결과 새롭게 제안한 Bums and Mayne의 방법(1998)은 실내 시험값에 비해 약 1.5배 작은 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 표준압밀시험 결과차가 상호간에 3~4배 차를 보이는 것을 감안할 때 상당히 양호한 것으로 나타났다. 이외에도 또 다른 차원에서 소산시험결과로부터 압밀계수를 직접 산정하는 방법으로서 국내에서 널리 사용중인 Robertson 등(1992)의 제안방법을 이용하여 새로운 도표를 제안하였다. 제안된 도표는 Burns and Mayne(1998)의 이론적 방법을 활용한 방법으로서 소성이 높은 지반에서 활용할 경우 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.
최근 들어 연약지반상에 구조물을 건설하는 경우가 증가하고 있으며, 사회기반 시설의 유지관리 및 건설 비용의 절감을 위해 사전압밀공법 및 연직배수공법과 같은 기존의 방법을 이용하여 지반 개량이 행해지고 있다. 이와 같이 연약점성토 지반상에 다양한 개량공법이 적용 될 때, 점성토의 낮은 투수계수로 인한 장기간에 걸친 압밀침하가 중요하게 된다. 압밀침하와 관련된 기존 연구결과에 따르면, 기존의 표준압밀시험의 재하기간은 압밀정수 산정에 최소한 10일 이상의 시간을 요하게 된다. 따라서 이 연구에서는 서남해안의 대표적인 연약지반으로 구성된 광양만 재성형 해성점토를 이용하여 표준압밀시험과, 일정변형률 압밀시험의 변형률 속도를 변화시킨 실험을 수행하였다. 실내시험결과를 통해 등변형률 속도에 따른 압축특성, 변형률-유효응력관계, 재하속도에 따른 간극수압 변화특성, 압밀정수와 등변형률 속도의 관계를 비교/분석하였다.
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.
This research investigated the nonlinear compressibility, permeability, the yielding due to structural degradation and their effects on consolidation behavior of structured soft soils. Based on oedometer and hydraulic conductivity test results of natural and reconstituted soft clays, linear log (1+e) ~ $log\;{\sigma}^{\prime}$ and log (1+e) ~ $log\;k_v$ relationships were developed to capture the variations in compressibility and permeability, and the yield stress ratio (YSR) was introduced to characterize the soil structure of natural soft clay. Semi-analytical solutions for one-dimensional consolidation of soft clay under time-dependent loading incorporating the effects of soil nonlinearity and soil structure were proposed. The semi-analytical solutions were verified against field measurements of a well-documented test embankment and they can give better accuracy in prediction of excess pore pressure compared to the predictions using the existing analytical solutions. Additionally, parametric studies were conducted to analyze the effects of YSR, compression index (${\lambda}_r$ and ${\lambda}_c$), and permeability index (${\eta}_k$) on the consolidation behavior of structured soft clays. The magnitude of the difference between degree of consolidation based on excess pore pressure ($U_p$) and that based on strain ($U_s$) depends on YSR. The parameter ${\lambda}_c/{\eta}_k$ plays a significant role in predicting consolidation behavior.
온라인 실험 방법은 실험 정보를 직접 수치 해석에 사용하는 수치 실험법의 하나로, 지반의 역학적 특성이 요소 시험체로 부터 실시간으로 수치해석에 업데이트되므로 이상화된 역학모델을 사용하지 않고 지반 해석을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 이 방법은 모래 지반을 주요한 대상으로 하는 지반내진공학 분야에서 주로 사용되어 왔으나 최근 압밀 문제에 적용할 수 있는 실험법이 개발되어 실내 검증과 현장검증이 시도되었다. 지금까지의 관련 연구에서는 압밀층 중앙에 요소 시험체를 위치시켜 평균적인 반응 거동만을 수치해석에 업데이트하는 방법이 주로 사용되어 왔으나, 이러한 경우에는 압밀층 두께가 두꺼워 질수록 해석 정도가 떨어질 수 있다는 점이 단점으로 지적되어 왔다, 따라서 압밀 문제에 대한 온라인 실험법의 유효성 및 가능한 해석 범위를 명확하게 하기 위해서는 이러한 영향요소를 완전히 배제할 수 있는 실험 조건을 적용하여 결과를 검토할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 동일한 조건 하에서 실시된 온라인 압밀 시험과 분할형 압밀시험 결과를 이용하여 점토 시료의 압밀 침하와 과잉간극수압 소산 재현 측면에서 온라인 압밀 실험 결과를 검토하였다. 실험결과, 온라인 압밀 실험은 재구성 카올리나이트 점토의 유효 응력에 따른 압축성 변화를 큰 모순 없이 재현해 내고 있었으며, 과잉간극수압 소산 속도 측면에서는 온라인 압밀 실험이 조금 빠른 것을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 점토 시료의 과잉간극수압 소산 거동을 보다 정도 높게 예측하기 위해서는 점토의 투수성도 리얼타임으로 업데이트 할 수 있는 방향으로 실험 절차가 개선이 되어야 한다는 점과 과잉간극수압 소산 후의 변형에 대해서는 추가적인 연구나 개선이 필요하다는 점을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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