본 연구에서는 부산지역 점토의 비 배수전단강도를 추정하기 위해 현장 및 실내시험을 통해 부산점토의 콘계수를 평가하였다. 이를 위해 부산신항 지역 및 녹산지역에서 $CK_0U$ 삼축압축시험, 베인전단시험, 피에조 콘 관입시험(CPTu) 등을 실시하였다. 시험결과, 현장 점토의 비배수전단강도는 심도에 따라 증가하였으며, 강도증가비는 각각 $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v\;{\fallingdotseq}\;0.26{\sim}0.44$와 ${\mu}_{su(VST)}/{\sigma}'_v\;{\fallingdotseq}\;0.20{\sim}0.23$로 삼축 비배수전단강도가 베인 비배수전단강도에 비해 1.5배 정도 크게 나타났다. 또한 CPTu 시험결과 콘선단저항($q_c$)과 간극수압($u_2$)은 심도에 따라 증가하였으며, 간극수압비($B_q$)는 $0.3{\sim}1.0$정도로 나타났다. 삼축압축 및 베인시험 결과와 CPTu 결과로부터 콘계수를 산정한 후 간극수압비와 비교한 결과, 삼축 비배수전단강도와 베인 비배수전단강도를 추정하기 위한 부산지역 점토의 콘계수는 각각 $5{\sim}20$, $10{\sim}35$로 나타났다. 그리고 콘계수는 간극수압비가 증가함에 따라 선형적으로 감소하였으며, 이로부터 간극수압비를 이용한 부산점토 콘계수 추정방법을 제안하였다.
It is important to estimate the mechanical properties of clay since it is directly related to the design and the construction of geotechnical structures. Site exploration, which is composed of boring, sampling, in-situ, or laboratory tests, is preformed to estimate the mechanical properties. However, mechanical properties of clay measured from laboratory test may be different from in-situ properties due to disturbances occurred during sampling, transportation, storage, and trimming. In this study, the degree of disturbance according to sampling method was estimated with the test results of CK/sub o/U triaxial compression test on Yangsan clay. The soil samples were obtained by three types of sampling method, j.e., 76mm-tube sampler, 76mm-piston sampler, and block sampler. In order to evaluate the quality of samples, volumetric strain, undrained shear strength, secant Young's modulus, and pore pressure coefficient at peak measured from each sample were compared with one another. From the test results, it was observed that mechanical properties of the block and piston samples were more reliable than those of tube samples. But it was observed that the water content of piston was similar to that of tube samples at given depths while the water content of block samples was 14.3∼15.8% smaller than that of piston and tube samples. In addition to the evaluation of the quality of samples, relationship between c/sub u// σ/sub vc/'and OCR was established from the results of the CK/sub o/U triaxial compression tests, which were carried out using SHANSEP method. And also undrained shear strength was analyzed using the in-situ test data such as Cone Penetration Test(CPT), Dilatometer Test(DMT), and Field Vane Test(FVT) and was compared with that evaluated from CK/sub o/U triaxial compression test.
The PMT test results are compared with other in situ test such as Standard Penetration Test (SPT), Cone Penetration Test (CPT), Field Vane Test (FVT) and the laboratory test in order to investigate the correlationships for the strength parameters obtained from Busan and Incheon areas. Many proposed correlation formulas also make a comparative study and new correlation formulas for domestic soils are introduced. Limit pressure ( $P_1$) could be determined by P-log($\Delta$V/V) and Relative volume Method. PMT for the granular soils showed relatively high correlation with SPT, while CPT has good correlation with PMT for cohesive soil. The predicted undrained shear test ( $S_{u}$) by the PMT test results for Incheon and Busan samples showed low correlativity with proposed equations, therefore, new correlation formulas are proposed for domestic soils.s.
Piezocone test as well as Dilatometer tests are used worldwide to evaluate the engineering properties of clay soils. The common strong point of the two tests is that they can estimate, by the identical test equipment, various properties of soils, which are the unit weight of soils of OCR, K$\sub$o/, undrained shear strength(s$\sub$u/), coefficient of consolidation(c$\sub$h/) and soil classification etc,. A series of the two types of field tests are performed in this study on marine clays with low plasticity at Inchon International Airport construction site to estimate various properties of the soils such as s$\sub$u/, OCR, and c$\sub$h/, which are then compared each other as well as with the results of reference tests. The comparisons show that the way of interpretation is the most critical factor in obtaining confidential results for a certain engineering property for both tests.
한반도 남해안 부산지역의 해성점토에 대하여 물리적 특성을 사전 파악하고, 지반 강도정수의 상관성을 분석하기 위하여 비교적 신뢰성이 크다고 할 수 있는 대형 항만공사 자료를 활용하였다. 분석자료의 정도를 높이기 위하여 해성점토만을 대상으로 하였다. 통일분류법으로 ML, MH, CL, CH, ML-CL에 해당되는 자료는 분석대상에 포함하였으며, SC로 분류되는 자료는 분석대상에서 제외하였다. 지반강도 특성에 대한 분석은 일축압축시험, 삼축압축시험, 현장베인시험 결과에 의한 비배수 전단강도, 예민비, 유효마찰각에 대하여 분석하였으며, 자료분석시 통계분석을 통하여 이상치를 제거하였으며, 또한, 교란도분석을 수행하여 결과에 대한 신뢰성을 높이고자 하였다. 상관관계 분석에서는 선형회귀분석을 수행하여 깊이에 따른 비배수전단강도의 상관관계를 검토하였다. 또한, 동일한 위치에서 수행된 일축 및 삼축압축시험 자료를 분석하여 비배수전단강도의 상관관계식을 도출하였으며, 그 결과 심도와 비배수전단강도는 $S_u=0.015148D+0.04624$의 관계를 보이며, 삼축압축시험에서 구한 비배수 전단강도가 일축압축시험에서 구한 비배수전단강도의 1.26배 정도 크게 평가되었다.
모래의 aging 현상은 점성토에 비하여 무시할 정도로 매우 작아서 최근까지 연구되지 않았다. 그러나 퇴적이나 교란 후 시간경과에 따라 관입저항치의 증가가 관찰되면서 현장시험을 중심으로 모래의 aging 효과에 대하여 활발한 조사가 이루어졌고, 최근에는 현장시험뿐만 아니라 실내시험에서도 여러 연구자들에 의해 모래의 aging 효과가 규명 되어지고 있다. 본 연구에서는 모래의 비배수 정적전단거동에 대한 aging 효과를 살펴보기 위해 낙동강 모래를 이용하여 상대밀도 $(D_r)$, 압밀응력비$(K_c)$ 그리고 압밀시간을 달리하여 비배수 정적삼축압축시험을 실시하였다. 그 결과 응력-변형률의 탄성구간내 탄성계수가 압밀시간 경과에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 또한 상전이점 강도$(S_{PT})$와 한계응력비점 강도$(S_{CSR})$도 압밀시간 경과에 따라 증가하였다. 그러나 간극수압비$(u/{p_c}')$는 압밀시간에 비례하게 감소하는 등 모래의 정적전단에서 나타나는 aging 효과를 관찰할 수 있었다.
연약점토지반 위의 성토사면에 대해 안정해석을 수행할 경우, 종래에는 해석의 간편성 때문에 하중재하 형태를 순간재하로 가정하고, 점토층 깊이에 대해 평균적인 비배수전단강도$(s_u)$를 적용하여 해석해 왔다. 그러나 실제 현장의 하중재하 형태는 성토하중의 점증적 중가와 방치가 단계적으로 반복수행되는 형태이므로 점토지반의 압밀진행에 따른 비배수전단강도의 증가가 발생하게 된다. 본 연구에서는 정규압밀 상태인 연약점토지반 위의 점증성토와 방치기간을 고려할 수 있고, 또한 압밀경과시간과 점토지반의 깊이에 따른 강도증가율을 고려할 수 있는 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 임의로 가정한 해석단면에 대하여 성토설계를 수행하였고, 한계성토고에 대해서 강도증가율을 고려 않는 종래의 안정해석 프로그램의 결과와 비교하였다. 또한, 성토설계시 압밀계수$(c_u)$와 배수거리 $(H_{dr})$의 영향을 비교.분석하였다. 본 연구에서 개발된 강도증가율을 고려한 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 이용하면 계획된 성토고까지 최소허용안전율을 만족하면서 성토할 수 있는 성토완료기간을 구할 수 있기 때문에 효과적인 성토계획 및 설계가 가능할 것으로 생각된다.
The undrained shear strength is widely acknowledged as a fundamental mechanical property of soil and is considered a critical engineering parameter. In recent years, researchers have employed various methodologies to evaluate the shear strength of soil under undrained conditions. These methods encompass both numerical analyses and empirical techniques, such as the cone penetration test (CPT), to gain insights into the properties and behavior of soil. However, several of these methods rely on correlation assumptions, which can lead to inconsistent accuracy and precision. The study involved the development of innovative methods using extreme gradient boosting (XGB) to predict the pile set-up component "A" based on two distinct data sets. The first data set includes average modified cone point bearing capacity (qt), average wall friction (fs), and effective vertical stress (σvo), while the second data set comprises plasticity index (PI), soil undrained shear cohesion (Su), and the over consolidation ratio (OCR). These data sets were utilized to develop XGBoost-based methods for predicting the pile set-up component "A". To optimize the internal hyperparameters of the XGBoost model, four optimization algorithms were employed: Particle Swarm Optimization (PSO), Social Spider Optimization (SSO), Arithmetic Optimization Algorithm (AOA), and Sine Cosine Optimization Algorithm (SCOA). The results from the first data set indicate that the XGBoost model optimized using the Arithmetic Optimization Algorithm (XGB - AOA) achieved the highest accuracy, with R2 values of 0.9962 for the training part and 0.9807 for the testing part. The performance of the developed models was further evaluated using the RMSE, MAE, and VAF indices. The results revealed that the XGBoost model optimized using XGBoost - AOA outperformed other models in terms of accuracy, with RMSE, MAE, and VAF values of 0.0078, 0.0015, and 99.6189 for the training part and 0.0141, 0.0112, and 98.0394 for the testing part, respectively. These findings suggest that XGBoost - AOA is the most accurate model for predicting the pile set-up component.
본 연구에서는 부산 신항에서 지표면 근처의 상부 점토의 유사 과압밀 특성과 연계한 비배수전단강도를 평가하기 위하여 현장베인 및 피에조콘관입시험을 실시하였다. 일축압축 및 현장베인시험 결과를 이용하여 비배수전단강도($s_u$)와 유효상재압과의 상관관계식 $10+0.262{\sigma}^{\prime}v_0$(kPa)이 얻어졌다. 표준압밀시험결과로부터 7m 심도까지 과압밀비(OCR) 1.9 정도이며, 심도가 깊어질수록 정규압밀상태의 과압밀비(OCR) 1.0에 근접한 경향이 얻어졌다. Hanzawa(1983)에 따르면, 정규압밀된 자연퇴적 점토지반에서도 화학적 결합 작용 등에 의한 연대효과로 인해 지표면에 가까운 위치에서 과압밀 경향을 보이는 것으로 제시되었다. 이러한 개념 하에서, 부산점토 지반은 지표면에서부터 화학적 결합작용으로 인해 10kPa의 비배수전단강도가 유효상재압에 관계없이 발휘되며, 정규압밀상태의 강도증가율은 0.262로 추정할 수 있다. 이에 대해 퇴적 환경 변화로 인해 지표면에 가까운 위치에서 화학적 결합 작용에 의한 유사 과압밀 경향이 발생되었는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
This study was to evaluate the feasibility of pre-consolidation pressure distribution characteristic of western and southern coastal region, using correlation of unconfined compressive strength and preceding research equation. Pre-consolidation of western and southern region showed similar trends undrained shear strength and pre-consolidation pressure in proportion to unconfined compressive strength. Predicted results of U.S. NAVY. (1982) equation revealed a small error western 9.7 % and southern 0.4 %. Prediction correlation results of pre-consolidation using unconfined compressive strength revealed an error western 16.8 % and southern 0.7 %. It was reported that less than 20 percent of pre-consolidation pressure prediction result of Casagrande forecasting error. Estimates of pre-consolidation pressure are possible, before the standard consolidation test, because it was reported that less than 20 % of the forecasting errors of Casagrande.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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