비검측공 시험법을 이용한 현장타설말뚝의 건전도 평가 프로그램 개발

이천한 공주대학교 대학원 2001 국내석사

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭

이재호 中央大學校 2006 국내박사

본 연구에서는 연약지반의 측방유동을 합리적으로 억지할 수 있는 공법인 “토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭”을 규명하였다. 먼저 캡보말뚝으로 지지된 성토지반에 아칭파괴가 발생하도록 모형실험을 실시하여 지반아치의 형상을 관찰하였다. 그리고 이에 대한 지식과 정보를 확장하여 단독캡말뚝에서의 3차원 지반아칭을 규명하는 모형실험을 실시하였다. 이와같은 지반아칭에 관한 모형실험을 통하여 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템의 해석모델을 수립할 수 있었으며, 여기에 지반공학적 의미를 부여해 합리적인 이론해석법을 개발하였다. 제안한 이론해석법을 검증하기 위하여 성토지지말뚝시스템의 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험결과를 해석결과와 비교할 경우 양호한 일치를 보여, 합리적인 이론해석법임을 증명하였다. 한편 모형실험 및 이론해석법과 병행하여 토목섬유보강 성토지지말뚝에 대한 수치해석을 실시하였다. 수치해석을 통하여 성토지지말뚝시스템에서의 역학적거동특성을 확립할 수 있었다. 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭에 관한 연구를 수행하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같이 요약할 수 있다. 성토지지말뚝시스템으로 지지된 성토지반은 성토고 및 말뚝간격에 따라 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴가 발생한다. 지반아칭파괴는 말뚝캡보 사이의 간격에 비하여 성토고가 충분히 높은 경우에 발생하며, 캡폭을 두께로 하는 반원통형 아치형상으로서, 내부아치와 외부아치로 도시된다. 말뚝캡 상부지반은 좌우측 두 개의 외부아치의 영향이 중복되어 소성변형이 발생되지 않는 쐐기영역이 존재한다. 단독캡의 성토지지말뚝시스템에서는 돔형태의 3차원 지반아칭으로 설명할 수 있으며, 말뚝의 대각선방향이 단면인 지반아칭으로 해석할 수 있다. 토목섬유가 보강된 경우의 지반아칭은 토목섬유 무보강시의 지반아칭효과에 원호처짐형태의 토목섬유가 연약지반에 작용하는 성토하중을 말뚝으로 전이시키는 것으로 규정할 수 있다. 성토지지말뚝시스템의 하중전이효과는 효율을 통하여 정량적으로 평가할 수 있다. 효율은 일정한 말뚝간격비에서는 성토고가 증가할수록 비선형적으로 증가하여 이후 일정한 값에 수렴한다. 효율은 토목섬유의 인장강도와 연약지반의 탄성계수 등에 복합적으로 영향을 받는다. 모형실험 조건에서 토목섬유를 보강한 경우, 무보강시와 비교하여 말뚝의 효율을 4%?23% 가량 증가하는 것으로 나타난다. 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에 대한 이론해석법으로부터 산정한 효율은 모형실험에 의한 효율과 양호한 일치를 보이고 있다. 이론효율에서는 연약지반의 반력을 고려하지 않을 때의 효율이 가장 크게 나타난다. 지반반력을 고려하여 효율을 산정할 경우에는 토목섬유의 인장강도에 따라 효율에 차이가 발생한다. 이때에는 강성이 큰 토목섬유를 사용하면 하중전이가 커지므로 말뚝의 효율이 높아진다. 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템의 수치해석 결과로부터 성토지반의 역학적거동특성을 파악할 수 있다. 성토가 진행됨에 따라서 주응력이 말뚝캡 방향으로 회전하며, 연약지반 상부에는 성토고가 증가함에도 주응력 방향에 큰 변화가 없다. 이러한 결과는 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭을 간접적으로 보여주고 있다.

토목섬유와 말뚝으로 복합지지된 성토지지말뚝의 하중전이

서윤석 中央大學校 大學院 2006 국내석사

본 연구에서는 토목섬유와 말뚝으로 복합지지된 성토지지말뚝의 하중전이에 대한 효과를 분석하고자 일련의 모형실험을 실시하였으며 연약지반 조성시 토목섬유와 연약지반의 침하형상을 통해 말뚝으로 전이되는 연직하중에 대한 이론식을 제안하였고 모형실험 결과와 기존의 이론식과의 비교를 통해 제안식의 타당성을 검증하였다. 본 연구의 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 모형실험을 통해 토목섬유를 보강했을 때 단독캡말뚝의 하중전이효과는 말뚝캡의 간격비, 성토고, 토목섬유의 인장강성, 연약지반의 강성등에 복합적으로 영향을 받는다. 또한 토목섬유 보강시 말뚝간격비가 커짐에 따라 무보강시보다 효율증가량이 증가하는데 이는 토목섬유 처짐에 의한 인장력이 발휘되어 무보강시 연약지반에 가해지던 하중의 일부가 말뚝으로 전이되고 있음을 뜻하는 것이다. 실험을 통해 말뚝간격비 0.67일 경우에 토목섬유 PP500과 PET500에 의한 효율증가율은 미소한 차이를 보인 반면, 간격비 0.83일 때에는 PP500에서의 효율 증가율보다 PET500의 경우가 더 크게 발생하였는데 이는 PET500이 PP500에 비해 상대적으로 인장강성이 크기 때문으로 추측된다. 결과적으로 토목섬유 PET500으로 보강시 무보강시에 비해 성토지지말뚝의 하중분담은 최대 1.38배 증가하며, 하중분담효율은 최대 22.3%까지 증가한다. 연약지반의 침하에 의한 토목섬유 변형률이 보강재가 수직으로 구속된 말뚝캡 근처에 접근할수록 더 큰 변형률값을 가지며 말뚝캡 모서리 부근에서 인장력이 최대가 됨을 알 수 있고 토목섬유의 변형형상을 원호로 가정하여 성토지지말뚝의 효율식이 제시하여, 제안된 이 이론식은 모형실험결과와 비교적 잘 일치하는 결론을 얻었다. 결국 토목섬유의 인장력을 이용하여 연약지반에 가해지는 하중을 감소시킴으로서 구조물의 안정성을 높이고 성토지지말뚝의 효율이 증가된다. 따라서 본 공법은 경제성 및 시공성 효과도 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

토목섬유와 말뚝으로 복합지지된 성토지반의 아칭효과에 관한 실험

이석봉 중앙대학교 대학원 2006 국내석사

본 연구에서는 토목섬유와 말뚝으로 복합 지지된 성토지반의 아칭효과에 대해 규명하기 위해 일련의 모형실험을 실시하였다. 또한 모형실험을 통해 지반변형형상에 대한 이론식을 제안하였으며 모형실험 결과와 이론식과의 비료를 통해 제안식의 타당성을 검증하였다. 본 연구를 통해 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다. 모형실험 결과 성토지지말뚝이 토목섬유와 복합시공 될 경우 성토지반의 침하가 효과적으로 억지될 수 있으며 토목섬유로 보강한 단독캡 말뚝의 지반변형형상은 연약지반을 임의적으로 침하시켰을 때 원호(circular arc)형태로 발생된다. 즉, 토목섬유로 보강시 지반의 변형은 원호형태로 발생됨에 따라 토목섬유의 보강효과에 의해 성토체의 침하가 억제되고 있음을 확인됐다. 이때 말뚝에 작용하는 하중은 침하가 발생됨에 따라 급격히 증가하며 이는 말뚝과 지반과의 상대변위가 지반아칭효과를 극대화 시킨 것으로 평가된다. 보강시 토목섬유의 변형률은 말뚝 캡 인접부분에서 최대 변형이 발생되었으며 이는 말뚝 캡 모서리 부분에서 인장력이 최대임을 의미한다. 위와 같은 모형실험을 토대로 이론식을 제안할 수 있다. 토목섬유 보강시 성토지지말뚝의 아칭효과는 토목섬유 무보강시의 아칭이론으로부터 유도될 수 있으며, 본 연구를 통해 연약지반 반력이 고려하지 않은 경우의 해석법을 확립할 수 있다. 그 결과 모형실험의 결과치와 제안식의 비교를 통하여 제안식의 타당성은 검증되었다. 연약지반 반력을 고려하지 않은 경우의 해석법은 토목섬유의 변형률과 말뚝의 작용하중을 과대평가하게 되지만 다소의 안전율을 고려한다면 성토지지말뚝공법의 설계법으로서 적합한 것으로 평가된다. 결과적으로 토목섬유로 보강된 성토지지말뚝은 연약지반에 작용하는 하중을 감소시킴으로서 구조물의 안정성을 높임으로서 말뚝 효율이 증가된다. 따라서 본 공법은 경제성 및 시공성 효과도 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

토목섬유로 보강한 성토지지말뚝의 하중지지효과에 관한 유한차분해석

김지성 中央大學校 大學院 2006 국내석사

본 연구에서는 연약지반에 설치된 토목섬유보강 성토지지말뚝에 관한 수치해석을 실시하였으며, 이에 대한 연구결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 토목섬유 및 성토지지말뚝으로 지지된 성토지반의 역학적 거동 해석결과로부터 성토하중이 말뚝으로 집중되고 있음을 알 수 있으며, 이는 성토지반 속에 지반아칭현상이 발휘되고 있음을 나타낸다. 2. 말뚝캡의 형태(캡보, 단독캡)가 다르다 할지라도 성토지반의 역학적 거동은 유사하다는 것을 확인하였으며, 성토지반의 주응력 분포도를 통하여 말뚝캡 윗부분에 쐐기영역을 간접적으로 확인 할 수 있었다. 3. 성토지지말뚝에서 토목섬유를 보강한 경우가 보강하지 않은 경우보다 하중지지효과가 더 크다는 것을 알 수 있다. 이는 성토지반 내의 지반아칭 현상에 의한 것이라기보다 토목섬유의 인장력으로 인하여 연약지반으로 전달되는 하중이 말뚝을 통해서 지지층으로 전달됨을 의미한다. 4. 토목섬유 보강 시 인장강성이 증가함에 따라서 말뚝으로 전이되는 성토하 중은 증가한다. 이때의 하중분배효율은 무보강시보다 최소 0.62%에서 최 대 18.98% 더 큰 값을 나타낸다. 5. 토목섬유로 복합 시공된 성토지지말뚝 시공 시 최대 지반아치현상이 발생 하기 이전까지의 성토지반의 안정성에 문제를 해결할 수 있을 것이다. 그 이유는 토목섬유에 의한 성토지지말뚝의 보강 효과는 말뚝 설치간격이 클 때 및 성토고가 낮을 때 특히 크게 나타났기 때문이다. 6. 성토지지말뚝을 합리적으로 설계, 시공하기 위해서는 적절한 말뚝간격 설 정을 통해 하중지지효과를 극대화함과 동시에 성토법면의 사면안정효과에 미치는 영향도 동시에 고려하여야 한다.

연약지반 측방유동 억지를 위한 토목섬유 보강 성토지지말뚝시스템의 설계법

이광우 中央大學校 2007 국내박사

본 연구에서는 연약지반의 측방유동을 효과적으로 억지할 수 있는 “토목섬유 보강 성토지지말뚝시스템”의 설계법을 제안하였다. 본 공법의 합리적인 설계를 위해서는 우선, 연약지반의 측방유동으로 인한 피해가 발생할 것인지에 대한 정확한 예측이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 측방유동지반의 변형거동 특성을 평가하기 위한 실내모형실험을 실시하고, 국내 측방유동지반에서의 현장 계측자료를 조사, 분석하였으며, 이 결과를 바탕으로 연약지반의 측방유동 가능성을 합리적으로 예측할 수 있는 판정법을 제시하였다. 또한 국내 현장적용 실적이 없는 토목섬유 보강 성토지지말뚝시스템에 대한 시험시공을 실시하여 본 공법의 국내 현장 적용성 및 기 제안된 설계이론의 합리성을 검증하였다. 또한 현장 실무자들이 토목섬유 보강 성토지지말뚝 시스템의 설계를 보다 용이하게 할 수 있도록 하기 위하여 본 공법에 대한 설계매뉴얼을 제시하였다.

DCM 공법의 육상공사 적용에 따른 지반거동에 관한 연구

천윤철 경기대학교 일반대학원 2011 국내박사

DCM(Deep Cement Mixing) 공법은 1960년대 스웨덴과 일본에서 개발된 심층혼합처리공법으로 지중에 시멘트 슬러리를 직접 주입하여 원지반과 강제로 교반·혼합하여 단단한 흙-시멘트 기둥을 형성시켜 연약지반을 개량하는 공법으로 주로 해상공사에 대규모로 적용되어 왔다. DCM 공법은 싱가포르에서 지하고속도로(MCE, Marina Coastal Expressway) 육상 토목공사에 대규모로 최초 적용된 이 후 싱가포르 육상공사에서 DCM 공법은 공사비 및 성능 측면에서 지금까지의 주류였던 JGP(Jet Grouting Pile) 공법의 대안으로 급부상하고 있다. 하지만 DCM 공법의 육상공사 적용은 대상구조물 및 용도가 다양하고, 다수의 인접구조물이 존재하며, 대상 심도 또한 적용 목적에 따라 지표면에서부터 지중까지 다양하고, 다른 공종과 간섭되는 등 해상공사에 비해 시공환경이 복잡하다. 이러한 DCM 공법의 육상공사 적용은 해상공사와의 다른 시공환경으로 인해 해상공사에서는 고려할 필요가 없었던 지반공학적 문제들이 발생하게 된다. 하지만 지금까지 DCM 공법의 대규모 육상공사 시공이 없었기 때문에 DCM 공법 시공으로 인해 야기되는 여러 가지 지반 거동에 대해 충분히 인식하지 못하고 그에 대한 이해 부족으로 공사 수행에 많은 시행착오를 겪고 있다. 본 연구에서는 DCM 공법을 싱가포르 지역의 대규모 육상공사에 적용하고, 그 결과를 분석하여 개량체의 공학적 성질을 이해하고, DCM 공법의 육상공사 적용으로부터 야기되는 지반 거동, 즉 지중연속벽 공벽의 변형, 굴착사면 및 중간말뚝의 변형, 그리고 장비 안정성과 같은 지반공학적 문제에 대한 발생원인 및 대책을 연구하여 DCM 공법의 육상공사의 효율성을 높이고자 하였다. 연구 내용으로는 현재 DCM 공법의 국내외 적용현황 및 활용사례, 설계 및 시공방법, 개량체의 공학적 거동에 영향을 주는 인자에 대해 검토하고, 실제 DCM 공법의 대규모 육상공사 적용 및 그 결과를 분석하여 설계 및 시공법의 효율성을 고찰하고, 개량체의 공학적 거동을 분석하고자 하였다. 그리고 DCM 공법의 육상공사 적용으로부터 야기되는 지반 거동, 즉 지중연속벽 공벽의 거동, 굴착사면 및 중간말뚝의 변형, 그리고 장비의 주행성 등과 같은 지반공학적 문제에 대해 원인을 분석하고, 최적의 보강안을 제안하고자 하였다. 본 연구의 주요 결론으로는 먼저 실내배합시험과 시험시공을 통해 설계기준을 만족시키면서 시공성이 확보되는 최적의 배합비를 선정하였으며 이를 본시공에 적용하여 흙막이 벽체의 횡방향 변위와 굴착지반의 히빙을 최소화하였다. 다음으로 DCM 공법의 대규모 육상공사 적용 시 야기되는 지반 거동에 대한 연구 결과 지반 거동의 주원인은 DCM 공법의 시공에 의한 상부지반의 교란 및 시공 시 첨가된 혼합수에 의해 함수비가 증가하여 원지반 강도가 저하되기 때문인 것으로 판단되며, 지반의 강도를 회복시키기 위해 DCM 칼럼으로 보강하거나, 함수비를 감소시키는 대책방안을 적용하여 지중연속벽 공벽의 안정성 및 굴착사면의 안정성 등을 확보할 수 있었다. 이상의 연구 결과는 강하구와 같은 두터운 연약층이 존재하는 지역에서 지하고속도로나 지하철 등의 지하구조물을 건설하기 위한 깊은 굴착을 수행할 때 흙막이 안정성을 확보하기 위해 지반개량을 수행하는 경우 DCM 공법 적용이 상부지층을 교란 ․ 연약화시키고, 또한 시공 시 첨가된 물과 시멘트슬러리에 의해 지반이 부피팽창을 일으킴으로써 발생하는 다양한 지반공학적 문제들을 인식하여 향후 설계 및 공사 시 시행착오를 줄여 공기 및 공사비를 절감시킬 수 있는 참고자료로 사용 가능하며, DCM 공법의 육상공사 적용의 효율성을 제고시킬 수 있을 것으로 판단한다. The DCM (Deep Cement Mixing) method, which is a type of deep soil mixing method, was originally developed in both Sweden and Japan in 1960's. It is one of the ground improvement techniques widely used in the offshore site: the soil and the cement slurry injected into soil directly is mixed, and then the mixture becomes the soil-cement column. The conventional JGP (Jet Grouting Pile) has been most widely used method before the DCM method was applied to a large-scale onshore civil work in MCE (Marina Coastal Expressway) project in Singapore. The DCM method has got a good reputation as a substitute for the conventional JGP method after the project because the DCM method is more cost effective than the JGP method. However, there are several difficulties in the application of the DCM method when it is used in onshore site. Different with offshore site, the complexity of construction environment, such as various target structure, various depths to be treated, adjacent structures and etc. should be considered for the application of the method in onshore. Because of the scarcity of the experience and database in onshore large-scale construction, the unexpected problem in geotechnical engineering may issue during the DCM method application. Therefore, the understanding of both the geotechnical behaviors of the treated soil with the DCM method and the influence on the adjacent structures by the DCM installation is required. The application, the design and the construction method of the DCM are reviewed and summarized in this study. In addition, the engineering properties of soil-cement column, such as the hydraulic conductivity, the unconfined compressive strength and the elastic modulus and the influence factors to the engineering properties are reviewed and compared to the field data. Finally, the countermeasures are suggested to solve the geotechnical issues due to the application of the DCM method on large-scale land works. This study can be summarized as following two results: Firstly, the optimum mixing design is determined by both laboratory mixing tests and trial tests. The treated soil satisfies the minimum design requirements such as qu (unconfined compressive strength) > 0.8 MPa and E (elastic modulus) > 140 MPa, and both the displacement of the retaining wall and the ground heaving are minimized when the mixing design was applied in main installation. Secondly, the geotechnical issues in the DCM method on large-scale land works can be minimized by application of the additional DCM and the water content decrease. The soil in large-scale civil work site is subjected to be disturbed by blade rotation during soil mixing, and the water content of on-site soil is subject to be increased during the rod penetration. The soil softening by the disturbance and the water content increase may cause geotechnical problems such as the instability of trench for diaphragm wall installation, the instability of excavated slope, the deformation of king post, and so on. These geotechnical problems can be minimized by application of the additional DCM and the water content decrease. The results presented in this study can be used as a reference to reduce the construction time and cost with the elimination of trial and error process by understanding of the geotechnical issues caused by the DCM method application in a thick soft ground like Singapore Marina Bay. Moreover, the results in this study would improve the applicability of the DCM method in onshore civil works.

低置換率 SCP 複合地盤의 擧動 解析

신현영 中央大學校 2005 국내박사

본 논문에서는 저치환율 SCP 공법이 적용된 복합지반의 거동 영향인자와 메커니즘을 규명하기 위해 일련의 실내시험과 수치해석을 실시하였다. 실내 배수 삼축압축시험 결과 복합공시체의 응력-변형률 거동은 최대응력에 도달한 후 연화하여 극한응력을 나타내었다. 치환율과 전단속도가 증가할수록 최대응력과 극한응력이 증가하였으며 초기강성은 구속압에 의해 영향을 받지 않았으나 복합지반의 항복 이후에는 치환율이 증가할수록 그 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 치환율에 따른 최대응력과 극한응력, 유효내부마찰각, 강성 파라미터의의 변화를 무처리 점토지반의 값에 대해 정량적으로 제시하였다. 단위셀 시험과 무리말뚝 모형토조시험 결과 복합지반의 침하특성은 재하응력에 의해서는 영향을 받지 않았으나 치환율과 모래말뚝의 상대밀도에 따라 민감하게 변화하였으며 이로부터 모래다짐말뚝 현장관리의 중요성을 제시하였다. 한편 침하량 측정을 통해 복합지반의 하중전이 파라미터를 산정할 수 있는 이론식을 제안하였으며, 침하량 산정에 관한 기존 제안식의 한계를 제시하고 새로운 침하량 산정기법을 제시하였다. 단위셀 개념을 적용한 실험과 해석에서 발생하는 문제점을 지적하고 복합지반의 해석에 대한 기존 구성모델의 한계점을 보완하기 위해 할선계수 전응력-변형률 이론에 입각한 구성모델을 개발하였고 이를 이용한 수치해석을 통해 영향인자별 복합지반 거동메커니즘을 분석하였다. 그 결과 저치환율 SCP 복합지반에서는 점토부의 개량효과가 복합지반의 강도증진에 미치는 영향이 매우 크다는 사실을 알 수 있었다. 따라서, 개량 효과를 극대화하여 모래말뚝에 대한 구속력을 높이고 복합지반의 지지력을 최대한 확보하기 위한 방법으로 적정량의 침하를 허용하는 미관통 조건을 고려해야 할 필요성이 있음을 제시하였다.

지반의 공학적 특성치들간의 관계

박선욱 경일대학교 산업대학원 1999 국내석사

대부분의 구조물은 지반 위 또는 지반 내에 구축되므로 구조물의 안정은 지반의 거동에 의존하게 된다. 합리적인 설계 및 해석을 위해서는 지반의 공학적 특성치들의 관계를 실험을 통하여 정확한 기본자료들을 결정하는 것은 매우 중요하다. 중요한 구조물이 아닌 경우에는 해석에 필요한 모든 지반의 공학적 특성치들을 실험을 통하여 결정하는 것은 비경제적이며, 실용적이지 못하기 때문에 지반의 공학적 특성치들간의 관계를 정립할 필요가 있다. 본 연구에서는 경북지역에 분포된 사질토와 점성토 기초지반의 제반 특성치들 상호간 관계를 규명하기 위하여 각종 토목공사를 위해 조사된 시험자료들을 수집하여 분석하였다. 분석결과 사질토 기초지반과 점성토 기초지반의 제반 특성치 상호관계는 매우 높은 상관관계를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 제반 특성치들간의 상관관계식이 제시되었다. Many structures are constructed on the soil or within the soil. The stability of structures is based on the behavior of the soil. It is very important to determine exactly the geotechnical properties for the rational design or the analysis of soil foundation. It is necessary to estimate engineering properties for economical and practical construction. The relations between engineering properties are regressed. For this study, the engineering properties are collected from geotechnical investigation data of various construction build in Kyungpook province, Korea From regression analysis of collected geotechnical properties, it is proven to have a high relationship between the properties of sandy soil and clay soil. It is also suggested the correlation equations between properties of sandy and clay foundation soil, respectively.

遠心模型試驗에 의한 浚渫 埋立地盤의 擧動 硏究

김흥석 서울市立大學校 2006 국내박사

오늘날 지반공학분야에서 현장의 지반거동을 예측하기 위한 방법으로 실내모형실험이나 실제 크기의 현장실험을 수행하고 있다. 원형실험의 경우 규모에 따라 시간이나 비용 등의 측면에서 많은 제약과 어려움이 따르지만, 실내모형실험은 원형실험에 비해 매개변수에 따라 다양한 실험을 실시할 수 있다는 장점이 있다. 그렇지만 실험모델을 1G의 중력장에서 제작하여 사용하는 경우는 자중응력이 실제 구조물보다 상대적으로 작기 때문에 실제 구조물의 변형이나 파괴활동을 정확히 표현하는 것이 쉽지 않다. 축소모형을 가지고 실제의 응력상태를 재현하고 변형 및 파괴거동을 파악하는 방법으로는 원심모형실험이 이용되고 있다. 그리고 원심모형실험에서는 실물에 대한 1/n 축소모형을 중력가속도의 n배에 해당하는 원심가속도장에서 실물과 같은 응력상태를 재현하는 실험방법으로서 축소모형을 통해 실제 구조물에서 발생되는 거동을 얻을 수 있다. 일반적으로 흙의 공학적 거동은 구속응력의 크기에 따라 결정되며, 대부분의 지반공학적 문제는 흙의 자중에 의한 응력상태에 의해 지배되므로 모형실험에서 모형구조물과 원형구조물에 대한 공학적 거동간의 상사성을 유지해야 현장의 응력상태를 비교적 정확히 예측할 수 있다. 한편, 준설매립지반의 자중압밀에 관한 실험적 연구는 대부분 실내의 대형토조나 Column 시험과 같은 축소된 모형을 사용하고 있다. 이러한 원형실험은 현장의 원형구조물을 사용하는 경우에는 지반의 거동특성을 정확히 파악할 수 있다는 장점이 있는 반면에 지반의 물성 및 경계조건 등을 변화시키면서 거동에 대한 영향을 조사하기에는 많은 제약이 따른다. 그래서 본 연구에서는 축소된 모형을 사용함으로서 경제적으로 현장 원형구조물의 지반공학적 거동을 재현하기 위하여 인위적으로 원심력을 가하여 현장의 응력상태를 재현시킬 수 있는 원심모형실험기법을 실시하여 준설지반의 압밀거동을 예측하고 분석하는데 이용하였다. 본 연구에서는 모델 법칙이 무차원해석이나 차분방정식을 통하여 어떻게 유추되었는지를 설명하고 실험적 고찰을 통하여 입자의 “size effect”나“time effect”를 규명하고 합리적으로 상사성을 입증하였고 이를 바탕으로 장기간에 걸쳐 방치된 준설지반의 압밀거동과 응력변화를 원심모형시험을 이용하여 단시간 내에 준설지반의 압밀거동을 파악하고 특성을 분석하였다. 본 연구에서는 원심모형실험을 실시함에 있어서 첫째로 현상의 메카니즘 해명하고 둘째로 상사법칙의 검증하며 셋째로 시공과정의 재현 그리고 마지막으로 특정 실물의 정략적 거동 파악하여 실지반의 불확실한 성질이나 모형과 실물의 상사성을 충분히 인식하고 실시하여 다양한 각도에서 관찰한 실험을 통하여 그 거동을 예측하거나 파악하고자 한다. 우리나라 광양지역의 고함수비 준설지반의 거동에 대한 강도특성과 압밀특성 및 프로그램 해석에 의한 원심모형실험장치의 정용성을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 고함수비 상태의 지반의 초기강도를 구하기 위하여 얇은 판에 의한 방법이나 슬러리 베인 시험장치를 개발하여 함수비와 간극비에 대하여 슬러리지반의 전단강도의 특성을 구하여 회귀분석결과 간극비에 대한 전단강도의 함수식, 을 유추할 수 있었다. 그리고 초기함수비 1,000%에 대하여 실시된 Column 시험결과는 초기높이가 높을수록 침강퇴적에 의한 급속한 변형률로 인해 침하량이 크다는 것을 확인할 수 있었으며 초기투기높이가 높을수록 침강속도가 감소함을 보여주었다. 원심모형실험 결과로부터 압밀침하량에 대한 지반의 변형률은 동일한 조건에 대하여 초기함수비가 높을수록 압축률이 큰 것으로 나타났으며 실험종료후 지반의 평균 간극비는 비슷하지만 심도별 간극비의 분포는 상·하부간에 큰 차이를 보이고 있었다. 또한, 자중압밀단계의 간극비-유효응력-투수계수의 관계를 유추하기 위하여 저응력 침투압밀 시험을 실시한 결과를 Curve fitting 결과 누승함수 형태의 구성관계를 얻을 수 있었다. 구성관계식을 이용하여 대표단면을 프로그램으로 수치해석 한 결과 최종침햐랑은 원심모형 시험기에 의한 자중압밀 실험결과와 유사한 경향의 결과를 보이고 있었으나 원심모형실험 결과보다 다소 작게 산정되었다. 이것은 간극수압의 범위가 큰 지반에서 저응력 압밀시험에 의한 유효응력-간극비-투수계수 사이의 관계식에 대한 산정값의 차이에 기인한 것으로 사료된다. 프로그램 해석에 의한 압밀침하량의 결과를 보면 원심모형실험에 의한 침하량보다 다소 작은 결과를 보이고 있다. 보다 정밀한 결과를 얻기 위해서는 간극비-유효응력, 간극비-투수계수 관계에 대하여 시행착오에 의한 회귀분포식을 산정하여 적용해야 할 것으로 판단된다. 주요어 : 원심모형시험기, 입경효과, 원심력, 중력장, 상사성, 원형