2023년 가을학술발표회 세션후기

편집부(편집자) 한국지반공학회 2023 지반 : 한국지반공학회지 Vol.39 No.6

이상치 분석을 통한 3차원 지반정보 정밀도 향상 방안

이보영(Boyoung Lee),황범식(Bumsik Hwang),김한샘(Hansaem Kim),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.2

최근 서울 및 대도심지에서는 도로함몰과 동공 같은 지반재해가 빈번히 발생되고 있다. 이에 따라 정부차원의 해결책으로 지하공간통합지도 제작에 관한 연구가 진행 중에 있다. 한편, 지하공간통합지도의 근간이 되는 지반정보는 국토지반정보 통합DB센터에 22만 공 이상의 시추공DB로 구축되어 있다. 이러한 지반정보를 토대로 3차원 지하공간통합지도를 구축하기 위해서는 지반정보의 정밀도 검증 및 평가를 통한 신뢰성 확보가 우선시된다. 이로 인해 기 구축된 지반정보 DB에 대한 정밀도 검증 및 평가에 대한 연구가 수행된 바 있으며, 최근에는 지반정보를 3차원으로 가시화하기 위한 지반정보의 정밀도 분석에 더불어 활용 방안에 대하여 검토된 바 있다. 본 연구에서는 이에 나아가 지반정보의 정밀도 향상 방안을 수립하여 선행 연구 결과를 토대로 신뢰성 있는 3차원 지하공간통합지도의 구축을 위한 지반정보의 정밀도 향상 모듈을 제시하고자 한다. Recently, ground disasters such as road collapses and cavities have been frequently occurred in Seoul and downtown areas. As a result, studies on the integrated underground space map is underway as a government’s solution. On the other hand, the geotechnical information underlying the integrated underground space map has been being built with more than 220 thousands borehole DB informations through the Integrated DB Center of National Geotechnical Information. To build a three-dimensional integrated underground space map based on the geotechnical information, the reliability of the geotechnical information should be verified by analyzing and evaluating the precision of the geotechnical information. Thereby, studies were conducted on the precision verification and evaluation of the constructed geotechnical information. Thereafter, it has been reviewed how to utilize geotechnical information in addition to analyzing the precision of the geotechnical information in order to visualize three dimensions in geotechnical information. As a further step to the practical DB application, a module is suggested in this study to improve the precision of geotechnical information for establishing reliable three dimensional integrated underground space maps based on the previous research results.

단계성토에 따른 연약지반의 전단강도 및 압밀거동 특성

방성택(Seongtaek Bang) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.7

해성점토로 구성된 서남해안 지역의 연약지반은 퇴적물의 성분, 입자크기의 분포, 입자형상, 흡착이온 및 간극수의 특성, 조류, 온도 등에 의해 많은 영향을 받는다. 또한, 응력이력, 간극수의 변화, 용탈과정, 가스형성 등의 지반공학적 특성은 매우 복잡한 양상을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서남해안 연약지반을 대상으로 압밀에 따른 강도증가 특성을 규명하기 위하여 현장시험 및 실내시험을 통하여 연약지반의 물리적・역학적 특성을 평가하고 성토하중에 의한 지반의 침하, 간극수압, 수평변위 등 연약지반의 압밀거동을 파악하기 위하여 간극수압계, 침하계, 경사계, 층별침하계 등의 계측기를 설치하고, 지반의 전단강도증가를 확인하기 위해 단계별로 피에조콘 관입시험을 실시하였다. 이와 같은 실험을 통하여 단계별 성토에 따른 지반의 전단강도증가를 확인하고 압밀침하량을 측정하여 기존에 제시된 경험적 방법 및 이론에 의한 강도증가와 압밀측정치를 비교하여 강도증가율 및 압밀거동을 분석하였다. The soft ground in the southwest coastal area composed of marine clay is greatly influenced by sediment composition, particle size distribution, particle shape, adsorption ions and pore water characteristics, tide and temperature. In addition, the geotechnical properties are very complex due to stress history, change in pore water, dissolution process and gas formation. In this study, the physical and mechanical properties of the soft ground were evaluated through field tests and laboratory tests to investigate the strength increase characteristics according to consolidation on the soft ground in the southwest coast. In addition, in order to understand the consolidation behavior of soft ground such as subsidence, pore water pressure, horizontal displacement of soil by embankment load, measuring instruments such as pore water pressuremeter, settlement gauge, inclinometer and differential settlement gauge was installed, and a piezocon penetration test was carried out step by step to confirm the increase in shear strength of the ground. Through this, it was confirmed that the shear strength of the ground is increased according to the stages of filling. In addition, by evaluating the properties of consolidation behavior, strength increase and consolidation prediction by empirical methods and theories were compared to analyze the characteristics of strength increase rate and consolidation behavior in consideration of regional characteristics.

시멘트 혼합토 및 복합지반의 강도, 변형 특성 및 수치해석

전제성(Jesung Jeon) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.8

본 연구에서는 원지반 점토와 시멘트 혼합토를 포함하는 복합지반을 조성하고 이에 대한 실내 일축압축강도 시험을 통해 원지반 점토 함수비 및 치환율, 시멘트 함유율 등에 따른 강도 및 변경 특성치를 분석하였으며, 혼합토에 대한 개별요소 수치모델링을 수행하였다. 시멘트 함유율 15 % 이상에서는 최종적인 복합지반의 강도에 있어 치환율을 증가시키는 것보다 시멘트 함유량증가 등을 통한 혼합토의 강도를 증가시키는 것이 더욱 유리함을 알 수 있었으며, 회귀분석을 통해 원지반 점성토의 일축압축강도와 시멘트 혼합토의 시멘트 함유율, 복합지반 치환율을 이용하여 최종적인 복합지반의 일축압축강도 및 탄성계수 예측이 가능하였다. 치환율과 함께 최종적인 복합지반의 강도 및 변형 특성치 예측에 가장 중요한 요소인 시멘트 혼합토의 일축압축강도는 실내시험 및 본딩모델이 적용된 3차원 개별요소 수치모델링을 통해 그 검증과 예측이 가능하였다. In this research, the composite grounds including original clay and soil-cement were constructed for conducting uniaxial compression test. Strength and deformation properties were analysed using results of laboratory tests with variations of water content of clay, replacement ratio and cement content. Numerical simulation using 3D distinct element method was conducted for soil cement. For strength of composite ground that contains more than cement contents of 15 %, it is more effective to increase cement content than increase of replacement ratio. Strength and elastic modulus of composite ground could be predicted by regression equations using uniaxial compression strength of clay, cement content of soil cement and replacement ratio. For strength and elastic modulus of soil cement, which is most important things for predicting final strength and elastic modulus of composite ground, numerical simulation using the distinct element method adapted bonding model could be used to verify laboratory test, and predict strength and elastic modulus.

원심모형실험에서 관측된 건조 지반-말뚝 동적 상호작용의 수치 모델링

권선용,김석중,유민택 한국지반공학회 2016 한국지반공학회논문집 Vol.32 No.4

"건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한,제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다."

연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방토압

홍원표(Hong Wonpyo),김재홍(Kim Jaehong) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.9

모형실험과 유한요소법에 의한 수치해석을 통하여 측방변형지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방토압을 관찰하였다. 모형실험에서는 모형지반 속에 매설관을 설치한 후 모형지반에 측방변형이 발생될 수 있게 모형실험기를 제작하여 실제 지반에서의 상황을 시뮬레이션하였다. 이 모형실험기는 지반의 변형속도를 여러 가지로 조절할 수 있게 제작하였다. 여러 가지 직경과 형상의 매설관에 대하여 실험을 실시함으로써 이들 요인이 측방토압에 미치는 영향을 조사하였다. 모형실험결과 연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방하중은 연약지반의 측방변형속도가 빠를수록 크게 작용하였다. 순간재하 조건에 의한 수치해석결과는 지반변형속도가 중간 정도 빠르기인 0.3㎜/min에서 1.0㎜/min 사이의 지반변형속도의 조건에서 실시한 모형실험 결과와 유사하였다. 대부분의 모형실험결과 지반변형량이 작은 시점에서 측방하중의 제1항복이 발생하며 이때까지 탄성변형거동을 보이다가 제2항복에 이르기까지 하중이 한 동안 수렴되는 소성거동을 보였다. 지반변형이 계속하여 증가하면 측방하중도 다시 증가하여 압축거동을 보였다. 그러나 빠른 지반변형속도에서의 실험 결과에서는 항복하중에 도달한 후 수렴과정이 없이 계속하여 하중이 증가하였음을 볼 수 있다. 매설관의 직경이 클수록 측방유동 연약지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방하중의 크기와 하중증가 속도가 컸으며 초기지반변형에서는 측방하중이 매설관의 직경 및 형상의 영향을 적게 받지만 지반변형량이 증가함에 따라 그 영향이 크게 나타났다. A series of model test as well as numerical analysis by FEM was performed to investigate lateral earth pressure acting on a buried pipe in soft ground undergoing horizontal soil movement. A model test apparatus was manufactured so as to simulate horizontal soil movement in model soft ground, in which a model rigid buried pipe was installed. The velocity of soil deformation could be controlled as wanted during testing. The model test was performed on buried pipes with various diameters and shapes to investigate major factors affected the lateral earth pressure. The result of model tests showed that the larger lateral earth pressure acted on the buried pipes under the faster velocity of soil movement. The result of numerical analysis, which was performed under immediate loading condition, showed a similar behavior with the result of model tests under 0.3㎜/min to 1.0㎜/min velocity of soil deformation. Most of model tests showed the soil deformation-lateral load behavior, in which the first yielding load developed at small soil deformation and elastic behavior was observed by the yielding load. Then, lateral load was kept constant by the second yielding load, in which plastic behavior was observed between the first yielding load and the second yielding one. Beyond the second yielding load, the compression behavior zone was observed. When the velocity was too fast, however, the lateral load was increased with soil deformation beyond the first yielding load without showing the second yielding load. The buried pipes with the larger diameter was subjected to the larger lateral load and the larger increasing rate of lateral load. At small soil deformation, the influence of diameter and shape of buried pipes on lateral load was small. However, when soil deformation was increased considerably, the influence became more and more.

지반침하로 인한 지하공동 복구재료의 현장적용성 평가

방성택(Seongtaek Bang),백승주(Seungju Baek) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.3

최근 도심지에서 많이 발생되는 지반함몰은 교통흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 재산적인 손실과 함께 인명피해도 심각하게 발생되는 등 시민들의 안전을 위협하는 요인이 되고 있다. 따라서 함몰된 지반을 긴급하게 복구하여 추가 피해에 대비하여야 하는데 현재 국내의 지반 함몰에 대한 구체적인 기준이 미흡하고 함몰 원인의 정확한 규명 및 재발생에 대한 대책이 미흡한 실정이다. 함몰된 지반의 복구방법으로는 함몰된 흙을 재사용하여 되메우기를 하거나 기타 성토재료를 사용하여 되메움 한 후 도로를 포장하는 방법을 가장 많이 사용하고 있는데 이는 지반함몰을 일시적으로 방지하는 방법에 불과할 뿐 근본적인 해결책으로 볼 수 없다. 또한 이러한 방법으로 보강된 지반은 되메움재의 불량 및 다짐불량 등으로 인하여 추가적인 지반함몰이 발생될 가능성을 배제할 없다. 이 연구에서는 지반 침하로 발생된 지하공동의 복구에 활용할 수 있는 복구재료로써 개량된 준설점토의 공학적 특성을 분석하기 위하여 친환경고화재(EHSM) 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 제작한 공시체에 대한 일축압축강도시험을 수행하였으며, 복구재료의 환경변화에 따른 강도 특성을 규명하기 위하여 동결융해시험을 수행하고 각 단계별 시험이 종료되면 강도분석을 위하여 일축압축강도 시험 및 동탄성시험을 수행하였다. 또한 복구된 지반의 강도특성을 평가하기 위하여 동평판재하시험을 실시하여 복구된 지반의 개량효과를 검증하였다. Recently, ground pits that have been occurring frequently in urban areas are hindering traffic flow and causing property damages and loss of human life, acting as factors that are threatening the safety of citizens. Therefore, sunken ground must be quickly restored and provisions must be made for additional damage but current domestic detailed standards regarding ground pits and accurate definitions regarding causes and measures to be taken for reoccurrences are lacking. Restoration methods of sunken ground include backfilling by reusing sunken soil or other fill material and paving the road and while this is the most often used method, this only prevents ground from sinking temporarily and can not serve as a fundamental solution. Also, additional ground pits can occur on ground that is reinforced using this method due to faulty backfill material or faulty hardening. This study used Eco-friendly High-Strength Material (EHSM) as restoration material that can be used in the restoration of underground cavities that have occurred due to ground subsidence to analyze the engineered characteristics of modified dredging clay and test pieces made from changed ratios of EHSM and weathered granite soil were uniaxial compression tests were conducted and freezing-thawing tests were conducted to study strength properties according to environmental changes of restoration material, and after tests were concluded by each level, uniaxial compression tests and dynamic elasticity tests were conducted for intensity analysis. Also, to evaluate strength characteristics of the restored ground, dynamic plate load tests were conducted to verify the improvement effectiveness of the restored ground.

해성점토층에서 SRC 지반보강에 관한 현장적용성 평가

이승준(Seungjun Lee),이석영(Seogyoung Lee),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.1

현재 서해안 지역에는 대규모의 항만공사 및 간척사업 등 대규모의 투자와 개발이 집중되고 있는 실정에 있어 연약지반 처리라는 문제점이 큰 이슈가 되고 있다. 그리고 연약지반 보강 시 지반보강을 위한 공법은 사용목적과 지반조건 및 시공여건, 공사비 등을 고려하여 주입공법을 선정해야 하며, 고압분사주입공법 중 SRC공법은 강제 압송 충전시키는 방법으로서 지반의 특성과 무관하게 균질한 강도를 가지는 개량체 조성이 가능하며, Slime 발생량이 적어 환경에 대한 영향을 적게 받는 이점을 가진다. 이에 본 연구에서는 경기도 화성시 전곡리 주변 조석 차가 비교적 큰 서해안 지역의 해성점토층 지반을 대상으로 하여 SRC공법을 시공하여 지반보강 및 현장적용성에 대해 평가하고자 한다. SRC공법 현장적용 결과, 시추작업에 의해 측정된 일축압축강도시험 결과 재령 28일 강도 값이 14,700~31,800kN/m2으로 5,333kN/m2 이상의 설계기준을 모두 만족하였다. 따라서 서해안 해성점토층 지반에 SRC공법을 시공하여 지반보강에 관한 현장적용성의 평가 결과 우수한 강도 값을 나타내었으며, 이는 곧 내구성 또한 뛰어난 것으로 입증된다고 사료된다. Currently, the west coast has focused on large-scale investment and development, such as harbor construction work and land reclamation projects, with soft ground grouting issues being the major concern. In addition, grouting for soft ground reinforcement is definitely considered that construction purpose, soil condition, construction situation, and construction costs. The SRC method, which is a high pressure injection method, can easily produce well-distributed strength regardless of soil characteristics and is environmentally friendly. Therefore in this study, the SRC method was applied to marine clay on the west coast where located Jeongok-ri, Seosin-myeon, Hwaseong-si, Gyeonggi-do, Korea as well as estimated of the ground reinforcement and the application on the site. The results of the application on the site by SRC method indicated age 28 day strength is 14,700~31,800kN/m2 which is satisfied the criterion of unconfined compressive strength that more than 5,333kN/m2. Therefore the result that the SRC method constructed marine clay on the west coast indicated the outstanding strength as well as excellent durability.

현장 계측 결과와 시공단계를 고려한 역해석기법을 이용한 연약지반의 특성값 재산정에 관한 연구

이규진,윤형석,이상조 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.5

A primary factor affecting on the design of soft ground is to determine the soil properties (Compression index, Coefficient of consolidation) and the depth of soft ground. It could be the basic sources to estimate settlement behavior of soft ground. Even though the reliable soil examination equipment was used to examine soil to determine the depth of soft ground, it's very hard to find out the accurate properties of soft ground, because the condition of indoor experiment cannot reproduce the circumstances of ground perfectly. Therefore, this study was re-estimated to find out the most reliable soil properties by using back-analysis with field monitoring data of "Site preparation for Airplane Mooring of Incheon International Airport Phase II Development" for 317days. 연약지반 설계시 영향을 미치는 주요 요인으로는 연약지반의 심도 및 지반의 특성값(압축지수, 압밀계수)을 결정하는 것이다. 이것은 연약지반의 설계시 지반의 침하거동을 예측할 수 있는 기초 자료가 된다. 신뢰성이 높은 지반조사 장비로 연약층의 심도를 결정하였더라도, 연약지반의 역학적 특성을 찾기 위한 실내시험 조건이 실제 지반환경을 완벽하게 재현하지 못하기 때문에 정확한 지반 특성값을 결정하는 것은 상당히 어려운 것이 현실이다. 따라서, 본 연구에서는 가장 신뢰성 있는 지반 특성값을 재산정하기 위해 인천국제공항 2단계 여객계류장 부지조성시의 317일간의 현장 계측데이터를 역해석 기법을 이용하여 지반의 특성값을 재산정하였다.

저유동설 몰탈주입에 의한 연약지반의 침하억제 효과

천병식,여유현,정영교 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.6

본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 CGS공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 시험시공 현장은 파일에 의하여 지지된 기 시공 된 아파트의 주변지반으로서 사전에 sand drain공법으로 지반에 대한 처리를 실시하였으나 이후에도 지속적인 침하가 발생하고 있는 연약지반이다. CGS주입 전. 후의 지반개량특성을 파악하기 위하여 현장 및 실내토질시험과, 주입시공 중 거동특성을 파악하기 위하여 계측관리와 FDM해석을 실시하였다. 분석결과 연약지반의 지반침하 방지를 주목적으로 하는 CGS공법은 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건으로부터 시공관리가 가능하며, 따라서 설치된 CGS구체는 파일의 지지효과와 더불어 주변지반을 압축강화시켜 복합적으로 지반을 개량시키므로 N치가 평균 2.1 증가하는 등 지반의 지지력 증대 및 침하억제에 효과가 있었다. 또한 적용성 있는 다양한 현장에 일반적으로 사용하게 될 경우 개량효과와 더불어 경제성이 확보될 수 있을 것으로 기대된다. In this study the pilot test of CGS as injection method by low slump mortar was performed and the results were analyzed in order to find out the application of this method and effect of settlement restraint. The site far pilot test is adjacent to apartments supported by pile foundations. Sand drain method was performed previously as countermeasures against settlement, but settlement occur continuously because this ground is very soft. Site investigations such as SPT, DCPT and vane shear test were performed to determine the characteristics of ground improvement. Field measurements and FDM analysis were performed on purpose to find out the displacement of ground during injection works. From the results of this study, CGS method can be optimized by the control of diagram, space, depth, injection material, and injection pressure. CGS improved soft ground compositely by the bearing effect of CGS columns and reinforcement of adjacent ground. Considering that increase of N value is about 2.1, CGS can be considered as an effective method to increase the bearing capacity as well as to stop the settlement of soft ground. It is also expected to be economic and effective in improvement of ground when it is used in applicable sites.