軟弱地盤 沈下量 算定에 관한 比較 硏究

金元華 밀양대학교 2002 국내석사

도로, 제방 건축물 등 건설 시 필연적으로 만나게 되는 연약지반의 안정화는 구조물의 기능 유지와 안정성 확보를 위하여 필수적인 과정이다. 연약지반의 안정화는 압밀을 촉진하고 지반의 지지력을 증대시키는 것이다. 이 논문에서는 전면적에 걸쳐 연약점성토가 두껍게 퇴적되어 있는 해안을 매립하여 공단을 조성하는 지역에서 침하량 실측치를 이용하여 연약지반의 압밀침 하량의 예측방법을 비교 검토하고 변형 특성과 개량 효과를 조사 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 3차에 걸친 침하분석 결과 아래와 같은 이유로 장래예측침하량은 당초 설계 침하량에 비해 크게 증가하는 것으로 추정 되었다. ① 연약지반의 토질 특성의 부정확 특히 시료의 교란으로 인한 압축지수의 과소평가 ② 압밀 촉진 배수공법의 적용으로 압밀촉진 ③ 설계에서 제안한 보통 흙 대신에 암버력을 성토재로 사용 ④ 중차량 통행에 따른 측방 소성변형의 발생 ⑤ 상부표면부 연약층의 침하량 비율(단위 두께당 침하량 크기)이 크게 발생하였고, 설계에서 무시하였던 하부 점토층(N>10)에서도 침하가 발생하였음. (2) 대심도 연약지반에 대한 현장계측 자료를 이용한 장래침하추정은 아래와 같은 이유로 그 정확성에 한계가 있었다. ① 현장 여건 상 대부분 1년 이내의 단기간 침하자료로 30~50년 후까지의 최종침하량 추정에는 이론적·기술적 한계가 있음. ② 침하기간이 경과할수록 나타나는 압밀지체현상의 반영에 한계가 있음. ③ 연약지반 개량, 미개량 층간 상호 영향으로 침하 양상이 복잡하고 하부 미개량층의 계측치가 분산되었음. 따라서 대규모 연약지반 처리공사 시 설계에만 의존한 시공은 지반조사의 한계성으로 인하여 실제와는 상당히 다른 결과를 초래할 수 있으므로 시험시공을 통하여 현장 여건에 맞는 합리적인 시공이 되도록 해야 할 것이고, 가능한 한 정확한 지반조사가 이루어지도록 해야 한다. The soft ground was often encountered when constructing roads, embankments and buildings, etc.. It is an essential process to reinforce and stabilize the soft ground in order to keep the structure maintaining its designed functions. This study discussed the comparison of the various prediction methods for the consolidation settlement of the soft ground whose layer was thickly deposited. The features of the deformation and improvement effect in the soft ground were also sturdied. The results lead to the following conclusions ; 1. Analysis of the settlement was made three times, and the future settlement was estimated a lot more than the designed level of 130.7cm due to the following reasons ; ① The comparession index was underestimated dur to disturbances in sample. ② Consolidation was accelerated by using the drainage method. ③ Muck rather than soil was extensively used as filling up material. ④ Deformation took place on the both sides of road embankment due to the traffic of the heavy vehicles. ⑤ The rate of settlement(the level of settlement per the unit thickness) on the top soft layer increased sharply, and there was also substantial settlement of the clay layer situated on the lower part(N>10). 2. There were limitations in estimating the future settlement for the thick soft stratum by using the actual measurement of the site due to following reasons : ① It was very difficult to predict the future settlement for 30 to 50 years by using about one-year monitoring data. ② The longer the duration of the settlement the more the time lag phenomenon gets conspicuous, but the available prediction techniques cannot accomodate it. ③ Settlement took the form of varied features dur to interaction between the improved ground and the layers that was not reinforced, and it was difficult to prediction the settlement by using the same settlement estimation methods, and monitoring data of the lower layers that were not reinforced dispersed largely. Therefore, it is recommended that any laege scale reinforcing work for the soft ground should be carried out on the basis of the feed back from the monitoring results, and that sufficient ground examination should be made.

Geotextile로 보강된 연약지반의 안정성 해석

김신곤 전남대학교 산업대학원 2001 국내석사

연약지반 위에 구조물을 축조하고자 할 때는 적절한 방법으로 지반의 지지력을 증대시키고, 침하의 원인이 되는 변형을 억제하며 내구성을 유지하도록 해야 함은 물론, 시공상의 어려움이나 위험성을 덜어 경제적인 공사를 할 수 있도록 해야 한다. 연약지반 위에 geotextile를 부설하고 성토를 하면 구조물의 안정도가 높아진다. 그리고 성토재료를 일체화하여 지반에 작용케 하므로 지반의 국부적인 파괴, 유동 함몰, 융기 등의 현상을 방지하고 성토의 유실과 침하를 방지한다. 또한 지반을 개선 안정시켜 중장비의 이동을 원활하게 함으로써 공사기간과 공사비를 줄이는 효과도 있다. 이처럼 geotextile을 연약한 흙의 보강재로 효과적으로 사용하기 위하여 연약지반상의 geotextile로 보강된 기초지반의 변형거동을 분석함으로써 geotextile의 보강효과를 규명하기 위하여 연약지반 보강에 영향을 미치는 여러 가지 인자들, geotextile의 부설 여부, geotextile의 부설 폭, geotextile의 인장강도, geotextile 사용량, 등에 따른 변화를 유한요소해석을 실시하였다. 결과로써, geotextile을 부설한 지반의 경우, 무부설 지반의 경우에 비하여 기초지반의 침하량이 작아짐을 확인할 수 있었으며 geotextile의 인장강도가 크면 클수록 침하량은 감소하는 경향이 나타나고 측방유동의 측면에서도 geotextile 부설 지반이 무부설 지반의 경우에 비해 작아짐을 확인하였다. geotextile 부설지반이 전체적으로 수평 및 연직변위량이 억제되었으며, 사면안정에도 크게 향상된 결과를 보였다. 결론적으로 연약지반 보강용으로 사용되는 geotextile은 침하량과 측방유동을 억제하며 사면안정성이 증가시키는 지반보강기능을 한다고 결론을 내릴 수 있었다. When we construct the buildings on the soft ground, we must increase the bearing capacity of the ground, control the deformation of that and do it economically. Banking in geotextile method on the soft ground makes the building's more safe. Also, geotextile method makes the ground improved and then increases the trafficability of heavy equipment. Because of this, construction period and cost are decrease. Like this, to use geotextile effectively as the soft soil's reinforcement material, we carried out FEM analysis with change of the factors influencing to the reinforcement of soft ground ; whether or not geotextile method, the change of the width of geotextile and the tensile strength of geotextile and the amount of geotextile. As the result of that, in case geotextile method, settlement of the ground is decreased compared with the ground not use geotextile. Also we could check that the higher geotextile's tensile strength, the decreaser the ground's settlement. In addition, the aspect of the lateral movement, the ground with geotextile was decreased in comparison with the ground that geotextile isn't used. In conclusion, geotextile used for soft ground's reinforcement material, it controls in horizontal and vertical displacement and get the stability of the slope improved.

연약지반 도로 성토부 비탈면 파괴에 대한 원인 파악 및 대책 검토

서창윤 고려대학교 공학대학원 2022 국내석사

연약지반은 일반적으로 상부 구조물을 적절하게 지지하지 못하여 지지력 부족 및 침하가 발생하는 지반을 의미한다. 연약지반 상에 구조물을 설치하기 위해서는 사전에 지반의 적절한 개량을 실시하여 소요의 강도를 확보하여야 한다. 하지만 실제 시공 시에는 당초 설계 시 사용한 지반의 강도정수와 실제 현장의 강도정수 차이로 인해 연약지반 상부 구조물의 변형 또는 파괴가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 경남 OO 현장에서의 연약지반 상부 도로 성토부의 비탈면 파괴에 대한 원인을 파악하고 적절한 대책방안을 제시하고자 한다. 해당 현장에서는 2021년 12월, 상부 노체 성토에 따른 대규모의 비탈면파괴 및 인접지반 융기가 발생하였다. 현장을 방문하여 계측 데이터와 성토 시공현황을 검토한 결과, 계측기가 파괴 단면에서 이격되어 설치되어 있어 현장에서 비탈면 파괴에 대해서 사전에 파악하기 어려운 상황이었으며, 시공속도는 기준 성토속도 및 과재성토에 대한 방치 기간을 준수하면서 시공된 것으로 검토되었다. 이에 설계 시 사용한 지반정수와 실제 현장의 지반정수의 차이로 인해 지반의 변형이 발생했다고 가정하였으며, 실제 현장의 지반정수를 파악하기 위하여 추가적으로 콘관입시험 4개소와 표준관입시험 5개소를 수행하였다. 그리고 기본 설계 시 사용한 지반정수를 기준으로 역해석을 실시하여 파괴 시 발생하는 지반의 비배수전단강도를 도출, 기존 설계대비 비배수 전단강도의 차이를 비교하였다. 추가적으로 실시한 콘관입시험의 비배수전단강도 데이터를 사용하여 비탈면 파괴에 대한 한계평형해석을 실시하여 안전율을 계산, 실제 현장조건에서는 해당 성토부의 비탈면이 소요의 안전율을 확보하지 못하는 것을 검증하였다. 이를 바탕으로 OO 현장의 연약지반 상의 도로 성토부의 비탈면 파괴를 방지하기 위한 대안공법인 DCM(Deep Cement Mixing, 심층혼합공법) 공법을 제시하였으며, DCM 공법을 적용한 비탈면의 한계평형해석을 병행하여 대안 공법의 적정성을 검증하였다.

성토속도에 따른 연약지반의 압밀거동특성에 관한 연구

김경호 서울시립대학교 과학기술대학원 2012 국내석사

연약지반위에 부지를 조성하고 구조물을 축조하는 경우에는 안정성을 도모하기 위하여 정밀한 설계, 시공 및 유지관리기술이 필요하다. 아직까지도 연약지반 대책공법 적용, 충분한 압밀촉진 효과, 관련이론 및 경험, 정밀시공 등의 정립에 있어 많은 문제점들이 발생하고 있다. 이로 인해 상당기간동안 막대한 유지 관리비가 투입되는 사례들이 자주 일어난다. 따라서 이러한 연약지반의 본질특성을 파악하고 체계적인 대책을 제시하기 위하여 연약지반에 관한 실내시험, 현장계측 및 수치해석 연구를 통하여 연약지반의 공학적 특성 및 대책방안을 제시함으로서 관련된 기술적 문제를 강구하는 것이 필요하다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 좀 더 정밀한 조사를 바탕으로 한 구조물 설계, 시공 및 유지관리 기술이 필요하며 그 일환으로 연약지반의 장래발생 침하량과 압밀시간의 정확한 예측은 연약지반 개량공사 시공관리상 매우 중요한 요소라고 할 수 있다. 실제로 시공 시 압밀침하량의 정확한 예측은 선행재하 성토고 및 압밀 완료시점을 결정하는 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 대상지역의 지질학적인 측면에 대한 분석을 위하여 베트남의 암질적 연대기 및 지질학적인 구조에 대한 조사를 실시하였다. 또한, 장래침하량을 보다 정확히 예측하기 위하여 실내시험을 통한 대상지역의 토질정수를 파악하고 그 결과를 1차 압밀 침하량 산정법에 적용함으로써 쌍곡선법, Hoshino법, Asaoka법 등을 이용하여 이론적 압밀침하량을 추정였다. 또한 수치해석 프로그램인 K-EMBANK, ver. 2.1을 이용하여 성토단계별에 따른 침하량을 예측하고 대상지반의 장래 침하량을 산정하였다. 성토속도에 따른 압밀특성을 파악하기 위해 기존의 장래 침하량 예측방법들과 실제 계측자료의 비교 분석을 통하여 각각의 예측방법의 적용 타당성을 제시하고 본 연구 대상지역에 가장 적합한 장래 침하량 기법을 선정하고 또한 성토에 따른 실측 침하량과 비교 분석하여 성토속도에 따른 압밀특성을 분석하였다. 이에 연구결과 실제 침하량과 각 기법별 예측 침하량을 비교하였을 때 쌍곡선법은 실측치와 비슷하였고 Hoshino법은 초기치는 다소 크게 나타났지만 차즘 실측치와 가깝게 나타났으며 Asaoka법은 초기치는 비슷한 양상을 나타났지만 시간이 지남에 따라 실측치보다 작게 나타났다. 압밀거동의 형태는 성토속도보다는 그 지반이 가진 고유 물성치에 지배되는 것으로 판단된다. 성토속도가 빠를수록 침하속도가 증가하는 경향을 나타났으며 이는 전체 침하량의 증가와는 무관하다. 침하해석 기법에 대한 종합 분석 결과에 의하면 베트남-하노이 현장에서는 쌍곡선법에 의한 예측기법이 가장 적합하였고 안정성이 확보되는 범위에서 성토속도를 빠르게 하면 공기단축을 통한 경제성 확보가 가능해지며 허용잔류침하량을 파악을 통하여 성토하중 및 기간을 산정할 수 있다. 주요어 : 연약지반, 압밀, 침하, 비배수 전단강도, 성토 For the safety of a structure on soft ground, it is necessary that an accurate design, construction, and maintenance should be performed. However, during construction, there are still many problems in soft ground treatment. It causes high labor and maintenance expenses and results in waste of time and money. Thus, in order to fully understand a property of soft ground and to provide proper engineering methods for unstable areas, it is required to perform field tests, lab tests, and numerical analysis. To provide a reliable engineering method for soft ground treatment, structural design, construction, and maintenance should be accurately performed, and those can be explained by a prediction of potential settlement and consolidation process. In fact, an accurate prediction of settlement is an important factor to determine a pre-loaded embankment height and final consolidation time. In this research, the geological structure of Vietnam has been studied to analyze the geological condition. Also, in order to provide accurately predicted settlement data, a lab test has been performed. Through the use of hyperbolic, Hoshino, and Asaoka methods, each theoretical consolidated settlement is estimated. Also a numerical analysis program, K-EMBANK, ver. 2.1, is used to predict the settlement for each stage of embankment. To understand the characteristic of consolidation that is due to the rate of embankment, the predicted settlement is compared with actual measured data. Thus, it provides which method is proper to use for this project site. Also, the best fitted theoretical method is selected, and hence the characteristic of consolidation is analyzed. As compared the actual measurement with each theoretical method, the hyperbolic method agrees with actual data. The Hoshino method shows that the estimation is slightly greater than the actual measurement. The Asaoka method initially agrees with the actual measurement. However, the estimation becomes lower than measurement with time. The behavior of consolidation is controlled by the soil property rather than the speed of embankment. As the speed increases, the rate of settlement also increases, and it does not mean the increase of total settlement. Based on the overall result, the hyperbolic method is the best fit to predict the settlement for this project site. If the rate of embankment increases within the safe zone, the construction schedule can be reduced. Also, the embankment load and schedule can be determined based on the allowable residual settlement. Keywords : Soft Soil, Consoldation, Embankment, Undrained Shear Strength

연약지반 개량시 PBD 소요통수능에 관한 연구 : 연약지반 개량시 PBD 소요통수능에 관한 연구

이승동 동신대학교 일반대학원 2008 국내석사

최근 급속한 산업발전과 인구증가로 서해안과 남해안에서는 준설 매립을 통하여 가용할 수 있는 토지를 확보하고 있다. 그러나 이와 같은 준설 매립지역은 대부분 연약지반으로 연약한 지반조건과 어려운 시공 여건을 지니고 있다. 이러한 준설 매립지역에서 가장 큰 문제의 핵심이 되는 것이 장기간의 압밀침하이다. 포화된 연약지반은 투수계수가 작기 때문에 압밀침하 시간이 길어지게 되고 결국 연약지반에서의 건설공사 공기는 더욱 늘어나게 된다. 따라서 최근 연약지반에서의 공사 기간 중에 압밀에 의한 침하량을 빠르게 상당부분 일어날 수 있도록 하여 압밀시간을 단축시키는 압밀촉진공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 지반조사결과에 대한 분석을 수행하여 연약지반 대책공법 선정과 선행재하공법의 타당성을 평가하였다. 또한, 선정된 PBD공법에 대하여 복합 통수능실험을 수행하였고, 수치해석을 통한 타입간격과 타입장비에 따른 압밀도를 산정하였고, 장비주행성 확보를 위한 토목섬유매트와 샌드매트 보강을 분석하였다. Recently, the demand for industrial and residental land are increasing with economic growth, but it is difficult to obtain the area for development with good ground condition. For efficient and balanced development of land, new development projects are being carried out not only the areas with inland but those with the soft ground as well. In the development work of Incheon regional site, it will be greatly meaningful to analyze the calculation results having been carried out so far in every aspects and assess it reflecting the relevant design. It is work that examines closely correctly physical engineering properties of soft ground that one among portion that must handle most at this soft ground processing is used at design of soft ground. In this study, boring data and lab test data the performed before construction site and test results that is through confirmation test after soil improving that use PVD are analyzed. Various kinds of vertical drain technologies such as sand drain, sand compaction pile, packed drain, PVDs are commercially available to improve the soft ground. Therefore, Sand Drain is difficult to supply requirement sand and cause environment problem for ill advised extraction. And Paper Drain decrease drainage effect for a blazing reaction of water and has influence on the organism of under ground and the surface dryness. The prefabricated vertical drains (PVDs) are one of the most widely used techniques to accelerate the consolidation of soft clay and hence increase the shear strength of clay. Discharge capacity is the important factor of vertical drains and affected to the consolidation behaviors. As soft grounds have complex engineering properties and high variations such as ground subsidence especially when their strength is low and depth is deep, we need to accurately analyze the engineering properties of soft grounds and find general measures for stable and economic design and management. Vertical drain technology is widely used to accelerate the consolidation of soft clay deposits and dredged soil under pre-loading and various types of vertical drain are used with there discharge capacity. However, under field conditions, discharge capacity is changed with various reasons, such as soil condition, confinement pressure, long-term clogging, folding of vertical drains, and so on. The test results indicated that the discharge capacity decreases with the increasing the surcharge load, time, and hydraulic gradient. In conclusion, the discharge capacity and required discharge capacity are not much influenced by the type of PVDs. As a result, considering consolidation drainage characteristics in time-settlement, velocity of approaching 90% consolidation degree, and increasing rate of accumulation settlement, average water content and average strength, PBD is estimated to have good consolidation drainage characteristics.

DCM공법의 강도개선을 위한 기초지반 경계층 반복주입공법 적용성 연구

서성열 부산대학교 2021 국내석사

21세기 해양시대를 맞이하여, 소위 ‘해양한국 OK 21(Ocean Korea 21)’을 통해 일류 해양국가로 발전하고 자원의 보고인 해양을 합리적으로 개발·이용·보전함으로써 국민의 삶의 수준을 향상시키기 위해 해운·항만 개발 확충의 필요성이 대두되고 있다. 지형적으로 삼면이 바다인 우리나라는 해저지반에 연약지역이 많이 분포되어 있다. 연약지역에서 항만시설물 시공시 과도한 부두침하로 인한 시설물 파괴의 예방과 구조물의 안정성을 확보를 위해 적절한 연약지반개량공법 적용을 통한 지지력 확보가 반드시 필요하다. 종래의 연약지반개량공법으로는 치환공법이나 모래말뚝공법 등이 주로 사용되었으나, 환경 보전상 준설에 의한 해수의 오염규제, 준설물의 투기규제, 육상에서의 골재채취 규제, 항만시설물의 대형화로 인한 개량심도의 증대, 개량지역의 확대 등의 문제에 유리하고 원지반 상태로 연약지반을 개량하는 심층혼합처리(Deep Cement Mixing, DCM)공법이 최근 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 경남 통영항 동호만 유류부두 및 물양장 확대공사 중 수협 2부두215m에 적용되어있는 심층혼합처리(Deep Cement Mixing) 공법 개량체의 강도개선을 위해 기초지반 특성을 파악하고 지반개량 필요성을 위해 원호활동 및 압밀침하량에 대한 안정성을 분석하였다. 또한 지반의 특성을 고려하여 DCM 공법의 배합비 및 배합량, 개량형식, 하부 지지형식, 개량체 설계기준 강도 및 허용응력 산정, 개량체 단면 결정, 내적·외적 안정에 대하여 검토하였다. 이후 DCM 시공을 반복주입 구간(W,N자 시공)과 일반주입 구간(V자 시공)으로 구분하여 적용하였으며, DCM 개량체의 품질관리를 위한 강도확인은 현장시료에 대한 유압시료 채취기에 의한 방법과 시추기를 이용한 현장지반확인 조사를 실시하여 확인하였다. 상기 공법으로 적용한 일반구간과 반복주입구간의 일축압축강도를 비교ㆍ분석한 결과, DCM 반복주입공법과 일반주입공법을 통한 개량체의 압축강도는 큰 차이는 없고 모두 설계기준강도를 상회하고 있으나, 반복주입공법이 강도 측정값의 표준편차가 적으므로 일반주입공법보다 균등한 강도의 지반개량이 가능한 만큼 시공품질 향상이 가능할 것으로 판단된다. 또한 반복주입공법 적용시 준설 및 기초사석 투하과정에서 발생할 수 있는 표층부의 파손을 최소화할 수 있으며, 착저층에서 DCM 개량체와 지지층의 일체거동을 통해 내ㆍ외적 안정성이 유리함을 알 수 있다. 따라서 DCM 공법을 통한 항만시설물의 연약지반개량시 기초지반의 특성이 본 연구대상지와 유사하다면 시공품질의 향상을 위하여 기초지반 경계층에 대한 반복주입공법 선정을 고려하는 것이 적정할 것으로 사료된다. 키워드 : 연약지반처리공법, 심층혼합처리공법, 반복주입공법, 강도개선, 시공품질 향상

현장계측 및 실내시험 결과를 이용한 연약지반 측방유동 판정 사례 연구

신화섭 서울시립대학교 과학기술대학원 2023 국내석사

The use of soft grounds to develop new lands is increasing due to the expansion of social overhead capital(SOC) and the increasing demand for public facilities. When constructing embankment or structures on soft grounds, stability issues frequently occur due to lateral flow of the structure, slope failure, etc., caused by excessive settlement. The Current lateral flow evaluation methods are mainly used during the design stage to assess the possibility of lateral flow. However, studies on evaluating the possibility of lateral flow during actual constructions on site are lacking. In this study, out of the proposed lateral flow evaluation methodsused to determine the root causes of slope and road embankment failuresand lateral flow of bridge structures on soft grounds, the methods proposed by Tschebotarioff(1973) and Tavenas et al.(1979) were used to determine their practical applicability in the construction field. To this end, additional soil samples were collected and tested to analyze the engineering characteristics of the ground, and the same consolidation analysis during the design stage was then conducted to analyze the correlation between settlement and horizontal displacement. In addition, the laboratory test results and field measurements were compared to confirm if the consolidation settlement and shear strength of the ground increase after embankment construction, which were evaluated during the design stage. The results were compared to determine whether they were consistent with those obtained on site. Based on the results, the relationships between the overburden pressure and undrained shear strength of soft ground, and between the measured settlement and horizontal displacement according to the change in embankment height were investigated to evaluate lateral flow. In addition, to investigate the effect of unit weight of embankment material on lateral flow, the methods proposed by Tschebotarioff(1973) and Tavenas et al.(1979) were used to assess their practical applicability and consistency with real-world practice. When the consolidation exceeded 90%, lateral flow was determined using the method proposed by Tschebotarioff(1973), which was based on the relationship between the overburden pressure change and undrained shear strength according to the embankment height. Based on the results, the original ground before the embankment appeared to be stable, as indicated by the value below the reference line of Py=3.0Cu. However, as the overburden load increased, the overburden pressure in the entire section was 3.14∼5.14 times the undrained shear strength. Hence, it can be said that the ground experienced shear deformation and lateral flow. By evaluating the lateral flow using the method proposed by Tavenas et al.(1979), which was based on the relationship between the actual settlement and horizontal displacement on site, the location with the least horizontal displacement showed stable ground status, as indicated by the value below the lower limit of the proposed empirical formula. The values for two of the three areas with large horizontal displacement were distributed between the lower and the upper limits, indicating that shear deformation began to ocCur. The value for the location with the largest horizontal displacement exceeded the upper limit, and the ground is said to experience lateral flow due to shear failure. By analyzing the effect of the change in embankment material on the lateral flow by varying the unit weight in four stages, the overburden pressure was found to exceed the shear strength as the unit weight increased, resulting in shear failure of the ground because the overburden pressure was more than 5.14 times the undrained shear strength. The above results show that the lateral flow evaluation methods proposed by Tschebotarioff(1973) and Tavenas et al.(1979) are in good agreement with those of field case studies. There fore, construction management can be fulfilled economically and safely by preventing lateral flow if the possibility of lateral flow can be determined by performing field measurements prior to constructing embankment or structures on soft grounds. 사회간접자본의 확충과 공공 시설물 등에 대한 수요 증가 요구로 부족한 토지 확보를 위해 연약지반의 활용이 증대되고 있다. 이들 연약지반에 각종 구조물을 시공할 때 지반의 과다한 침하에 의한 구조물의 측방유동, 사면 활동 파괴 등으로 구조물의 안정성에 관련된 문제가 빈번히 발생하고 있다. 지금까지의 측방유동에 대한 평가방법들은 주로 연약지반 설계 시에 측방유동에 대한 가능성을 평가할 수 있는 방법들이 연구 제시 되어 실제로 현장시공 중 측방유동 발생 가능성에 대한 평가방법에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 논문에서는 연약지반 위에 도로 성토 시공 중 사면 활동과 교대 구조물의 측방유동이 발생한 현장의 실사례를 근거로, 발 생 원인 등을 규명하기 위해 지금까지 연구 제안 되어진 방법 중 Tschebotarioff(1973) 및 Tavenas et al. (1979)가 제안한 측방유동 판정방법을 이용하여 판정함과 동시에 이들 판정방법의 실무적용성에 대해서도 평가를 시행하였다. 이를 위해 대상 지역의 지반에 대해 추가로 자연 시료를 채취하여 지반의 공학적 특성을 분석한 후에 지반이 디자인된 압밀해석을 시행하여 침하와 수평 변위와의 상관성을 분석하였다. 또한, 연약지반 설계 시 예측된 압밀침하랑과 성토 후 증가한 지반의 전단강도 등이 실제로 현장과 일치하는가를 확인하기 위하여 실내시험 결과치와 현장 계측결과 등을 비교하여 차이점을 확인하였다. 상기와 같은 결과를 근거로 측방유동을 평가하기 위해, 성토 높이 변화에 따른 상재 압력과 연약지반의 비배수전단강도와의 관계 및 계측 침하량과 수평 변위와의 관계, 성토재료의 단위중량 변화가 측방유동에 미치는 영향을 확인하기 위한 성토재료의 단위중량 변화와 비배수전단강도 관계를 Tschebotarioff(1973) 및 Tavenas et al.(1979) 연구자로부터 제안된 측방유동 판정법으로 판정하여 현장사례와 일치성을 확인하고 실무적용 가능성에 대해서 평가하였다. 연약지반의 압밀도가 90% 이상일 때 단계별 성토 높이에 따른 상재압력 변화와 비배수전단강도의 관계로부터 Tschebotarioff(1973)가 제안한 판정법을 이용 측방유동을 판정하였다. 그 결과는 성토 전의 원지반 상태는 Py=3.0기준선 이하에 위치하여 안정된 상태를 보였으나, 상부 성토 하중이 증가할수록 전 구간에서 상재 압력이 비배수전단강도의 3.14배를 초과하여 5.14배 아래 범위에 있어 지반은 전단변형과 측방유동이 발생한 것으로 평가 되었다. 현장실측 계측 침하량과 수평 변위의 관계로부터 Tavenas et al.(1979)가 제안한 방법으로 측방유동을 판정한 결과 실제로 현장에서 수평 이동이 가장 적었던 1개소는 제안 경험식의 하한계선 아래에 위치하여 안정된 지반상태를 보였다. 수평 이동이 큰 것으로 확인된 3개소 중 2개소 구간은 하한계선과 상한계선 사이에 분포되어 지반은 전단변형 발생이 시작되었고, 현장에서 수평 이동이 가장 컸던 1개소 구간은 상한계선 밖에 위치하여 지반은 전단파괴에 의한 측방유동이 발생한 것으로 분석되었다. 그리고 성토재료의 변화가 측방유동에 미치는 영향을 확인하기 위해 성토재료의 단위중량을 4단계로 변화시켜 측방유동에 미치는 영향을 판정한 결과, 성토재료의 단위중량이 증가할수록 지반의 전단강도 증가속도보다 상재 압력의 증가로 이어져 비배수전단강도의 5.14배를 초과하여 지반은 전단 파괴되는 결과를 얻을 수 있었다. 이상과 같은 결과는 Tschebotarioff(1973) 및 Tavenas et al.(1979)가 제안한 측방유동 판정방법은 이번 현장사례 연구와 같이 잘 일치하고 있어 연약한 지반 위에서 성토하거나 구조물을 설치하는 경우 현장 실무에서 계측결과 등을 이용하여 측방유동 가능성을 사전에 간편하게 판정하는 방법으로 활용한다면 측방유동을 방지함으로써 경제적이고 안전한 구조물 시공관리가 될 수 있다고 판단된다.

연약지반 상부에 위치한 지오그리드 보강지반의 지지력 특성

김인대 仁川大學校 大學院 2002 국내석사

연약지반상에 제방이나 가설도로등 성토 구조물을 시공하는 경우 불충분한 기초지반의 지지력으로 인하여 기초의 과잉침하나 성토사면의 붕괴 등 여러 가지 문제가 발생한다. 최근에는 이러한 연약지반상의 성토체의 지지력 부족 문제에 대처하기 위한 방범으로 지반 보강용 토목섬유를 이용한 지반처리가 보편화되고 있는 추세이다. 연약지반 보강을 위해 사용되는 토목섬유는 주로 폴리에스테르 계열의 직포(geotextile)와 지오그리드(geogrid)가 주를 이루고 있으며, 이 가운데 지오그리드는 고분자 합성섬유를 신축시켜 만든 고강도 재료로써 양방향 리브사이에 큰 격자를 가지고 분리(separation)와 보강(reinforcement)의 기능을 수행하며, 사면, 옹벽, 비행장, 도로등의 건설현장에서 지반보강용으로 활발히 사용되고 있다. 본 연구는 연약지반상의 기초의 지지력 향상과 부등침하 방지 및 초연약지반의 가설도로등 성토구조물의 안정성을 확보하기 위하여 국내에서 생산되는 결합형(연성) 지오그리드를 이용하여 보강재의 종류 및 보강방법에 대한 다양한 실내 및 현장시험을 통한 보강효과 비교를 통하여 지오그리드 보강지반의 설계인자를 규명하고 현장적용성을 평가하기 위하여 수행되었다. 첫째로, 실내 지지력실험에서는 연약지반 상부의 화강풍화토에 축조되는 띠 기초를 모형화하여 다양한 종류의 지오그리드(4T-4T, 6T-6T, 8T-8T, 10T-10T)의 지지력 특성을 분석하고, 또한 보강재의 최적 포설길이 및 보강심도를 결정하였다. 실험 결과 보강효과와 경제성을 종합할 경우 6T-6T와 10T-10T의 지오그리드가 합리적인 연약지반 보강재로 판단되었고, 보강재의 포설길이는 기초폭의 4배이상을 유지하여야 하며, 보강심도는 보강효과와 시공성 등을 감안하여 복토재와 연약지반의 경계면에 포설하는 것이 가장 합리적인 방법으로 판단되었다. 둘째로, 현장 모형실험에서는 반복평판재하실험을 통하여 무보강 지반에 대하여 보강재의 종류 및 보강방법을 달리한 지오그리드 보강지반의 지지력 특성을 분석하였다. 실험결과 트랜치 형태로 보강한 지반이 W자 랩핑형태의 보강지반보다 약 10%정도 우수한 지지력비(BCR)을 나타내었으며, 전반적으로 직포 보강지반에 비하여 지오그리드 보강지반이 양호한 보강효과를 나타내었다. 또한 지반반력계수(K_(75))와 탄성회복을, 스프링상수(k)와 지반계수(Cz)등의 설계정수등은 지지력비와 유사한 경향을 나타내었다. 셋째로, 현장실험에서는 실제 연약지반 개량현장에서 지오그리드와 직포를 보강재로 시험시공하여 상부의 복토재를 평판의 1배(40㎝)와 1.5배(60㎝)로 조정하여 반복평판재하실험을 실시하였다. 실험결과 지오그리드 보강지반은 무보강지반에 대하여 복토두께가 40㎝인 경우 57%, 60㎝인 경우 246%의 지지력 증가비를 나타내었으며, 직포 보강지반에 대해서는 약 10%이상의 지지력 개선효과를 나타내었다. 또한, 지반반력계수와 탄성회복을, 스프링상수와 지반계수등의 설계정수등은 복토두께의 증가에 대하여 크게 증가하는 양상을 나타내었다. 이상의 본 연구 결과를 통하여 연약지반 상부에 성토체나 기초를 지오그리드로 보강할 경우, 향상된 지지력을 바탕으로 복토두께를 절감할 수 있으며, 교통하중등과 같은 동적하중에 대하여 지반의 탄성을 증가시켜 상부의 수직하중에 대한 지지력 확보와 지반 침하억제에 효과가 있다는 결론을 도출하였다. Recently the use of geogrid to solve the various geotechnical soft soil problems which are occured in the field has been increased. Various applicability of geogrid in civil engineering field are due to its beneficial properties of high tensile strength at low strain. In this study, laboratory model test, field pilot test and field test were conducted to determine the bearing capacity ratio(BCR) and cyclic behavior of reinforced soft ground by using geogrid. In spite of the probability of geogrid-reinforcement for the innovation of ground bearing capacity, most research with geogrids was merely focused on the backfill of retaining walls and the stability solution of embankment slope. This study was conducted with biaxial geogrid, which is manufactured by polymer resin coating after weaving/knitting with high strength and low elongation industrial polyester yarns, have major functions of reinforcement. In laboratory model test, various models of geogrid(4T-4T, 6T-6T, 8T-8T, 10T-1OT) were analyzed by estimating the ultimate bearing capacity of a modeling strip foundation supported by geogrid-reinforced soft clay. As a result of this research, 6T-6T and 10T-1OT geogrid are the most effective reinforcing materials, and the optimum width of geogrid reinforcement should be at least 4 times longer than the width of foundation. The optimum location of the first layer of geogrid with respect to the bottom of the foundation is the boundary of weathered soil and soft ground with consideration of reinforcement effect and workability. In field pilot test and field test, bearing capacity characteristics of geogrid was tested with various reinforcing materials and methods through cyclic load test. As a result, the bearing capacity of the geogrid-reinforced soil layer on soft ground shows more than 10% better effective than that of the geotextile-reinforced soil layer. Design coefficients such as soil reaction(K), elastic rebound ratio, spring constant(k) and subgrade modulus(C_(z)) show similiar tendency with the bearing capacity ratio(BCR) In conclusion, geogrid reinforcement on foundation at upper part of soft ground will give benefit on the thickness with enhanced bearing capacity and secure bearing capacity with increasing elasticity on the ground against normal active load such as traffic load.

해안지역 연약지반 처리에 관한연구

박경재 蔚山大學校 大學院 2011 국내석사

우리나라 산업발전과 인구의 도시집중으로 인한 공업용지 및 주거용지의 수요증가로 활용 가능한 지반이 현저히 줄어들었고, 지반조건이 양호한 사업지구의 확보를 어렵게 하고 있다. 그러므로 국토의 효율적이고 균형적인 발전을 위하여 과거에는 개발계획에서 제외 되거나 기피되었던 지반특성이 불량하고 개발여건이 열악한 연약지반의 할용이 절실히 요구되고 있다. 연약지반이란 건물 교량 도로 및 댐 등과 같은 구조물의 하중을 원상태로는 지지할 수 없는 지반을 말하며, 일반적으로 점토나 실트와 같은 미세한 입자가 많고 부드러운 흙, 간극이 큰 유기질토, 이탄 및 느슨한 모래 등으로 된 토층을 말한다. 그러나, 같은 지반에서도 건설하는 구조물의 종류나 그 설계조건에 따라서 장래의 침하 등이 엄밀하게 제한될 수 있으므로 구조물의 종류나 그 설계조건을 특별히 검토하는 것이 요구된다. 해안지역 연약지반의 처리를 위해 연구지역의 지반조사, 실내시험을 통한 물리적 및 역학적 특성을 조사하여 압밀침하량 및 침하시간을 산정하였다. 연약지반 처리공법을 검토하여 최적의 시공방법을 선정하였고 계측으로 해안지역 연약지반 처리법의 유용성을 규명하였다.

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.