강우 시 지오셀 보강 사면의 안정성 평가에 관한 연구

신은철,김장일 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 논문집 Vol.16 No.4

In this study, the increment effect of safety factor according to increasing of horizontal permeability coefficient is analyzed when geocell is installed on the slope for protection. To evaluate the horizontal permeability and reinforcement effect, the laboratory tests such horizontal permeability test were conducted. According to the laboratory test results, as the porosity rate of geocell increases, the coefficient of horizontal permeability is also increased. And also, regardless of the different types of filled materials, the coefficient of horizontal permeability is improved in a geocell reinforced ground compare with the non-reinforced ground. Laboratory test results and the rainfall intensity were applied to the numerical modeling of slope for seepage analysis and stability analysis of slope by using Soilworks, numerical analysis program. As a result of the slope stability analysis, it is confirmed that the installed geocell on the slope facilitates the drainage of water on the surface of slope. Hence, the ground water elevation is suppressed. Therefore, the safety factor of the slope is increased by the increasing of the internal friction angle, apparent cohesion, and coefficient of horizontal permeability by reinforcing the slope with geocell. 본 연구에서는 3차원 구조의 토목섬유인 지오셀을 사면 법면 보호공으로 설치 시 사면 지표면의 수평투수계수 증가에 따른안전율 증가 효과에 대하여 분석하였다. 지오셀의 수평투수능력과 보강효과를 평가하기 위해 실내실험으로 각각 수평투수실험을 수행하였다. 지오셀을 설치한 지반이 무보강지반보다 수평투수계수가 증가되었으며, 다공율이 6.43%인 기존 지오셀(지오셀 B)보다 38.18%인 격자구조의 지오셀 A를 지반에 설치했을 때, 수평투수계수가 더 증가하는 것으로 나타났다. 사면안정해석 컴퓨터 프로그램인 Soilworks를 사용하여 실내실험 결과와 강우강도를 모델링한 성토사면에 적용 후 침투해석과 사면안정해석을 수행하였다. 사면안정해석 결과 강우시 지오셀 보강사면의 지하수위 상승 억제 및 지표의 강우 유출효과를 확인하였으며, 내부마찰각과 겉보기 점착력의 증가와 더불어 수평투수계수의 증가로 인하여 사면의 안전율이 증가하는 것으로 나타났다.

오염토양 복원을 위한 연직배수시스템의 지반공학적 특성

신은철,박정준 한국지반환경공학회 2007 한국지반환경공학회논문집 Vol.8 No.5

The quantity of noxious wastes generated by the growth in industrialization and population in all over the world and its potential hazards in subsurface environments are becoming increasingly significant. The extraction of the contaminant from the soil and movement of the water are restricted due to the low permeability and adsorption characteristics of the reclaimed soils. Incorporated technique with PVDs have been used for dewatering from fine-grained soils for the purpose of ground improvement by means of soil flushing and soil vapor extraction systems. This paper is to evaluate several key parameters that affected to the performance of the PVDs specifically with regard to: well resistance of PVD, zone of influence, and smear effects. In the feasibility of contaminant remediation was evaluated in pilot-scale laboratory experiments. Well resistance is affected on the vertical discharge capacity of the PVDs under the various vacuum pressures. The discharge capacity increases consistently in areal extents with higher applied vacuum up to a limiting vacuum pressure. The head values for each piezometer at different vacuum pressures show that the largest head loss occurs within 14 of the PVD. Air flow rates and head losses were measured for the PVD placed in the model test box and the gas permeability of the silty soils was calculated. Increasing the equivalent diameter results in a decrease in the calculated gas permeability. It is concluded that the gas permeability determined over the 1,500 to 2,000 flow rates are the most accurate values which yields gas permeability of about 3.152. 개발사업과 산업발달로 인하여 발생되는 유해화학물질과 유류사용량이 늘면서 화학물질과 유류를 저장하는 지하저장탱크에서의 오염물질 유출로 토양 및 지하수 오염이 심각해지고 있다. 또한, 산업지역, 공장지대가 밀집된 매립 지반에서는 투수계수가 낮아 오염물질 추출에 한계가 있다. 이러한 문제해결 방안의 하나로 연약지반 개량공법에서 사용되고 있는 연직배수재를 이용하여 기존의 복원기술인 진공추출공법, 토양세정공법의 효율을 증진시킨 연직배수시스템에 대한 연구를 수행하였다. 오염된 토양의 복원을 목적으로 사용한 연직배수시스템의 적용성 평가를 위하여 오염토양 복원시 오염지반에 영향을 주는 인자에 대한 지반공학적 특성 등을 분석하였다. 연직배수재의 수두손실 및 통수능 측정 결과, 진공압력과 연직배수재의 폭이 증가할수록 통수능은 배수재의 통수 단면적에 비례하여 증가하는 경향을 나타내었다. 축척효과에 의해 단면을 축소시킨 폭이 2.5인 배수재의 경우에는 영향반경이 대략 14에서 16를 넘어가면서부터 간극수압이 더 이상 감소하지 않고 일정해지는 유효 영향범위로 판단하였다. 또한, 투기계수는 등가직경이 증가 할수록 감소하였으며, 흐름률이 높을수록 압력수두는 더 정밀한 값을 나타내어 평균 투기계수 값인 3.152에 가까운 공기흐름률은 1,500~2,000일 때 가장 정확한 값을 나타내었다.

연약지반 호안의 측방유동에 따른 안벽 말뚝의 거동

신은철,박정준,류인기 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.4

Recently, the lateral displacement of the passive piles which are installed under the revetment on the soft ground is very important during the land reclamation work along the coastal line. The revetment on the soft clay develops the lateral displacement of ground when the revetment loading exceeds a certain limit. The lateral displacement of ground causes an excessive deformation of underground structure itself and develops lateral earth pressure against the pile foundation. The subject of study is to investigate the lateral displacement of pile foundation during the construction of container terminal at the ○○○○ port in Incheon. The displacement of pile and the vertical settlement were measured in the field and finite element method(FEM) analysis for each construction sequence was performed using AFFIMEX(Ver 3.4). From the comparison of the results from field measurement and the finite element analysis, the settlement of the reventment has already occurred at the time of field measurements. Since then, the noticeable lateral displacement of piles and settlement were occurred during the filling of dredged soil inside the revetment dredging and reclaiming work. After completing filling, the lateral displacement and field settlement were reduced remarkably. Generally, the results from the finite element analysis show larger than those from the measurement. 최근 우리나라는 연약지반으로 구성된 서해안과 남해안의 해안매립지역에 도로, 신항 등 건설사업 진행시 수평하중이 말뚝두부에 작용할 경우, 지반은 부동의 상태에서 말뚝의 이동에 저항하여 작용하는 연약지반의 측방유동과 수동말뚝에 대한 문제점이 종종 논의되고 있다. 본 연구에서는 인천 ○○○○ 부두 건설공사 과정에서 발생되는 측방유동에 따른 구조물 및 지반의 변형을 분석하기 위하여 현장계측을 실시하였고, 유한요소 해석 프로그램인 AFFIMEX Version 3.4를 이용하여 현장계측 결과와 비교분석하였다. 수치해석에 의한 변위 결과는 시공단계별로 초기응력상태, 말뚝항타, 모래치환, 사석층설치, 준설매립, 배수층설치, 상재하중재하, 상재하중재하 및 제하 후 방치 등으로 구분하여 구조물과 기초지반에 발생된 연직 및 측방 변위를 분석하였다. 현장계측과 수치해석 결과, 안벽호안의 침하량은 계측이 시작된 시점으로부터는 이미 많은 침하가 발생된 것으로 나타났으며, 계측일로부터는 준설매립에 의한 성토작업을 개시하는 시점에서 가장 많은 양의 침하가 발생되었고, 성토가 완료된 시점으로부터 침하량은 수렴하였다. 전체적으로 수치해석에 의한 결과치가 계측을 통한 결과치보다 크게 나타났다.

2차원 한계평형 및 평면변형해석을 통한 지오텍스타일 튜브 복합구조물의 거동분석

신은철 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.6

The geotextile have been used in filtration and drainage for over 30 years in many applications of civil and environmental projects. Geotextile tube is compound technology of filtration and drainage property of geotextile. Geotextile have been used for various types of containers, such as small hand-filled sandbags, 3-dimensional fabric forms for concrete paste, large soil and aggregate filled geotextile gabion, prefabricated hydraulically filled containers, and other innovative systems involving containment of soils using geotextile. They are hydraulically filled with dredged materials. It have been applied in coastal protection and scour protection, dewatering method of slurry, and isolation of contaminated material. Recently, geotextile tube technology is no longer alternative construction technique but suitable desired solution. This paper presents the behavior of geotextile tube composite structure by 2-D limit equilibrium and plane strain analysis. 2-D limit equilibrium analysis was performed to evaluate the stability of geotextile tube composite structure for the lateral load and also the plane strain analysis was conducted to determine the design and construction factors. Based on the results of this paper, the three types of geotextile tube composite structure is stable. And the optimum tensile strength of geotextile is 151kN/m and maximum pumping pressure is 22.7kN/m. 지난 30여년간 지오텍스타일은 토목분야의 건설현장에서 필터 및 배수기능을 위한 효과적인 재료로 활용되어 왔으며, 최근에는 다양한 환경 분야에서도 그 활용이 증가되고 있다. 지오텍스타일 튜브공법은 지오텍스타일의 필터 및 배수기능을 복합적으로 활용하는 공법으로 과거의 모래주머니, 훼브릭 폼, 게비언 등의 개념에서 최근 수리학적 채움기법을 적용하여 해안침식방지 구조물, 슬러지의 탈수, 오염물질의 격리처리 구조물 등의 신구조물 공법으로 자리매김 하고 있다. 본 연구에서는 지오텍스타일 튜브와 지반재료와의 복합구조물의 거동 및 설계인자에 대하여 2차원 한계평형 및 평면변형 해석방법을 통하여 분석하였다. 2차원 한계평형이론을 통하여 설계영향인자 및 현장여건에 따른 지오텍스타일 튜브 복합구조물의 지반공학적 안정성을 분석하였으며, 지오텍스타일 튜브 전용해석 프로그램인 GeoCoPS를 이용한 2차원 평면변형 해석에서는 지오텍스타일 튜브 구조물의 설계 및 시공기법에 대하여 검토하였다. 2차원 한계평형해석 및 평면변형해석 방법을 통한 분석결과, 세가지 형태의 지오텍스타일 튜브구조물 모두 안정성을 확보하고 있으며, 지오텍스타일의 소요인장강도는 151kN/m, 펌핑압은 최대 22.7kN/m로 도출되었다.

연직배수재를 이용한 폐석회 슬러지의 지반개량 효과

신은철,박정준,김종인 한국지반환경공학회 2005 한국지반환경공학회논문집 Vol.6 No.2

The disposal problem of waste lime which is a residual product of lime industry have caused a lots of arguments in the past few years. Further more, waste lime contains a high moisture content which causes the disposal of waste lime is a great difficulty. The purpose of this study is to investigate for the effective dewatering solutions by placing various prefabricated vertical drains. The moisture content and degree of consolidation, pore water pressure, changes of settlement, bearing capacity with various vertical drains in waste lime were analyzed. The laboratory test results indicate that PBD is 2 times higher than circular drain in coefficient of consolidation. Based on the laboratory test results, settlement, pore water pressure, and dewatering measurements are shown in similar tendency. It is considered that PBD can drain primitive pore water much efficiently. The picture of SEM shows that circular drain filter has a serious clogging problem in comparison with PBD. In conclusion, PBD holds a superiority in waste lime's ground improvement and dewatering pore water pressure from the waste lime sludge. Also, circular drain is desired for some modification in its filtering system. 최근 우리나라는 석회산업의 부산물인 폐석회의 처리문제로 많은 분쟁이 발생하고 있다. 폐석회는 높은 함수비를 갖고 있어 이를 처리하기 위해서는 적절한 탈수과정이 선행되어야 한다. 본 연구는 연직배수공법을 활용하여 폐석회의 높은 함수비를 저하시키고 지반의 안정화를 촉진시키기 위한 효율적인 방안에 대하여 연구하였다. 즉, 폐석회 슬러지로 구성된 지반내에 기성연직배수재를 설치하였을때, 압밀도와 간극수압의 소산, 침하량 변화, 지지력 증가를 평가하였다. 실험 결과를 고찰해 보면, PBD가 원형드레인 보다 압밀계수가 2배정도 크게 나타났다. 전반적으로 침하량과 간극수압의 소산, 통수량을 비교하면 두 방법이 서로 유사한 경향을 보이고 있으나, PBD가 원형드레인보다 초기 간극수가 더 효과적으로 배수되는 것을 알 수 있었다. 실내배수실험후 SEM 촬영에 의한 배수재의 필터 층을 살펴보면, PBD에 비해 원형드레인의 필터가 막힘현상이 심한 것을 알 수 있었다. 폐석회지반의 지반개량효과와 간극수의 배수는 PBD가 우수하며, 원형드레인은 타설간격이 길고 PBD와 같은 섬유배열이 균질한 필터로 교환하여 사용할 때 효율성이 증대할 것이라 예상된다.

폐기물 매립장의 토목섬유 차수재

신은철 한국토목섬유학회 2003 한국지반신소재학회지 Vol.2 No.1

연직배수시스템을 이용한 토양증기추출공법의 성능 평가

신은철,박정준,Shin, Eun-Chul,Park, Jeong-Jun 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.5

토양증기추출공법(SVE)은 불포화 지반상태에서 휘발성 유기화합물(VOCs)과 유류오염 물질을 제거하는데 효과적이고 경제적인 공법중 하나이다. 그러나 토양증기추출공법은 투기계수가 1 Darcy보다 작은 실트질 흙과 같이 낮은 투기계수를 가진 지반에서는 비효율적이다. 따라서, 본 연구에서는 기존 연약지반의 지반개량시 사용된 연직배수재(PVDs)를 토양증기추출시스템에 적용하여 짧은 공기배출거리로 최대한 신속하게 오염물질을 제거할 수 있게 하여 투기계수가 낮은 지반에서 오염된 토양을 효과적으로 복원할 수 있는 토양증기추출공법을 적용하는데 목적이 있다. 실험결과, 등가직경이 증가할수록 계산된 투기계수의 값은 감소하였고, 흙시료의 조건이 건조상태일 경우가 습윤상태 보다 공기가 차지하는 비율이 더 커지게 되어 같은 진공이 주어졌을 때, 공기흐름에 대한 낮은 저항으로 흐름률이 더 높게 나타났다. Soil vapor extraction (SVE) is an effective and cost efficient method of removing volatile organic compounds (VOCs) and petroleum hydrocarbons from unsaturated soils. However, soil vapor extraction becomes ineffective in soils with low gas permeability, for example soils with air permeabilities less than 1 Darcy. Incorporating PVDs in an SVE system can extend the effectiveness of SVE to lower permeability soils by shortening the air flow-paths and ultimately expediting contaminant removal. The objective of the research described herein was to effectively incorporate PVDs into a SVE remediation system. The test results show that the gas permeability was evaluated for four different equivalent diameters, increasing the equivalent diameter results in a decrease in the calculated gas permeability. It was found that the porosity for the dry condition was greater than that of the wet condition and will allow flow rate for the same vacuum flow, offering a low resistance to the air flow.

토목섬유 12개 적용분야 (한국어판)

신은철,전한용,유승경,양기석,한중근,신동훈,이재영,주재우,김유성,오영인,유충식,장연수 한국토목섬유학회 2008 한국지반신소재학회지 Vol.7 No.4

침전지제방의 거동 및 안정성에 관한 연구

신은철,강욱현,이애영,유재성 대한토목학회 1998 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.1998 No.2

지반환경공학의 현재와 미래

신은철 한국지반환경공학회 2011 지반환경 Vol.12 No.5