국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성 및 개량표준관입시험기 개발

정혁상(Jung Hyuksang),조창구(Cho Changkoo),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.6

본 연구에서는 국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성파악을 위해 남해안 일대 초연약지반 5개 현장에서 표준관입시험, 베인전단시험, 콘관입시험을 실시하여 분석하였고, 초연약지반상에서 적용 가능한 개량표준관입시험기를 개발한 내용을 다루었다. 연구결과 초연약지반(N값 2미만)의 비배수전단강도는 표준관입시험의 결과를 선행연구자들이 제안한 식으로 비배수전단강도를 환산했을 경우 12.5㎪ 이하, 현장시험에서의 베인전단강도 분석결과 50㎪ 이하, 콘관입시험결과 65㎪ 이하의 범위에 있는 것으로 나타났다. 원위치시험의 결과가 표준관입시험의 결과를 비배수전단강도로 환산한 값보다 높게 나타났고 초연약지반의 비배수 전단강도는 실질적으로 상당히 폭넓은 전단강도의 범위를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 또한 개량표준관입시험기에 의한 Nm값과 베인전단시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.76Nm-10.47, 콘관입시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.82Nm-9.71로 분석되었다. In this study, SPT, FV, and CPT tests were performed at five very soft grounds in southern coast of Korea to characterize the Su of very soft ground. In addition, a new modified SPT that is applicable to very soft ground was developed. Tests results showed that in very soft ground (N<2), the Su was lower than 12.5 ㎪ using the empirical N-Su correlation, and lower than 50 ㎪ and 65 ㎪ using vane shear test and CPT, respectively. It was shown that the results of in-situ tests were higher than those estimated from the N-Su correlation, and it was also demonstrated that the range of estimated Su was quite wide. New correlations that relate the modified SPT Nm with Su from FV and CPT were developed, which are Su=1.76Nm-10.47 and Su=1.82Nm-9.71, respectively.

부산신항 1단계에 적용된 SCP 개량지반의 압밀특성

정종범(Jong-Bum Jung),김형섭(Hyung-Sub Kim),박유철(Yu-Chul Prak),송영재(Young-Jae Song) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2 No.춘계

SCP공법은 진동 또는 충격하중을 이용하여 연약점토 지반 중에 일정한 간격으로 모래 말뚝을 타설하여 연약지반 개량공사에 사용되는 대표적인 지반개량공법 중의 하나로서 부산신항의 가장 중요한 구조물인 안벽케이슨 구조물 기초지반 개량에 사용되었다. 부산신항 1단계 SCP 개량공법이 적용되는 연약층은 표준관입시험에 의해 N치가 15이하인 점성토지반을 대상으로 하고 있다. 부산신항 1단계 총 9선석에 적용된 SCP 개량심도는 약 DL.(-)65.0m에서 약 DL.(-)45.0m 정도이다. 본 논문에서는 개량심도를 기준으로 다음과 같이 심도인 DL.(-)50.0m 까지는 일반구간 SCP공법이라 칭하고, DL.(-)50.0m 이상인 구간에 대해서는 대심도 SCP 공법으로 분류하여 시공관리 및 압밀침하특성을 분석하였다.

연직 매트로 보강된 연약지반의 지지력 특성

신은철(Eun-Chul Shin),이길호(Gil-Ho Lee) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.6

일반적으로 심층혼합공법에 의한 점토지반의 개량효과는 물리적 개량효과에 비해서 훨씬 크며 조기에 큰 개량 강도를 얻을 수 있으나, 국내 시공실적이 부족하고 시멘트-점토의 혼합방법에 따른 품질관리에 문제점이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 시멘트, 모래, 점토의 배합비에 따른 강도특성과 연직MAT의 형태에 따른 연약지반의 개량특성을 파악하기 위해 해성점토를 이용하여 일축압축 강도시험과 모형토조시험을 수행하였다. 일축압축강도 시험을 위한 공시체는 시멘트와 물의 중량비를 기준으로하여 모래를 일정 비율로 혼합하였고, 시멘트는 점토중량대비 각각 10%, 20%, 30%, 40%를 혼합하였고 대상지반토의 함수비는 40%, 60%, 80%로 조정하여 제작하였다. 공시체는 습윤방법을 이용하여 7일, 14일, 28일간 양생하여 양생기간에 따른 일축압축강도 시험을 수행하였다. 지지력시험은 모형토조를 제작하고 Mat식으로 개량한 지반을 형성한 다음 개량률에 따른 지지력을 비교하고 연직MAT 장벽 상호간의 간섭효과를 분석하였다. Generally, the effect of the cement deep mixing method on the improvement of clay ground is far greater than the effect of physical improvement. Although it leads to great improvement strength in the initial stage, there are not many constructional precedents in Korea and it is hard to manage quality according to the cement-clay mixing method. In order to figure out the strength characteristics according to the mixing ratio of cement, sand, and clay and the improvement characteristics of weak ground according to the forms of the specimens to be improved, marine clay was used in this study to conduct the uniaxial compression test and soil bin model test. The test piece specimens for the uniaxial compression test were mixed with sand in a fixed ratio with the criterion of the water cement ratio. The cement was mixed with clay in the ratios of 10%, 20%, 30%, and 40% to the clay weight. The moisture content of the soil ground was made in the ratios of 40%, 60%, and 80%. The test piece specimens went through curing by moistening for 7, 14, and 28 days and underwent the uniaxial compression test according to the curing period. For the bearing test, the soil bin models were made and the ground improved in the Mat type was formed. After that, the bearing strength was compared in this study according to the improvement ratio and analyzed the intervening effect between the walls of the improved specimens.

고압분사공법을 이용한 옹벽기초지반 보강 사례

박종호,장선철,박창훈,윤희경,Park, Jong-Ho,Jang, Sun-Cheul,Park, Chang-Hun,Yoon, Hee-Kyung (사)한국토질및기초기술사회 2006 기술발표회 Vol.2006 No.-

현재 연약지반의 개량 및 구조물기초 지반의 보강을 위하여 약액주입공법 및 고압분사주입공법 등의 주입공법이 널리 행해지고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 00교 교대 전면 옹벽기초 하부지반을 고압분사주입공법을 이용해 보강한 사례로서 설계 및 시공, 시험 자료를 분석하고, 보강작업에 따른 지반의 개량효과를 분석하였다. 개량효과학인을 위한 시추조사와 시추공영상 촬영 이미지 관찰결과에서는 고압분사에 의해 양호한 상태의 고결체(토사 + 시멘트 페이스트)가 형성되었음을 확인 할 수 있었으며, 고결체와 원지반의 복합지반상에서 실시한 평판재하시험 결과 및 시추조사시 채취된 고결체 Core에 대해 실시한 일축압축강도시험 결과에서도 설계시 가정한 값을 모두 만족하는 것으로 나타나 연약지반의 강도가 개량되어 안정성을 확보한 것으로 확인되었다.

준설점토 활용 경량혼합토의 연약지반개량공법 수치해석

윤길림(Gillim Yoon),김선빈(Sunbin Kim) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.3

본 논문에서는 준설토를 활용한 경량혼합토(LWFS)의 연약지반개량 적용성에 대해 검토한 내용을 다루었다. 현재까지 제시된 경량혼합토의 공학적 특성에 관한 연구결과를 종합?분석하여 경량혼합토의 물성을 정리하였으며, 그 결과를 토대로 임의의 현장조건을 가정하여 경량혼합토공법과 SCP 공법 및 DCM 공법 적용 시에 대한 3차원 수치해석을 수행하였다. 연약지반개량공법 비교해석 결과, 경량혼합토 공법을 적용하는 경우 SCP 공법을 적용하는 수준 이상의 침하관리가 가능하며, 경량혼합토의 목표성능에 따라 침하발생 수준을 조절할 수 있는 것으로 검토되었다. 또한 DCM 공법과 비교 시 경량혼합토 재료의 경량성으로 과잉간극수압 발생량이 현저히 작아져 잔류침하를 최소화할 수 있는 것으로 검토되었다. This paper presents the results of a numerical investigation on applicability of Light-weighted Foam Soils (LWFS) consisted of dredged soils for soft ground improvement. The engineering properties of LWFS were comprehensively investigated based on the previous experimental tests. And three dimensional numerical models which reflect soft ground conditions were adopted to evaluate the applicability of LWFS compared to SCP and DCM. A number of cases were analyzed using a stress-pore pressure coupled model. The results indicated that LWFS method enables to reduce more settlement, lateral flow and heaving than SCP method and enable to reduce more residual settlement than DCM method. Also it was revealed that such effect depends on the properties of LWFS such as unit weight, unconfined compressive strength, deformation modulus and Poisson’s ratio.

모형토조실험에 의한 초연약지반의 표층개량에 관한 연구

방성택,연용흠 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회논문집 Vol.20 No.5

Most of the soil used for reclamation is marine clay generated from dredging construction.The soft ground made of dredged clay has high water content and high compressibility, so the bearing capacity of the ground is very weak and it is difficult to enter the ground improvement equipment. Therefore, surface hardening treatment method is used to enter equipment prior to full-scale civil engineering work, and stabilizer is mainly used for cement series. Cement-based stabilizers have the advantage of improving the ground in a short period of time and have excellent economic efficiency, but they are disadvantageous in that they cause environmental problems due to leaching of heavy metals such as hexavalent chromium. In this study, environmental effects evaluation of dredged clay mixed with normal portland cement and environmentally friendly stabilizer was evaluated, and uniaxial compressive strength test and indoor model test were conducted to confirm the bearing capacity characteristics of the solidified layer. 준설점토를 활용한 연약지반은 장비주행성 및 진입로의 확보를 위해 시멘트 계 고화재 및 무기질 고화재 등을 활용한 표층고화처리공법이 사용되고 있으나 환경에 유해한 물질의 용출로 인한 문제가 제기되고 있어 환경과 기능성을 모두 만족하는 표층고화처리 공법의 개발이 필요하다. 표층처리 공법으로는 조기강도와 장기적인 안정 등을 고려하여 시멘트계 고화재를 이용한 표층고화처리공법이 많이 활용되고 있으며, 지반개량 효과가 크고 경제적 효율성으로 인해 국・내외에서는 시멘트계 고화재를 이용한 표층개량에 대한 연구과 수행되어 지고 있다. 그러나 최근 환경과 기능성의 문제가 제기되어 시멘트에서 발생되는 6가크롬(Cr6+), 수은(Hg) 등의 유해물질로 인해 지반오염과 환경문제가 발생되어 다양한 친환경적인 공법의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 자연함수비의 준설점토를 시멘트와 친토양고화재를 혼합한 혼합토를 대상으로 동일한 배합조건 및 양생조건에 따른 일축압축강도를 분석하고 이 결과를 기준으로 표층개량범위 적용 및 실내모형토조시험을 수행하여 초연약지반의 강도특성 및 지지력 특성을 검토하고자 한다.

연약지반 보강을 위한 저유동성 몰탈 개량체의 응력분담비에 관한 연구

박언상(Eonsang Park),김병일(Byungil Kim),박승도(Seungdo Park) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.9

본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입공법의 개량체에 관한 응력분담비를 복합지반법, 지반아칭이론, 소성각법 및 2차원과 3차원 수치해석, 3차원 모형실험을 통해 평가하였다. 복합지반법으로 계산된 응력분담비는 89.3, 3차원 지반아칭이론을 적용할 경우 3.75~59.0, 3차원 소성각법의 경우 82.8로 이론별 응력분담비의 차이가 나타났다. 2차원 수치해석 결과 응력분담비는 63.0~77.0으로 개량율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났고, 3차원 수치해석 결과 50.0~56.0으로 2차원 해석 결과 대비 작게 예측되었다. 대형 삼축압축셀을 이용한 특수 모형 실험의 경우 하중단계별 응력분담비는 53.0~60.0으로 나타났고, 실험으로 평가한 응력분담비는 2차원과 3차원 수치해석적 예측치 내에서 측정되었다. 본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입 공법의 개량체에 대하여 해석 및 실험값을 바탕으로 개량율에 따른 응력분담비에 대한 예측식을 제안하였다. In this study, the stress concentration ratio for the improved material of the low slump mortar grouting was evaluated through the composite ground method, the ground arching theory, the plastic angle method, the 2D and 3D numerical analysis and the 3D model experiment. The stress concentration ratio calculated by the composite ground method was 89.3, 3.75~59.0 when the three-dimensional ground arching theory was applied, and 82.8 for the three-dimensional plastic angle method. As a result of the 2D numerical analysis, the stress concentration ratio was 63.0~77.0, which was found to increase as the improvement ratio increased. The results of 3D numerical analysis were predicted to be 50.0~56.0 smaller than the results of 2D analysis. In the case of a special model experiment using a large triaxial compression cell, the stress concentration ratio for each load step was 53.0~60.0, and the stress concentration ratio evaluated by the experiment was measured within 2D and 3D numerical analysis predictions. In this study, a predictive equation for the stress concentration ratio according to the improvement ratio is proposed based on the analysis and experimental values for the improved ratio of the low slump mortar grouting.

전기가열장치를 이용한 연약지반개량

한희수(Heuisoo Han),임은상(Eunsang Im),이금성(Kumsung Lee),장동훈(Donghun Chang) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.1

본 논문은 심층연약지반 개량용 전기가열장치를 개발하여 경기도 화성시 인근 연약지반에 적용한 것이다. m당 1 kW의 전기를 소비하는 니켈-크롬선으로 구성된 길이 4.0 m의 전기가열장치를 지표하 3.5~6.5 m 사이에 설치하여 48시간의 지반가열을 2회, 총 96시간 실시하였으며, 온도계와 압력계를 지표하 5.0 m 지점에 매설하여 지반가열에 의한 온도 및 증기압 변화를 측정하였다. 실험결과 가열원으로부터 횡방향 거리의 온도분포 및 선단지지력의 변화는 이차함수를 나타내었으며, 둘 다 R2값은 1로 산정되었다. 또한, 전기가열로 인해 수증기가 배출됨에 따라, 함수비 및 간극수압이 감소함을 관찰할 수 있었다. In this study, we developed the electric heating equipment and applied for soft ground improvement. The developed heat pipe is 4 m-length and consumes 1 kW/m, which is consisted of Ni-Cr wire. It was installed in 3.5~4.5 m below ground surface and heated for 96 hours (48 hours, 2 times). The temperature variation and vapor pressure caused by electric heating was measured by the thermometer and pressure gauge which were installed in the ground (5.0 m), and the tip resistances were measured by static electronic piezo-cone penetration test (CPT). As the results of experiments, 2-order polynomial curve was shown to adjust the variation of tip resistance and the temperature distribution with the horizontal distance from electric heater, whose R2 value is close to 1. In addition, in-situ pore-water pressure and water content was decreased.

생석회 말뚝을 이용한 연약점토지반의 개량효과

김영훈(Kim Younghun),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.5

본 연구에서는 생석회 말뚝에 의한 연약지반 안정처리공법으로써의 현장 적용성을 평가하기 위하여 한국산 생석회에 대한 공학적 특성 규명은 물론 지중에서의 생석회에 의한 지반개량 원리 및 주변지반의 개량특성에 대한 이론적 고찰과 함께 실내모형시험을 수행하여 이를 바탕으로 실제 현장에서의 적용성과 활용성을 평가하고자 하였다. 실험결과 생석회 말뚝 공법은 생석회의 소화ㆍ흡수에 의한 탈수효과, 말뚝의 팽창에 의한 압밀효과 및 말뚝 자체의 강도에 의한 지지력 증가, 침하감소 효과 등의 개량효과를 얻을 수 있는 것으로 평가되었다. 생석회는 재료 특성이 매우 양호하여 그 자체로써 상당한 강도를 가지고 있으나 보다 큰 강도가 요구될 시에는 시멘트 등을 첨가하면 효과가 있을 것으로 판단된다. This study is to evaluate an application of technology to the soft ground stability using quick lime pile in the field. We investigated properties of Korean quick lime by conducting loading test and theoretical consideration about a principle and property of soft ground improvement by quicklime. According to the test results, it was estimated that quick lime pile method has dehydration effect by absorption of quick lime, consolidation effect by swelling of pile, increasing bearing by strength of pile itself and decreasing sinking effect, etc. A material property of quick lime is favorable for construction and considerable strength. In the case of higher strength is required, using cement as additive would increase material strength.

AHP기법을 이용한 연약지반 개량공법 선정 의사결정모델의 개발

이흥철(Lee Hueng Chol),우성권(Woo Sungkwon),김옥기(Kim Ok Ki) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 D Vol.27 No.4D

의사결정자는 연약지반 개량공법들 중에서 서로 목적이 상충하는 여러 가지 평가기준에 대하여 분석하고 이를 바탕으로 대안을 선택해야 한다. 이처럼 다양한 가치체계를 포함하고 있는 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 AHP(Analytic Hierarchy Process)기법을 이용하여 의사결정자가 공법을 선정함에 있어 사용가능한 의사결정모델을 개발하고자 하였다. 건설교통부 도로설계편람Ⅱ(2000)에서 제시한 영향요소 항목들과 지반분야 전문가 3인의 합의를 통해 연약지반 개량공법 선정 시 고려해야할 영향요소 항목들을 결정하고, AHP기법을 이용하여 의사결정모델을 개발하였다. 지반분야 설계전문가들의 평가를 통해 각 영향요소들이 가지는 상대적 중요도를 산출하고, 이를 실제 사례에 적용하여 의사결정모델이 실무에서 사용가능함을 입증하였다. Decision makers should select alternative for many soft foundation improvement methods by analyzing various evaluation standards. In this way, this study developed decision makisng model to be used when decision makers select improvement method by AHP technique. Influence factors to be considered when selecting soft foundation improvement method are chosen through influence factors suggested in highway design code and three experts' decisions. Through experts' evaluation relative weight of each influence factor is measured, which proves possibility by applying to real case.