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.

지반개량을 통한 원지반의 전단파속도 향상에 대한 실험적 연구

정찬유,문재성,조명수,강호덕,양희정 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.7

In this study, an experimental study was carried out with variables of the shape of the ground soil-binder in order to find out whether the shear wave velocity and the ground grade were improved by the ground improvement. In this study, the shear wave velocity was measured using the crosshole method with variables of the shape of the ground soil-binder. In addition, the prediction formula of the shear wave velocity for suitability of N-Values for the domestic soil conditions are proposed using the result value of this study and the existing results of shear wave velocity . As a result, the shear wave velocity of the ground has increased. In addition, the prediction formula proposed in this study reasonably issued the existing experimental results regardless of the stratum conditions. 이 연구에서는 지반의 개량에 따른 전단파속도 및 지반등급 향상 여부를 알아보기 위하여 지반개량체의 형상을 변수로 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 지반개량체의 형상을 변수로 크로스홀(Cross hole) 기법을 이용하여 전단파속도를 측정하였다. 또한, 이 연구에서 측정된 결과 와 기존 전단파속도 측정결과를 이용하여 국내 지반조건에 맞는 N-Value에 대한 전단파속도 예측식을 제안하였다. 실험결과, 지반개량을 수행하는 경우 원지반의 전단파속도는 소폭 상승하였다. 또한, 이 연구에서 제안한 예측식은 지층조건에 관계없이 기존실험결과를 합리적으로 예측하였다.

현장시험과 공동팽창이론을 통한 CGS 공법의 적용성 평가

정현석,서석현,최항석,이효범 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회논문집 Vol.20 No.2

Grounds of the western coast of the Korean Peninsular are mostly composed of soft and cohesive soils, and it is necessary to carry out soil improvement before construction. The CGS (Compaction Grouting System) method has been commonly applied for the purpose of not only improving soft ground but also serving as the pile foundation of a bridge. In this paper, the CGS method was applied to the Incheon International Airport facility site, which consists of reclaimed landfill and soft clay soil, so as to evaluate the applicability of this soil improvement method to soft clay ground formations. Futhermore, results of construction were intensively studied along with a series of field experiments and theoretical consideration. The cone penetration tests were performed to assess the ground improvement effect of the CGS method. Consequently, the application of CGS method led to an increase in soil strength enough to be used as the pile foundation to support the bridge at the site. In addition, the size of the upper grout-bulb was estimated by adopting the cavity expansion theory and compared with that of actual grout bulb exhumed in the field. Therefore, it is proved that the cavity expansion theory can be utilized to predict and evaluate the improvement of soft ground. 국내 서해안 지역은 대부분 퇴적된 연약점성토로 이루어져 있으며, 구조물을 시공하기 전에 현장에 적합한 지반개량 공법의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 CGS(Compaction Grouting System) 공법의 적용성을 파악하기 위하여 매립토 및 연약점성토로 이루어진 인천국제공항시설 현장에 공법을 적용하였다. CGS 공법은 현장 성토부의 지반개량 효과를 얻기 위함뿐만 아니라 교대의 말뚝기초 역할을 위해 적용되었으며, 본 공법의 지반개량 효과를 파악하기 위하여 공법 적용 전・후 지반의 개량 효과를 콘 관입시험을 수행함으로써 비교 분석하였다. CGS 공법의 적용 결과 현장지반의 전반적인 강도 증대 효과를 얻을 수 있었으며, 이는 현장 교대의 하중을 충분히 견딜 수 있는 것으로 파악되어 말뚝기초로의 역할과 지반개량공법으로써의 CGS 공법의 적용성을 검증하였다. 또한 공동팽창이론을 적용하여 상부 구근의 크기 예측을 수행하였으며, 시공 후 상부구근 육안 확인을 통하여 시공 후 구근예측에 있어 공동팽창이론의 적용 가능성을 평가하였다.

유기산계 지반개량재를 혼합한 점토의 강도 특성에 관한 실험적 연구

임소영(Soyeong Im),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.8

본 연구에서는 저에너지, 친환경적인 방법의 지반개량을 목적으로 하는 유기산재의 지반개량재로서의 강도특성을 모색하였다. 이에 유기산재를 활용하여 재령 28일까지의 일축압축강도시험 및 삼축압축시험을 통한 흙의 강도 변화에 대해 분석하였다. 유기산 재료를 첨가한 점토의 강도는 재령이 길어질수록, 유기산재 혼합비가 커질수록 전반적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유기산계 지반개량재 혼합에 따른 점토의 강도 증진 효과를 파악하는데 있어서, 일축압축강도시험과 삼축압축시험 결과를 통해 유기산재가 지반개량재로 쓰였을 때 가져오는 강도 증대효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 결과적으로, 실내시험을 통해 지반개량에 있어 유기산계 지반개량재의 활용가능성을 볼 수 있었다. 향후 세부적인 시험과 현장시험이 좀 더 명확한 강도증진을 규명하는데 도움이 될 것으로 판단된다. In this study, it was examined a strength characteristic of organic acid material that is eco-friendly and low energy as a soil improving material. The object of this study is to analysis of strength changes with observing the clay mixed organic acid material through the unconfined compression strength test and triaxial compression test during 28 days. As a result of the tests, the strength of clay mixed organic acid material is increased when the more ages are prolonged, the more organic acid material mixture ratio growed. Therefore, in grasping the strength improvement effects of clay by organic acid material mixing, it confirmed that organic acid material as soil improving material is effective through unconfined compression strength test and triaxial compression test. Through this test, the definite strength increase is confirmed according to the mixture of the organic acid material and the possibility of soil improvement is also confirmed based on this result. From now on, detailed examination and field test will help closely to definite strength characteristics.

개량체 구조형상에 따른 지반보강효과 연구

박경한(Kyunghan Park),장기수(Gisoo Jang),이송(Song Lee) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.1

본 연구의 목적은 개량체 구조형상변화에 따른 복합지반에서의 역학 및 침하특성을 분석하는 것에 있다. 본 연구의 실험은 원형토조에 강도 및 치환율별로 격자형 개량체를 만들어 복합지반을 조성한 후 응력을 재하하는 방식으로 총 9 케이스를 수행하였다. 또한 심도별 응력분포 및 응력분담비 등을 분석하기 위해 유한요소해석을 실내 모형실험과 동일조건으로 모델링하여 해석하였다. 연구결과, 격자형 개량체로 구성된 복합지반은 원형 개량체에 비해 저치환율을 제외한 중간 및 고치환율에서 응력분담비가 증가하며 그 결과, 침하량은 감소하는 경향을 보였다. 본 연구는 구조형상 변화에 따른 형상효과비 및 침하저감계수 제시를 통해 부족한 복합지반의 개량체 구조형상에 대한 연구 참고자료 및 향후 추가 연구에 도움이 될 것으로 판단된다. The aim of this study is to analyze the mechanical characteristics and settlement feature of the composite ground with structural form changes. The laboratory model test is a soil tanker to be contained with clay and grid form improved soil, which is conducted in total 9 case with the uniaxial compressive strength of improved soil and replacement ratio of improved soil. The numerical analysis for variation of stress distribution ratio with depth was performed in the same conditions which are the laboratory model test. As a result, stress distribution ratios in mid and high replacement ratio are increasing and settlement is decreasing, except low replacement ratio. This study is presented for form effect ratio and settlement reduction factor with change of structure form, which is able to be helpful in further research and reference for change of structural forms at composite ground.

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.

BP부산물을 재활용한 알칼리활성화 지반개량재의 지반개량효과에 관한 연구

이영원,강석표,김재환,Lee, Yeong-Won,Kang, Suk-Pyo,Kim, Jae-Hwan 한국건설순환자원학회 2014 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.2 No.2

The enormous quantity of 'Bayer-Process by-products' (BP by-products) discharged by industries producing alumina from bauxite represents an environmental and economical problem. As it is mainly composed of $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $SiO_2$, CaO and $Na_2O$, it is thought that using BP by-products as a construction material is an effective way to consume such a large quantity of alkaline waste. In this study, This study evaluates the effect of alkali-activated binder based on recycling BP by-products on soil improvement through the evaluation of slope stability and seepage flow numerical analysis. The results of analysis of ground slope safety at dry season and wet season meet standard (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2006) Especially, when wet season, the ground used soil improving material meet standard, while the ground used soil-nailing method doesn't. Also, permeability coefficient of improved soil is smaller than that of natural soil and saturation depth of reinforced ground surface with improve soil is lower than that of natural soil. 연구에서는 BP부산물을 혼입한 알칼리활성 무시멘트 지반개량재의 사면안정 및 침투류 수치해석을 통하여 원지반토와 비교하여 개량토의 지반개량 효과를 검토하고자 하였다. 그 결과 사면안정해석을 실시한 결과에서는 건기시, 우기시 모두 건설공사 비탈면 설계기준(국토해양부, 2006)의 기준안전율을 만족하는 것으로 확인되었으며, 우기시 쏘일네일링으로 기준안전율을 만족하지 못하는 사면이 개량토로 보강하여 기준치를 만족한 것으로 나타났다. 또한 침투류 해석을 실시한 결과 개량토의 투수계수가 작아지는 것으로 나타났으며, 원지반토에 비하여 개량토로 표면보강된 경우는 포화심도가 낮아진 것으로 나타났다.

동치환공법의 적정심도 결정에 관한 연구

김성환 한국재난정보학회 2018 한국재난정보학회 논문집 Vol.14 No.3

연구목적: 동치환공법은 유사한 동다짐공법에 비해 동치환 직경, 심도, 간격, 타격에너지(중 추 무게와 낙하고), 지반강도 증대 효과, 지반 개량효율 등에 대한 연구 및 실증이 부족하다. 연구방법: 본 연구에서는 실트질 점토지반을 연구 대상 지반으로 선정하여 예비 동치환시공 과 본시공 동치환의 2가지 경우로 나눠서 지반개량을 실시하고 효과를 분석하였으며, 결과 를 바탕으로 적정 개량심도 결정 및 개량효과에 미치는 인자에 관하여 연구하였다. 연구결과: 실트질 점토 지반을 대상으로 동치환 적정 심도 결정, 지반개량효과에 끼치는 특 성을 상세히 분석하여 동치환 시 적용할 수 있는 개량심도 ( DR ) 관계식을 제안하였다. 결론: 동치환공법을 실트질 점토 지반에 적용한 경우, 동다짐공법의 낙하에너지보다 1.25∼ 2.5배 증가시켜야 하는 것으로 나타났다. Purpose: Dynamic Replacement Method currently lacks of sufficient research, implementation cases, and case histories, compared with other comparable methods, such as Dynamic Compaction Method. Method: In this study, for Dynamic Replacement Method, the effective improvement depth and improved strength were analyzed for silty clayey soils. Results: Testbed test was performed to verify the effectiveness of Dynamic Replacement Method followed by the main dynamic replacement implementation on real construction site. Conclusion: A The effects of changes of soft ground depth, dynamic replacements’ diameter, depth, spacing, and applied energy on dynamic replacement efficiency in silty clays were assessed and the followings were found: Empirical coefficient for soil nR of Dynamic Replacement Method was within the range of 0.14∼0.32 and its WH is recommended to be 1.25∼2.5 times of those from Dynamic Compaction Method.

점질토와 사질토에서의 지반개량재 혼합에 따른 압축강도반응에 관한 연구

이광준 ( Kwang-joon Lee ) 한국환경기술학회 2009 한국환경기술학회지 Vol.10 No.2

철광석을 제련하면 고로슬래그가 발생하고, 제지류를 소각하면 paper fly ash가 부산물로 발생한다. 이러한 소각잔재물들은 해안점토 구성된 연약지반의 개량에 많이 쓰이게 된다. 본 연구에서는 해안점토 또는 육상의 사질토에 지반개량재를 혼합하였을 때 어떤 강도변화를 보이는지에 관한 연구이다. 따라서, 지반개량의 대상흙을 해안점토와 육상의 사질토 지반으로 구분하여 지반개량재의 반응특성을 검토하였다. 지반개량재를 혼합한 후 함수비, 양생일, 혼합비율 등으로 구분하여 일축압축강도의 변화와 생성물질의 변화를 분석하였다. 실험결과 해안점토는 지반개량재에 대한 효과가 뚜렷한데 반해서, 사질토에서는 작은 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 양생 28일의 강도증가 변화를 검토한 결과 해안점토가 사질토보다 11배 정도의 강도증가의 효과를 확인할 수 있었다. 이는 지반개량재의 혼합비율이 증가할수록 ettringite 반응이 증가하기 때문이다. As the blast furnace slag is generated by smelting the iron ore, burning up the paper causes paper fly ash as by-products. These waste residuals by fire are used a lot to improve soft ground. This research reports what the change of strength is, if ground improvement material is added to either coastal clay or silty sandy soil. Therefore, after the target soil for ground improvement was divided coastal soil into silty sandy soil, the characteristics of the reaction of ground improvement was re-examined. First ground improvement material was added to each soil and then it was separated by a function ratio, curing days and a mixed rate and so on. Then the changes of uniaxial compress strength test and the generated substances were analyzed. As a result of experiment, the effect of ground improvement material on the coastal clay was clear. Instead, that on silty sandy soil was little. For 28 curing days, in terms of increase in strength, the effect on coastal clay was eleven times more than that on silty sand soil. It shows that the higher the mixed rate of ground improvement is, the higher ettringite reaction is.