성토속도에 따른 연약지반의 압밀거동특성에 관한 연구 = A Study on the consolidation behavior of soft grounds due to the embankment speed

국문 초록 (Abstract)

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

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 제2절 연구방법 및 내용 3
• 제3절 연구동향 4
• 제2장 연약지반의 이론적 배경 8
• 제1절 연약지반 정의 8
• 제2절 압밀 이론 9
• 제3절 연약지반 문제점 17
• 제4절 연약지반 개량공법 20
• 제5절 계측관리 분석 기법 22
• 제3장 연구대상지역의 지질학적 특성 및 지반현황 32
• 제1절 지질학적 특성 32
• 제2절 지반 조사 35
• 제3절 지반 특성 37
• 제4장 시공 및 계측 42
• 제1절 시공 및 계측현황 42
• 제2절 계측결과 및 분석 44
• 제5장 계측결과에 따른 역해석 및 분석 47
• 제1절 1단계 성토에 대한 역해석 47
• 제2절 2단계 성토시 안전성 검토 48
• 제3절 2단계 성토에 대한 침하해석 50
• 제4절 안정관리 분석결과 52
• 제6장 결론 및 고찰 54
• 참고 문헌 56
• 부 록 61
• Abstract 64
• 감사의 글 66