[학위논문]연약점성토지반의 압밀도 증가에 따른 비배수전단강도 변화에 관한 연구 A Study on the Change of Undrained Shear Strength with Increasing of Consolidation Degree of Soft Clayey Ground원문보기
최근 급속한 산업 발전으로 가용 토지면적이 점차 감소함에 따라 해안 연약점성토지반상에 구조물의 축조가 활성화되고 있다. 이와 같은 경우에 지지력 확보 및 변위 억제를 위한 지반개량대책이 필요하며 일반적으로 연직배수공법 등의 압밀촉진공법이 적용된다. 압밀촉진공법을 적용할 때 압밀과정 중에 비배수전단강도의 변화특성을 검토하는 것이 중요한 과제이다. 현재까지 비배수전단강도의 변화특성에 대한 연구가 미흡한 실정으로 판단된다. 압밀도(U) 증가에 따른 비배수 전단강도(cut)의 변화는 일반적으로 Yamanouchi 등(1982)이 주장한 1차원적인 증가 특성이 적용되고 있으나, 朴(1994)이 일본 아리아케(有明)...
최근 급속한 산업 발전으로 가용 토지면적이 점차 감소함에 따라 해안 연약점성토지반상에 구조물의 축조가 활성화되고 있다. 이와 같은 경우에 지지력 확보 및 변위 억제를 위한 지반개량대책이 필요하며 일반적으로 연직배수공법 등의 압밀촉진공법이 적용된다. 압밀촉진공법을 적용할 때 압밀과정 중에 비배수전단강도의 변화특성을 검토하는 것이 중요한 과제이다. 현재까지 비배수전단강도의 변화특성에 대한 연구가 미흡한 실정으로 판단된다. 압밀도(U) 증가에 따른 비배수 전단강도(cut)의 변화는 일반적으로 Yamanouchi 등(1982)이 주장한 1차원적인 증가 특성이 적용되고 있으나, 朴(1994)이 일본 아리아케(有明)점토를 대상으로 다양한 실험을 통하여, 압밀과정 중 비배수전단강도의 변화는 2차포물선 형상으로 나타난다고 주장하고 연약점성토지반에 대해 현장에서 간편하게 압밀과정에서 있어서 비배수 전단강도를 추정할 수 있는 식을 제안하고 있는 상태이다. 따라서 본 연구에서는 국내 2개 지역에서 채취된 연약점성토시료를 이용하여 실내시험을 실시하고 국내․외 7개 사례현장의 실측자료를 분석하여 朴(1994)의 연구결과와 비교, 검토하여 다음과 같은 합리적인 연구결과를 도출하였다. 연구 결과로써, 동일한 비배수 전단강도를 나타내는 불교란 시료의 함수비에 비해 교란시료가 낮은 것을 파악하고 이는 교란에 의한 시멘테이션효과 소실인 것으로 판단하였다. 또한 압밀 초기 cut는 완만하게 증가하고, 압밀 후기에는 지수적으로 급격하게 증가하는 양상을 나타내어 압밀 전 과정에서 모든 정규화된 비배수 전단강도의 증가치의 지수 관계가 성립되며, 아래로 볼록한 2차 포물선 형상을 나타내는 것을 확인하였다.. 모든 조건의 강도증가율(cu/P)은 1차 압밀완료 시 일정치 범위로 수렴하며, 압밀 초기에서는 추가 상재하중이 클수록 골격구조의 파괴가 심해져서, 압밀도 증가에 따른 비배수 전단강도 증가곡선의 형상은 상재하중(△P)과 선행압밀압력(Pc)의 크기에 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 압밀과정 중 pre-loading의 한계 흙쌓기 높이(hc) 산정을 위한 비배수전단강도 적용 시 1차식에 의한 비배수 전단강도 증가량에 비해 2차 포물선에 의한 강도 증가량이 크게 부족하므로 동일한 hc를 적용하는 경우 실제의 안전율이 낮게 산정되므로 시공 중 지반의 안정성에 문제가 발생할 수 있을 것으로 판단된다. 간극비 변화에 의한 압밀도(Ue)가 간극수압 측정에 의한 압밀도(Up)보다 빠르게 진행하여, Ue∼Up 관계는 직선관계가 성립되지 않아 현장에서는 일반적으로 침하량 측정, 즉 간극비 변화에 의해서 압밀과정의 강도증가를 고려하고 있으므로, 압밀과정 중 비배수전단강도의 결정에 유의할 필요가 있음을 지적했다. 압밀종료단계에서 간극비 변화에 의한 압밀도 산정 시 간극수압에 의한 압밀도를 고려하여 기준 압밀도를 기존의 약 90%에 대해 94% 이상으로 증가시켜 적용하거나 양 값을 산술평균으로 적용하는 등의 대책이 요망된다. 아울러 이것을 허용 잔류 침하량과 비교하여 적용해야 한다는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 압밀과정에 있어서 비배수 전단강도 평가를 위한 강도변화특성을 검토할 경우 시료채취 위치가 당초의 시료채취 위치와 동일하게 하는 것이 중요하며 프로젝트 규모에 맞추어 충분한 시료채취 수량을 확보해야 될 것으로 판단된다. 강도증가율(cu/P)은 국내·외 5개 사례현장을 대상으로 Skempton(1957), Hansbo(1994), Jamiolkowski 등(1985) 제안식 및 삼축압축시험에 의한 것을 검토한 결과, cu/P 예측은 Skempton(1953)의 제안식이 실제 삼축압축시험 결과와 잘 일치하며 가장 적합하다는 것을 알았다. 아리아케(有名)점토와 양산 물금지구, 포항 양덕지구 및 5개 사례 현장의 β∼log σ1/Pc 양상을 비교하면, 토질특성이 다를 경우 동일한 구속압력 일지라고 σ1/Pc에 대한 강도증가 정수인 상수 β값이 약간 상이하므로, β값을 현장여건에 맞추어 조정할 필요가 있는 것으로 판단된다. 정규화한 비배수 전단강도의 증가량 △cu*〔=α(U/100)β〕와 U(%) 관계는 정규화되며, 강도증가 상수 β는 朴(1994)이 제시한 수치를 수정하여 양산 물금지구와 포항 양덕지구의 실내시험 자료로부터 구한 비배수 전단강도 증가량(Δcu*)과 압밀도의 관계에서 상수β를 1.6～2.2(평균 1.9)로 산출하였다. 이 값을 적용한 △cu*를 국내 4개 현장과 국외 2개 현장 및 일본 아리아케(有明)점토의 비배수 전단강도 실측값과 비교한 결과, 최대 약 7%의 편차를 나타내므로 적용의 타당성이 있으며 본 제안식을 적용하면 현장의 압밀과정에 있어서 비배수 전단강도의 예측이 충분히 가능할 것으로 판단된다.
최근 급속한 산업 발전으로 가용 토지면적이 점차 감소함에 따라 해안 연약점성토지반상에 구조물의 축조가 활성화되고 있다. 이와 같은 경우에 지지력 확보 및 변위 억제를 위한 지반개량대책이 필요하며 일반적으로 연직배수공법 등의 압밀촉진공법이 적용된다. 압밀촉진공법을 적용할 때 압밀과정 중에 비배수전단강도의 변화특성을 검토하는 것이 중요한 과제이다. 현재까지 비배수전단강도의 변화특성에 대한 연구가 미흡한 실정으로 판단된다. 압밀도(U) 증가에 따른 비배수 전단강도(cut)의 변화는 일반적으로 Yamanouchi 등(1982)이 주장한 1차원적인 증가 특성이 적용되고 있으나, 朴(1994)이 일본 아리아케(有明)점토를 대상으로 다양한 실험을 통하여, 압밀과정 중 비배수전단강도의 변화는 2차포물선 형상으로 나타난다고 주장하고 연약점성토지반에 대해 현장에서 간편하게 압밀과정에서 있어서 비배수 전단강도를 추정할 수 있는 식을 제안하고 있는 상태이다. 따라서 본 연구에서는 국내 2개 지역에서 채취된 연약점성토시료를 이용하여 실내시험을 실시하고 국내․외 7개 사례현장의 실측자료를 분석하여 朴(1994)의 연구결과와 비교, 검토하여 다음과 같은 합리적인 연구결과를 도출하였다. 연구 결과로써, 동일한 비배수 전단강도를 나타내는 불교란 시료의 함수비에 비해 교란시료가 낮은 것을 파악하고 이는 교란에 의한 시멘테이션효과 소실인 것으로 판단하였다. 또한 압밀 초기 cut는 완만하게 증가하고, 압밀 후기에는 지수적으로 급격하게 증가하는 양상을 나타내어 압밀 전 과정에서 모든 정규화된 비배수 전단강도의 증가치의 지수 관계가 성립되며, 아래로 볼록한 2차 포물선 형상을 나타내는 것을 확인하였다.. 모든 조건의 강도증가율(cu/P)은 1차 압밀완료 시 일정치 범위로 수렴하며, 압밀 초기에서는 추가 상재하중이 클수록 골격구조의 파괴가 심해져서, 압밀도 증가에 따른 비배수 전단강도 증가곡선의 형상은 상재하중(△P)과 선행압밀압력(Pc)의 크기에 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 압밀과정 중 pre-loading의 한계 흙쌓기 높이(hc) 산정을 위한 비배수전단강도 적용 시 1차식에 의한 비배수 전단강도 증가량에 비해 2차 포물선에 의한 강도 증가량이 크게 부족하므로 동일한 hc를 적용하는 경우 실제의 안전율이 낮게 산정되므로 시공 중 지반의 안정성에 문제가 발생할 수 있을 것으로 판단된다. 간극비 변화에 의한 압밀도(Ue)가 간극수압 측정에 의한 압밀도(Up)보다 빠르게 진행하여, Ue∼Up 관계는 직선관계가 성립되지 않아 현장에서는 일반적으로 침하량 측정, 즉 간극비 변화에 의해서 압밀과정의 강도증가를 고려하고 있으므로, 압밀과정 중 비배수전단강도의 결정에 유의할 필요가 있음을 지적했다. 압밀종료단계에서 간극비 변화에 의한 압밀도 산정 시 간극수압에 의한 압밀도를 고려하여 기준 압밀도를 기존의 약 90%에 대해 94% 이상으로 증가시켜 적용하거나 양 값을 산술평균으로 적용하는 등의 대책이 요망된다. 아울러 이것을 허용 잔류 침하량과 비교하여 적용해야 한다는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 압밀과정에 있어서 비배수 전단강도 평가를 위한 강도변화특성을 검토할 경우 시료채취 위치가 당초의 시료채취 위치와 동일하게 하는 것이 중요하며 프로젝트 규모에 맞추어 충분한 시료채취 수량을 확보해야 될 것으로 판단된다. 강도증가율(cu/P)은 국내·외 5개 사례현장을 대상으로 Skempton(1957), Hansbo(1994), Jamiolkowski 등(1985) 제안식 및 삼축압축시험에 의한 것을 검토한 결과, cu/P 예측은 Skempton(1953)의 제안식이 실제 삼축압축시험 결과와 잘 일치하며 가장 적합하다는 것을 알았다. 아리아케(有名)점토와 양산 물금지구, 포항 양덕지구 및 5개 사례 현장의 β∼log σ1/Pc 양상을 비교하면, 토질특성이 다를 경우 동일한 구속압력 일지라고 σ1/Pc에 대한 강도증가 정수인 상수 β값이 약간 상이하므로, β값을 현장여건에 맞추어 조정할 필요가 있는 것으로 판단된다. 정규화한 비배수 전단강도의 증가량 △cu*〔=α(U/100)β〕와 U(%) 관계는 정규화되며, 강도증가 상수 β는 朴(1994)이 제시한 수치를 수정하여 양산 물금지구와 포항 양덕지구의 실내시험 자료로부터 구한 비배수 전단강도 증가량(Δcu*)과 압밀도의 관계에서 상수β를 1.6～2.2(평균 1.9)로 산출하였다. 이 값을 적용한 △cu*를 국내 4개 현장과 국외 2개 현장 및 일본 아리아케(有明)점토의 비배수 전단강도 실측값과 비교한 결과, 최대 약 7%의 편차를 나타내므로 적용의 타당성이 있으며 본 제안식을 적용하면 현장의 압밀과정에 있어서 비배수 전단강도의 예측이 충분히 가능할 것으로 판단된다.
Recently, due to the rapid industrial development, the area of available land has been gradually decreased, and construction of structures has been activated on the coastal soft clayey soils ground. In such a case, measures to improve the ground for securing the bearing capacity and restraining ...
Recently, due to the rapid industrial development, the area of available land has been gradually decreased, and construction of structures has been activated on the coastal soft clayey soils ground. In such a case, measures to improve the ground for securing the bearing capacity and restraining the displacement are required, and the consolidation promotion method such as the vertical drainage method is generally applied It is an important task to study the characteristics of the change of the undrained shear strength during the consolidation process when the consolidation promoting method is applied.
So far, studies on the variation characteristics of undrained shear strength are insufficient. The change of the undrained shear strength according to the increase of the consolidation degree(U) is generally applied to the one-dimensional increase characteristic as claimed by Yamanouchi et al.(1982). It is suggested by Park(1994) through various experiments that the change of the undrained shear strength during the consolidation process appears as a second parabolic shape, and the formula for estimating the undrained shear strength in the consolidation process can be easily estimated in the field for the soft clayey soils ground. Therefore, in this study, we conducted indoor tests using soft clayey soil samples collected from two domestic sites and analyzed actual data from seven domestic and international sites, and compared them with the results of Park (1994). a reasonable study result was derived. As a result of the study, it was found that the disturbance sample was lower than the water content of the non-disturbed sample showing the same undrained shear strength, which was judged to be the loss of the cementation effect due to disturbance. In addition, the undrained shear strength of the initial consolidation gradually increases, and exponentially increases in the latter period of consolidation. so that the exponential relationship of all the normalized increases in the undrained shear strength is established in the whole consolidation process and the down convex secondary parabolic shape. The strength increase rate (cu/P) of all conditions converges to a constant value at the completion of the primary consolidation, and at the initial stage of consolidation, the larger the additional overburden load, the more severe the fracture of the skeletal structure. The shape was found to be greatly affected by the overburden pressure (Δσ) and the magnitude of the preceding consolidation pressure (Pc). When apply with the non-drained strenth for the calculation of the Limit of embankingment height(hc) of pre-loading during the consolidation process, Appling the same (hc), the actual safety factor is estimated to be low, which may cause problems in the stability of the ground during construction. The Ue-Up relationship is not linear, because the consolidation degree according to the change of void ratio(Ue) progresses faster than the consolidation degree by the pore pressure measurement(Up). Therefore, in the field, the settlement amount, It is necessary to pay attention to the determination of the undrained shear strength during the consolidation process. Considering the consolidation degree by the pore pressure at the stage of the end of consolidation, countermeasures such as increasing the reference consolidation degree(the consolidation degree of the void ratio(Ue)) to more than 94% for the existing 90% or applying the positive values to the arithmetic mean do. It is also desirable that this should be compared with the allowable residual settling. In the consolidation process, it is important to make sure that the sampling position is the same as the original sampling location when examining the strength change characteristics for the evaluation of the undrained shear strength, and sufficient sampling volume should be secured according to the project size. The strength increase rate(cu/P) was calculated by using Skempton(1957), Hansbo (1994) and Jamiolkowski et al.(1985) found that the proposed formula of Skempton (1953) is in good agreement with the actual CU test results and is most appropriate. The comparison of β ~ log σ1/Pc patterns of Ariake clay, Yangsan Mulguom district, Pohang Yangdeok district and five case sites reveals that the constants β Since the value is slightly different, it is judged that it is necessary to adjust β value to the field conditions. The relationship between the normalized increase in the undrained shear strength △cu* [=α(U/100)β] and U(%) is normalized and the strength increase constant β is corrected to the value given by Park(1994) (Δcu*) and the consolidation degree (%) obtained from the indoor test data of Pohang Yangdeok District were calculated to be 1.6~2.2 (mean 1.9). As a result of comparison with the measured values of the undrained shear strength of four clay sites in domestic, and two overseas sites, and Ariake clay in Japan, the maximum deviation was about 7% Therefore, it is reasonable to apply the proposed formula and predict the undrained shear strength in the field consolidation process.
Recently, due to the rapid industrial development, the area of available land has been gradually decreased, and construction of structures has been activated on the coastal soft clayey soils ground. In such a case, measures to improve the ground for securing the bearing capacity and restraining the displacement are required, and the consolidation promotion method such as the vertical drainage method is generally applied It is an important task to study the characteristics of the change of the undrained shear strength during the consolidation process when the consolidation promoting method is applied.
So far, studies on the variation characteristics of undrained shear strength are insufficient. The change of the undrained shear strength according to the increase of the consolidation degree(U) is generally applied to the one-dimensional increase characteristic as claimed by Yamanouchi et al.(1982). It is suggested by Park(1994) through various experiments that the change of the undrained shear strength during the consolidation process appears as a second parabolic shape, and the formula for estimating the undrained shear strength in the consolidation process can be easily estimated in the field for the soft clayey soils ground. Therefore, in this study, we conducted indoor tests using soft clayey soil samples collected from two domestic sites and analyzed actual data from seven domestic and international sites, and compared them with the results of Park (1994). a reasonable study result was derived. As a result of the study, it was found that the disturbance sample was lower than the water content of the non-disturbed sample showing the same undrained shear strength, which was judged to be the loss of the cementation effect due to disturbance. In addition, the undrained shear strength of the initial consolidation gradually increases, and exponentially increases in the latter period of consolidation. so that the exponential relationship of all the normalized increases in the undrained shear strength is established in the whole consolidation process and the down convex secondary parabolic shape. The strength increase rate (cu/P) of all conditions converges to a constant value at the completion of the primary consolidation, and at the initial stage of consolidation, the larger the additional overburden load, the more severe the fracture of the skeletal structure. The shape was found to be greatly affected by the overburden pressure (Δσ) and the magnitude of the preceding consolidation pressure (Pc). When apply with the non-drained strenth for the calculation of the Limit of embankingment height(hc) of pre-loading during the consolidation process, Appling the same (hc), the actual safety factor is estimated to be low, which may cause problems in the stability of the ground during construction. The Ue-Up relationship is not linear, because the consolidation degree according to the change of void ratio(Ue) progresses faster than the consolidation degree by the pore pressure measurement(Up). Therefore, in the field, the settlement amount, It is necessary to pay attention to the determination of the undrained shear strength during the consolidation process. Considering the consolidation degree by the pore pressure at the stage of the end of consolidation, countermeasures such as increasing the reference consolidation degree(the consolidation degree of the void ratio(Ue)) to more than 94% for the existing 90% or applying the positive values to the arithmetic mean do. It is also desirable that this should be compared with the allowable residual settling. In the consolidation process, it is important to make sure that the sampling position is the same as the original sampling location when examining the strength change characteristics for the evaluation of the undrained shear strength, and sufficient sampling volume should be secured according to the project size. The strength increase rate(cu/P) was calculated by using Skempton(1957), Hansbo (1994) and Jamiolkowski et al.(1985) found that the proposed formula of Skempton (1953) is in good agreement with the actual CU test results and is most appropriate. The comparison of β ~ log σ1/Pc patterns of Ariake clay, Yangsan Mulguom district, Pohang Yangdeok district and five case sites reveals that the constants β Since the value is slightly different, it is judged that it is necessary to adjust β value to the field conditions. The relationship between the normalized increase in the undrained shear strength △cu* [=α(U/100)β] and U(%) is normalized and the strength increase constant β is corrected to the value given by Park(1994) (Δcu*) and the consolidation degree (%) obtained from the indoor test data of Pohang Yangdeok District were calculated to be 1.6~2.2 (mean 1.9). As a result of comparison with the measured values of the undrained shear strength of four clay sites in domestic, and two overseas sites, and Ariake clay in Japan, the maximum deviation was about 7% Therefore, it is reasonable to apply the proposed formula and predict the undrained shear strength in the field consolidation process.
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