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제안 방법
- [Fig. 3]과[Fig. 4]예 나타난 바와 같이 표준 압밀 실험, 변수위 투수실험 등으로 저함수비일때간극비-유효응력-투수 계수의 기본자료를 획득하는 한편, 현장 준설매립토의 상황을 가능한 실내 압밀 실험에서 재현하기 위하여 슬러리 상태의 초기 함수비가 비교적 큰 상태의 시료에 대하여 일정변형률 압밀시험을 실시하여 비교적 높은 간극비에서의 간극비-유효응력-투수계수의 관계식을 구하였다. 각 실험에 대한 종합적인 자료를 바탕으로 식 (18)의 비선형 최소자승법의 구성함수를 이용하여 고함 수비(낮은 유효응력, 큰 투수계수)일때의 간극비-유효응력-투수 계수 관계를 [Fig.
- 71, 초기시료높이 102cm로 균질하게 시료를 성형하여 수행하였다. 대형토조(Column)의 양쪽 측면에 스케일을 부착하여 시간경과에 따른 침하량을 계측하였으며, 순수 자중에 의한 압밀 침하량 산정을 위한 원심모형실험은 건조실험과 비교하기 위하여 동일한 조건으로 실험을 수행하였다.
- 또한, 동시에 계절별 걍우량과 증발량, 배수 효율을 고려함으로써 계절적으로 변화하는 표면층 내의 간극수의 감소로 발생하는 건조층의 두께 및 이에 따른 유효응력의 증가로 인한 추가 압밀 침하량을 산정하였다. 수치해석에서의 강우량은 토조상부에 충분한 공간을 두고 비닐로 막을 형성하여 빗물이 홀러들어오는 것을 방지하여 실험을 수행했기 때문에 고려하지 않았으며, 증발량은 춘천기상대의 월별평년 증발량을 인용하였다.
- 시료에 점증적으로 하중을 가하여 시료의 압밀 올 유도하는 단계응력에 의한 표준압밀실험을 실시하여 간극비 - 유효응력, 간극비 - 투수 계수의 구성 관계의 기본자료를 확보하였다. [Fig.
- 실험은 [Table 3]에 나타난 바와 같이 초기함수비 150%(간극비 417), 초기 시료높이 150cm, 일면 배수 조건으로 수행하였으며, 시간경과에 따른 계면고 변화로 침하량을 측정하고 측정결과로 부터 역해 석기 법을 이용하여 최적의 물성치를 추정하여 구성관계식을 확보할 수 있었다.
- 있다. 실험은 강원대학교 지반공학연구실에 설치되어 있는 원심모형시험기를 이용하여 실험조건은 [Table 4]에 나타난 바와 같이 초기함수비 133.5%, 중력가속도 20G-Level, 초기시료높이 5.1cm로, 이는 상사 법칙에 따라(원형의 1/ri의 축척이므로 102cm / 20G-5.1cm) 건조실험과 동일한 제원과 조건으로 수행하였다.
- 실험은 일사량과 증발량 등 가능한 현장조건과 접근하기 위하여 실외에서 실시하였으며, 실험조건은 [TabIe 4]에 나타난 바와 같이 직경 136cm, 높이 139cm의 대형토조에 초기함수비 133.5%, 초기간극비 3.71, 초기시료높이 102cm로 균질하게 시료를 성형하여 수행하였다. 대형토조(Column)의 양쪽 측면에 스케일을 부착하여 시간경과에 따른 침하량을 계측하였으며, 순수 자중에 의한 압밀 침하량 산정을 위한 원심모형실험은 건조실험과 비교하기 위하여 동일한 조건으로 실험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 침강. 압밀 , 건조 특성에 관하여 자중압밀 침하량, 건조수축 침하량 등의 변화를 파악하기 위하여 준설매립현장에서 채취한 교란 시료에 대하여 기본물성시험과, 준설매 립토의간극비-유효응력-투수 계수의 구성관계를 구하기 위한 표준압밀 및 변수위 투수실험을 실시하여 기본 자료를 확보하고 Column실험 결과의 역해 석을 수행하여 구성관계식을 추정하였다’ 한편, 자중과 건조수축에 의한 침하량을 측정하기 위하여 직경 136cm, 높이 139cm의 대형토조시험을 실시하였으며, 순수 자중에 의한 침하량을 측정하기 위하여 대형토조시험과 동일한 제원과 조건을 모사하여 원심모형시험을 수행하였으며, 실험결과를 바탕으로 유한변형률 압밀이론에 의한 자중을 고려한 수치해석기법과 건조효과를 고려한 수치해석기법으로 각각 시간경과에 따른 침하량을 추정하여 비교분석하였다.
- 이와 같은 함수비의 감소가 표층으로부터 차례로 진행되어 각 지점의 함수비가 한계함수비에 이를 때까지 반복 계산하므로써 건조해석을 수행하였으며, 이때 지하수위는 한계함수비에 이르는 지점까지 저하하므로, 이로 인한 유효응력의 증가를 고려하여 하부 준설토층의 자중압밀해석을 수행하였다.
- 6]에 나타난 바와 같이 추정할 수 있다. 추정된 각 구성관계식을 식(19)의 지수함수식을 이용하여 유한 변형률 압밀이론의 수치해석기법에 적용하여 Column실험을 해석하고, 각 구성관계식을 사용한 해석 결과와 실험에서 측정된 시간경과에 따른 침하량과 최종 압축량을 비교분석하는 역해 석기법을 반복 수행함으로써 [Fig. 7]에 나타난 바와 같이 실험 결과와 가장 일치하는 최적의 구성관계식 (P2K2)을 획득하여 해석지반의 대표적 물성값으로 활용하였다.
- 표준압밀실험과 일정변형률 압밀실험을 통하여 획득한 구성관계식의 기본자료로부터 고함수비 상태의 구성관계식을 역해석기법으로 추정하기 위하여 직경 21cm, 높이 200cm의 Plexiglass로 제작된 Column 시험기를 이용하여 자중압밀실험을 수행하였다.
- 한편, 매개변수로 단순화시킨 압밀 방정식을 이용하여 주어진 경계치 문제의 해를 구하기 위하여 양해 유한차분법을 사용하였으며, [Fig. 1]에 나타낸 바와 같이 무차원축소좌표로 표시된 차분 표에서 점토층의 두께를 등간격(S)으로 나누고, 일정한 시간(丁)으로 구성된 격자를 형성할 경우, 간극비의 공간에 대한 일, 이차 편도함수, 간극비의 시간에 대한 일차 편도함수를 다음의 차 분식으로 표시할 수 있다.
- 한편, 자중 및 건조효과를 고려한 수치해석은 복잡한 이론적 모델이 아닌 단순한 경험적 모델로 건조과정을 모사하였다. 근본적으로 준설토의 건조는 표면 근처의 물을 수증기로 변화시킴으로써 물의 제거를 통해서 진행된다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 시료는 남해안 준설 매립지역에서 채취한 교란된 해성점토를 사용하였으며, 기본물성실험 결과는 [Table 1]에 나타난 바와 같이 비중 2.78, 액성한계 62.61%, 소성한계 27.51 %로 나타났으며, [Fig. 2]의 입도분포곡선에서 볼 수 있듯이 균등입도로 통일분류법에 의한 흙의 공학적 분류는 CH임을 알 수 있다. 、
이론/모형
- 본 수치해석에서는 축소좌표로 표시된 식(13)을 이용하여 Cargill(1985)°] 제안한 건조수축 모델[5] 에 근거한 수치해석기법으로 자중 및 건조 효과를 고려한 압밀침하량을 추정하였다.
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