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문제 정의
- 본 연구에서는 압밀 진행 동안 배수재의 통 수능감소를 고려할 수 있는 압밀 해석 방법을 개발하고, 본 제안 해 석방 법으로 각 영향요소들을 변화시켜가면서 압밀 해석을 실 시하여, 배수재의 소요 통수 능에 대한 기준을 제시하였다.
제안 방법
- 압밀지연을 일으키지 않는 배수재의 소요통수능은 홁 의 압밀계수(Cv), 압축지수(G), 배수재의 타설길。] (L)에 직선비 례관계이므로 3=0.0001, 0.001, 0.01cm2/s(3조건), Cc=0.25, 0.5, 0.75, 1.0(4조건), L=10, 20, 30m(3조건)에 대하여 각 통수능별 압밀해석을 실시하였다.
- 그리고 흙의 압밀계수, 압축지수, 배수재의 길이, 배수 재의 통수능감소 및 배수재 타설간격 등의 여러조건에 대하여 압밀해석을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이를 분석하기 위하여 본 연구에서는 압밀 진행 동안 배 수재의 통 수능감소를 고려할 수 있는 압밀 해석 방법을 개발하고 Hansbo(1979, 1981) 및 Onoue(1988)해석과 비교 분석을 통하여 해석 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 이 해석 방법으로 압축지수, 상재 증가 하중의 크기, 배수재 타 설 심도, 통 수능감소 등의 현장여 건을 고려한 배수재의 소 요통 수능을 결정하였다.
- 배수재의 통수능의 감소가 압밀지연에 미치는 영향을 분석하기 위하여 최종침하량(Sf)에서의 통수능(qwf)이 초 기통수능(qw。) 의 1/2, 1/4, 1/10, 1/20, 1/100로 감소하는 조 건에 대하여 압밀해석을 하였다. 통수능의 감소속도는 침 하량(&)에 비례하여 감소하는 것으로보고, 즉 임의 시간t 에서 qw=qw°-(qwo-qwf) XS/Sf 의 관계식으로 통수능이 감소하는 것으로 보았다.
- 본 해석에서는 압밀진행동안 수평방향 투수계수를 압 밀계수 일정조건으로 변화되고, 압축지수도 일정조건으 로 계산하였다. 검토하고저하는 기초지반의 흙의 압밀특성이 압밀계수와 압축지수가 일정한 조건이 아니라면 투 수계수와 압축지 수를 각 유효응력 에 따라 변화되는 상관 관계로 반영되도록 프로그램을 보완하는 것이 가능하다.
- 수평 방향 흐름에 의한 압밀 해석 방법을 유도하기 위하여 수평 방향의 흐름만을 고려하여 그림 l.a)와 같이 유한 요소 계로 나누어 생각해 보자.
- 실무에 쉽게 적용할 수 있는 배수재의 소요통수능의 기 준을 제안하기 위하여 배수재의 통수능 변화를 고려할 수 있는 압밀해석방법을 제안하고 Hansbo해 및 Onoue해와 동일 조건으로 비교해석을 통하여 제안해석방법을 검정 하였다.
- 이를 분석하기 위하여 본 연구에서는 압밀 진행 동안 배 수재의 통 수능감소를 고려할 수 있는 압밀 해석 방법을 개발하고 Hansbo(1979, 1981) 및 Onoue(1988)해석과 비교 분석을 통하여 해석 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 이 해석 방법으로 압축지수, 상재 증가 하중의 크기, 배수재 타 설 심도, 통 수능감소 등의 현장여 건을 고려한 배수재의 소 요통 수능을 결정하였다.
- 여기서 스미어죤의 영향과 압밀진행동안 통수능감소 의 영향은 그 영향이 미소하므로 고려하지 않았으며, 상재 증가하중/ 公, 의 영향은 적고 실제 성토속도를 고려하면 일시에 큰 하중이 재하되지 않으므로 성토고2~3m를 기준으로 하여 / "= 0.5 kg/cn?조건으로 검 토하였다.
- 여기서 p가 크면 细는 감소하고 Q는 증가하게 된다. 즉 Q 와 審 가 평형을 유지하는 Pi 조건으로 흙과 배수재 내에서 물이 흐르는 것이므로, 압밀 시작부터 小 시간 간격으로 임의 시 간에 小 동안 Q와 qn가 평형을 유지하는 Pi을 시 산법으로 구하고 배수재 내에 수두 Pi가 있는 조건의 수평 배수 압밀 해석을 그림 2의 흐름도와 같이 수행한다.
- 흙의 압밀계수와 배수재의 길이별로 통수능을 고려한 압밀해석을 실시하여 그림 7과같은 통수능별 압밀도90% 에 도달하는 압밀소요시간관계를 얻었다. 이 해석에서는 배수재의 통수능이 qw。로 압밀초기부터 종료될 때까지 일정한 값을 유지하는 것으로 보고 해석하였다.
이론/모형
- 여기서, 투수계수kh는 김(2000)이 제안한 다음 식을 이용하였다.
성능/효과
- (1) 통수능을 고려한 압밀해석 결과 어느 값이 상의 통수능 에서는 90%압밀도에 도달시간(t9°) 이 일정하지만, 이 값이 하에서 는 t90이 급격히 증가하므로 이 값 이상의 통수능을갖는배수재를선택하면 웰저항에 의한 압밀 지연을 막을 수 있으며, 이 경우 연직배수공법의 압밀 해석에서 배수재의 통수능을 고려하지 않아도 된다는 결론을 얻었다.
- (2) 기존 연구자료들을보면 배수재의 변형에 의한통수능 의 감소가 크지만 그 감소비가 1/10이하로 되는 것은 거의 없으며, qw°/qM=10일지라도 압밀지연은5%이내 로 압밀진행동안 배수재의 통수능감소의 영향은 실용 적 인 면에서 고려하지 않아도 되는 결론을 얻었다.
- (3) 배수재의 소요통수능 값에 배수재 타설간격의 영향은 거의 없으며, 스미어의 영향은 미소하고 스미어를 고 려하지 않는 것이 안전측이므로 이 두 가지 영향요소는 고려하지 않아도 되는 결론을 얻었다.
- (4) 압밀지연시간5%이내인 배수재의 소요통수능은 압밀계 수(j), 배수재의 길이(L) 및 압축지수(G)와직선비례관 계로서 안전율 1.5을 고려하여g加=8><(裳) (cc/s)이상이면 되는 상관식을 얻었다
- 본 연구에서 제안한 해석 방법과 Hansbo해 및 Onoue해 의 3가지 압밀해석방법으로 배수재의 통수능별 압밀도 90%에 도달시 간(tw)을 보면 그림 4.b), c)와 같이 3가지 해 석방법이 잘 일치하는 결과를 보이고 있다.
- 본 연구에서 제안한 해석방법을 Hansbo해 및 Onoue해 로해석할 수 있는표 2와같은 동일한조건에 대하여, 배수 재의 통수능이 0.01, 0.05, 0.1, 1, 100cc/s으로 각각 압밀진 행동안 일정한 값을 갖는 조건으로 통수능을 고려한 압밀 해석을 실시한 결과는 그림 4.a)와 같이 어느 정도 이상의 큰 통수능에서는 3가지 해석 결과가 잘 일치 한다. 그리고 압밀지연이 발생되는 적은 통수능 값에서도 시간-압밀도 곡선에 약간의 차이는 있지만 유사한 결과를 보이고 있다.
- 통수능 변화를 고려한 압밀해석결과 그림 8.a)와 같이 배수재의 통수능이 압밀초기 보다 압밀완료시 점 에서 1/10 로 감소하는 경우라도 압밀곡선은 거의 같으며, qw/qwf비 별 압밀도 90%도달시간(too)의 변화는 그림 8.b)와 같이 qw°/qwf비 가클수록tw이 증가하지만qw°/q»f비 가 10일지 라 도tso의 증가량은5% 이내로 압밀진행동안 배수재의 통수 능의 감소가 압밀지연에 미치는 영향은 매우 적은 것으로 해석되었다.
- 배수재의 통수능의 감소가 압밀지연에 미치는 영향을 분석하기 위하여 최종침하량(Sf)에서의 통수능(qwf)이 초 기통수능(qw。) 의 1/2, 1/4, 1/10, 1/20, 1/100로 감소하는 조 건에 대하여 압밀해석을 하였다. 통수능의 감소속도는 침 하량(&)에 비례하여 감소하는 것으로보고, 즉 임의 시간t 에서 qw=qw°-(qwo-qwf) XS/Sf 의 관계식으로 통수능이 감소하는 것으로 보았다.
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