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문제 정의
- 경남 양산물금 지역의 점성토로 이루어진 연약지반처리공법 시험시공 지반을 대상으로 피에조 콘 관입시험을 이용하여 점성토의 비배수 전단강도를 추정할 때적용하는 콘 계수의 특성에 대한 연구 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 피에조 콘으로 선단 저항력(<"), 주면마찰력 (A) 및 간극수압(/")을 측정하였으며, 토층을 2cm 두께로 측정한 선단 저항력과 간극수압으로 콘 계수를 산정하였다. 이 연구는 성토 후 5개월이 경과하여 단계 II (개량효과 확인단계)조사를 실시하였고, 지반처리 후 압밀도 90% 이상 경과하여 단계 111(완료단계) 조사를 실시하였다.
- 각 단계별 실내시험 및 피에조 콘 시험을 실시한 후 비 배수 전단강도 추정 방법별로 콘 선단저항력 및 과잉간극수압에 의하여 콘 계수를 산정하여 비교 . 분석하였다.
- 따라서 실내시험으로 구한 비배수 전단강도를 기준으로 하여 단계별로 적합한 콘 계수를 선정하였다. 이 연구에서는 삼축압축시험(UU)에 의한 비배수 전단강도를 이용하였으며, 깊이에 따른 기준 비배수 전단강도 분포(그림 2)는표 5에 추세식으로 나타냈다.
- 이 연구는 경남 양산물금 지역의 연약지반처리 시험시공지역에서 피에조 콘 시험과 채취한 시료에 대한 실내전단강도시험을 실시하고, 그 결과를 상호 비교 . 분석하여 점성토의 비배수 전단강도 추정에 적용되는 콘 계수에 대하여 제안된 여러 해들을 비교 연구하고, 여러가지 토질 물성치와 콘 계수의 관계를 고찰하였다.
- 8~30m를 나타내고 있다. 실내시험은 단계 1(연직 드레인 시공전), 단계 11(개량효과 확인단계), 단계 III (완료단계)의 순서로 실시하였으며, 단계 I 시험결과는자연함. 수비 31.
- 따라서, 지반 특성변화나 시험방법에 따라서 콘 계수가 변동성이 있기 때문에 국내 지반에 적합한 콘 계수 결정을 위해서는 지반의 특성 파악과 기준 비배수 전단강도 결정시험 방법에 대하여 지역별로 충분한 연구가 필요하다. 이 연구는 경남 양산물금 지역의 연약지반처리 시험시공지역에서 피에조 콘 시험과 채취한 시료에 대한 실내전단강도시험을 실시하고, 그 결과를 상호 비교 . 분석하여 점성토의 비배수 전단강도 추정에 적용되는 콘 계수에 대하여 제안된 여러 해들을 비교 연구하고, 여러가지 토질 물성치와 콘 계수의 관계를 고찰하였다.
- 피에조 콘으로 선단 저항력(<"), 주면마찰력 (A) 및 간극수압(/")을 측정하였으며, 토층을 2cm 두께로 측정한 선단 저항력과 간극수압으로 콘 계수를 산정하였다. 이 연구는 성토 후 5개월이 경과하여 단계 II (개량효과 확인단계)조사를 실시하였고, 지반처리 후 압밀도 90% 이상 경과하여 단계 111(완료단계) 조사를 실시하였다. 표 4는 단계별 콘 관입시험 수량을 나타낸다.
- 콘 계수 산정에서 비배수 전단강도는 표 5에 제시된비배수 전단강도 추세식을 적용하였다. 콘의 부등 단면적비(0.
- 전단강도 추세식을 적용하였다. 콘의 부등 단면적비(0.45, 0.59)로 콘 선단저항을 보정하였으며, 전체선단저항치, 유효 선단저항치, 과잉간극수압을 이용하여 콘 계수를 산정한 결과는 표 6과 같다. 표 6을 보면전체 선단저항으로 산정한 콘 계수 M는 단계 I은 4~ 23, 단계 II는 8~22, 단계 III은 10〜22사이에 분포하고있으며, 지반의 압밀이 진행되면서 비배수 전단강도가증가함에 따라 하한치가 커졌다.
- 피에조 콘 시험은 네덜란드 Fugro 사의 콘으로 선단면적 lOcnF, 15cm2, 슬리브 표면적 150cm2, 200cm2, 선단각 60°, 로드셀 용량 50kN, 75kN인 2종류의 콘을 사용하여 ASTM(1979)의 규정에 따라 개량공법 구역별로 단계 I, 단계 II, 단계 III에서 각 공법별 대표 지점에서 실시하였다. 피에조 콘으로 선단 저항력(<"), 주면마찰력 (A) 및 간극수압(/")을 측정하였으며, 토층을 2cm 두께로 측정한 선단 저항력과 간극수압으로 콘 계수를 산정하였다.
대상 데이터
- 이 연구 대상지역에 적용된 연약지반 개량공법으로는 팩 드레인, 페이퍼 드레인, 메나드 드레인과 프리로딩 공법이며, 표 3에 간단히 나타냈다.
- 이 연구 대상지역은 경남 양산물금에 위치한 연약지반 개량공법 시험시공을 완료한 구역으로 지층 구조는최상부에 매립층 그 아래에 점성토층, 모래 섞인 자갈, 풍화암층의 순서로 구성되어 있으며, 점성토층은 매우연약한 상태이고 색조는 짙은 암회색이며, 확인된 층두께는 18.8~30m를 나타내고 있다. 실내시험은 단계 1(연직 드레인 시공전), 단계 11(개량효과 확인단계), 단계 III (완료단계)의 순서로 실시하였으며, 단계 I 시험결과는자연함.
- 지반에 부분적으로 존재하는 과압밀층 및 조립 토층은 연구목적에 적합지 않으므로 분석에서 제외하고 콘 계수 결정은 연약 점성토층만을 대상으로 하였다.
이론/모형
- 따라서 실내시험으로 구한 비배수 전단강도를 기준으로 하여 단계별로 적합한 콘 계수를 선정하였다. 이 연구에서는 삼축압축시험(UU)에 의한 비배수 전단강도를 이용하였으며, 깊이에 따른 기준 비배수 전단강도 분포(그림 2)는표 5에 추세식으로 나타냈다. 그림 2에서 일축압축강도의 경우는 단계 1(시공전)과 5개월 경과 후인 단계 11(확인 단계)의 강도가 비슷한 분포를 보이나, 삼축압축시험의 경우는 5개월 경과 후인 단계 11(확인 단계)의 강도와단계 111(완료 단계)의 강도 분포가 비슷하게 나타났다.
성능/효과
- (1) 기준 비배수 전단강도(UU 삼축압축시험으로 측정) 로 추정한 콘 계수 값의 범위와 평균치는 Nm : 4- 23(평균 14), % : 1 〜23(평균 10), N加 : 1 〜 14(평균 8)로 나타났으며, 이는 국내의 기존 연구결과와비교할 때 다소 차이를 보이고 있다.
- (2) 膈가 다른 두개의 콘 계수보다 선행압밀압력의 크기에 상관없이 변화폭, 표준편차 및 분산도가 모두 작아서 신뢰성이 가장 높게 나타났다. 따라서 국내의 연약점토 지반에서 기준 비배수 전단강도를 산정할 수 있는 시험을 실시하지 않고 콘시험 결과만을 이용하여 비배수 전단강도를 추정하고자 할 때에는 콘 계수 川加를 적용하는 것이 비배수 전단강도 추정 결과의 신뢰도를 높이는 바람직한 방법으로 판단된다.
- (3) 콘 계수 값과 지반 특성치의 관계를 분석한 결과, 상관관계가 비교적 높은 특성 치 의 짝은 비배수 전단 강도와 콘 계수(必, Ng NM), 선행압밀압력과(M, %), 간극수압비(3。)와 g N加)이었고, 선행압밀압력과何也), 矶와 (M)는 상관관계가 나타나지 않았으며, 소성지수, 강성지수 그리고 마찰비도 콘 계수와 상관관계가 없는 것으로 나타났다.
- 간극수압비와 콘계수 而는 뚜렷한 연관성을 찾아볼 수 없었으나, 福와 N加는 그림에 보이는 바와 같이 연관성을 보이므로, 회귀분석을 실시한 결과의 관계식을 얻을 수 있었다 선형함수를 통해 나타난 결정계수(R2)는 0.61 ~ 0.74로 비교적 양호하게 나타나 적용성이 있을 것으로 예상된다. 이는 心가 간극수압비와 관련이 있다고 제안한 Lunne 등(1985)과 Robertson 등(1986) 및 Karlsrud 등(1996)의 연구결과와 일치하고 있는 것이다.
- 0〜22, 단계 II는 5〜20, 단계 III은 7〜23사이에 분포하였으며, 하한치가약간 작은 것을 제외하고는 M와 비슷한 범위에 분포하였다. 그리고, 과잉간극수압으로부터 산정한 콘 계수 N皈는 단계 I은 1.0-12, 단계 II는 1.0 〜13, 단계 III은 1.0 ~14사이에 분포하여 변화폭이 仙나 心에 비하여좁으며, 전체적으로 1/2 크기의 값을 보였으며, Nm나职 와 비교할 때 표준편차 및 분산도가 낮아서 상대적으로신뢰도가 높음을 알 수 있었다. 기존에 제안된 콘 계수값들의 범위와 비교할 때 M의 경우는 평균값이 14로 Aas 등(1986)이 제시한 값과, 而는 평균값이 10.
- 3 사이에서 함께 증가하여 강성지수와 콘계수 Nm가 서로 연관성이 있다고 제안한 Vesic(1975)의 이론이나 덴마크의 흙을 사용하여 시험한 결과 강성지수와 콘계수 M가 서로 연관성이 있다고 제안한 Kirsten Luke(1995), 그리고 시험을 통하여 강성지수와 콘 계수가 연관성이 있음을 제안한 Lunne 등(1985)의 이론과는 다르게 나타난 것이다. 여기서, 본 지반의 특성은 위치별로 서로 매우 유사하고 강성지수는 알려진 바와 같이 비배수 전단강도와는 뚜렷한 연관성이없으므로 비배수 전단강도가 변화하여도 강성지수와콘 계수와의 관계는 연관성이 없는 것으로 판단된다.
- 그림 6은 소성지수와 콘 계수의 관계를 나타낸 것이다. 콘 계수 Nkt, 心, N加는 모두 소성지수와 뚜렷한 연관성 이 없음을 확인할 수 있었다. 이는 소성 지수가 피 에조 콘 계수에 미치는 영향이 거의 없다고 제안한 La Rochelle 등(1988)의 연구 결과와 일치하는 반면, Aas 등 (1986)이 Nk와 소성지수, 비배수 전단강도 사이의 관계를 분석하여 소성지수 3〜50% 이하에서 는 8~16 사이에 있으며, 소성지수에 따라 AS가 증가한다는 연구결과와는 일치하지 않는 것이다.
후속연구
- 상관계수俱")는 0.6938과 0.5926으로 다소 낮은 편이므로 향후 이 분야에 대하여 추가적인 연구를 통하여 적용 가능한 관계식을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 반면에 心는 선행압밀압력과 뚜렷한 관계를 보이지는 않았다.
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