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문제 정의
- 또한, 새로운 퇴적물 층은 시간이 흐를 수록 서로 결합하여 최종단계(consolidation stage)에서는 모든 퇴적물이 자중 압밀하에 있게 된다(Imai, 1981). 따라서 본 연구에서는 침하량 측정시 초기 침강특성의 영향을 고려하기 위하여 침강시험을 실시하여 그 결과를 그림 5에 도시하였다. 분석결과 침강 상태에서 자중압밀로 바뀌는 시점은 시간에 따른 침 하량 그래프에서 2차 변곡이 생기는 점으로 약 1.
제안 방법
- 시험 시작 후 시간의 경과에 따른 침하량을 측정하였으며 각각의 진공압에 따른 침하량을 그림 6에도시하였다. 도시된 침하량은 초기 침강과 순간적인 진공압의 재하로 인한 배수재의 막힘을 방지하기 위하여 약 3일동안 실시한 자중압밀기간을 제외하고 진공압이 재하된 시점부터 도시하였다. 배수재에서 하부로 10cm 이격된 위치에 설치된 침하계 A는 침하량이 가장 적었으며, 자중압밀 또는 진공압 재하시 진공압에 따른 침하량의 차이도 크지 않았다 (그림 6 (a))
- 배수량은 진공압발생 장치(그림 2)와 연결된 고무튜브를 통해 강제적으로 배출되는 간극수의 유량을 측정하였다. 배수량은 14일을 기준으로 10kPa일 때 17.
- 본 논문에서는 토조시험을 이용하여 진공압의 크기에 따른 준설토 지반의 특성 변화를 분석하기 위해서 수평배수재의 단부에 진공압을 10kPa, 30kPa, 50kPa의 크기별로 재하하여 함수비와 침하량, 강도를 분석하여 자중압밀침하의 경우와 비교하였다.
- 수평배수재에 재하되는 진공압의 크기에 따라 변화하는 압밀특성을 모사하기 위하여 압밀이 진행되는 동안 침하량 및 배수량을 측정하였으며 시험종료 후 배수재를 중심으로 깊이별, 거리별로 개량된 준설점성토 지반의 강도 및 함수비 측정을 하였다.
- 시험 종료후 수평배수재에 가해진 진공압의 크기에 따른 압밀개량효과를 평가하기 위하여 진공압의 크기에 따라 거리별 함수비를 측정하였다. 진공압이 가해지지 않은 자중압밀일 때와 진공압이 10kPa일 때는 전체적으로 고른 함수비 분포를 나타낸 반면 30kPa, 50kPa로 진공압이 커질수록 배수재 주위에서 낮은 함수비 분포를 보이며 배수재로부터 거리가 멀어질수록 높은 함수비를 보였다.
- 시험에 적용된 진공압(0kPa, 10kPa, 30kPa, 50kPa) 은 현장에서의 0.7m～1.2m의 배수재 간격보다 보다 좁은 토조의 폭 50cm와 실제 현장에서 발생되는 육상 배관부의 손실(10kPa), 밀봉 시트의 손실(10kPa), 200m이상 장대 배수재의 저항(10kPa) 등에 의하여 일어나는 손실분을 고려하여 적용하였다(新舍博, 1990).
- 진공압의 크기에 따른 수평배수공법의 효율성을 평가하기 위해서 실내 토조압밀시험을 실시하였다. 시험장치는 그림 1과 같이 아크릴과 사각형 단면의 강철프레임으로 이루어진 토조로 이루어져 있으며 배수재 주변의 압밀거동을 규명할 수 있도록 진공압 발생장치(그림 2), 배수유량측정장치, 간극수압 측정 장치, 침하측정장치로 구성되어 있다.
- 휴대용 베인시험기를 이용하여 각 진공압하에서의 압밀이 종료된 후의 준설점성토의 전단강도를 측정하였다. 그 결과 자중압밀일 때는 표층부에서 약 10cm깊이 까지는 강도측정이 어려웠으나, 표층부를 중심으로 깊이가 깊어질수록 점점 강도값이 증가하여 바닥부를 중심으로 약 5cm지점에서는 0.
대상 데이터
- 시험에 사용된 시료는 진해지역에서 교란된 상태로 채취된 해성준설토이었으며, 상부 1m를 걷어낸 후 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 조개껍질이나 자갈과 같은 불순물을 제거하기 위해서 No.
- 진공압의 크기에 따른 수평배수공법의 효율성을 평가하기 위해서 실내 토조압밀시험을 실시하였다. 시험장치는 그림 1과 같이 아크릴과 사각형 단면의 강철프레임으로 이루어진 토조로 이루어져 있으며 배수재 주변의 압밀거동을 규명할 수 있도록 진공압 발생장치(그림 2), 배수유량측정장치, 간극수압 측정 장치, 침하측정장치로 구성되어 있다. 토조의 제원은 50cm(x)×100cm(y)×50cm(z)이며, 배수재를 통해 유입된 간극수는 집수장치를 통해서 배수유량 측정장치로 이동 측정하고 압밀에 의한 각 위치 및 깊이별 침하량은 토조의 상부에 매달린 층별 침하계로 측정한다.
성능/효과
- 1. 배수량은 10kPa와 30kPa에서는 배수량의 변화가 크게 나타났으나 30kPa일 때와 50kPa일 때는 거의 비슷하였다. 현장에서의 손실 진공압 30kPa를 고려할 때 토조에서의 현장 대비 진공압은 40kPa 정도이며 토조시험기의 폭이 0.
- 2. 초기 함수비 300%에서 시험종료 후 각각의 진공압 크기별 평균 함수비는 자중압밀일 때 약 196%로 약 1.5배정도 감소하였으며, 10kPa일 때 약 154%, 30kPa일 때 약 148.5%, 50kPa일 때 약 146%로 초기 함수비보다 약 2배정도 감소하였다. 자중압밀의 경우 표층부로부터 깊이가 깊어질수록 함수비가 작아지는 경향을 보였으나, 진공압이재하된 경우는 진공압의 크기가 커질수록 배수재주위에 낮은 함수비가 배수재에서 멀어질수록 높은 함수비 분포를 나타냈다.
- 3. 전단강도의 경우 진공압이 재하된 경우 시험종료후 그 평균값이 10kPa일 때 0.015kg/cm2, 30kPa일때 0.021kg/cm2, 50kPa일 때 0.03kg/cm2의 값을 나타내었으며 측정위치에 따라 가장자리 0.02kg/cm2부터 배수재 주위 약 0.15kg/cm2까지 측정되어 함수비의 분포와 같이 배수재를 중심으로 큰 개량효과를 얻을 수 있었다.
- 4. 진공압밀시험 중 진공압에 의한 수축력이 배수재주위로 집중되면서 토조의 좌우측부에 큰 변형이 발생하고 이로 인해 표층부 중앙에 인장응력이 발생하여 표층부에 균열이 발생하였다. 자중압밀의경우 토조시험기내에는 압축응력, 인장응력이 고르게 분산되어 표층균열은 발생되지 않았다.
- 휴대용 베인시험기를 이용하여 각 진공압하에서의 압밀이 종료된 후의 준설점성토의 전단강도를 측정하였다. 그 결과 자중압밀일 때는 표층부에서 약 10cm깊이 까지는 강도측정이 어려웠으나, 표층부를 중심으로 깊이가 깊어질수록 점점 강도값이 증가하여 바닥부를 중심으로 약 5cm지점에서는 0.015kg/cm2의 강도값을 나타내었다. 진공압이 재하된 경우는 강도값은 초기 측정불가 상태에서 시험종료 후 평균강도값이 10kPa일 때 0.
- 또한 초기 함수비 300%에서 시험종료 후 각각의 진공압 크기별 평균 함수비는 자중압밀일 때 약 196%로 약 1.5배정도 감소하였으며, 10kPa일 때 약 154%, 30kPa일 때 약 148.5%, 50kPa일 때 약 146%로 초기 함수비보다 약 2배정도 감소하였다.
- 따라서 본 연구에서는 침하량 측정시 초기 침강특성의 영향을 고려하기 위하여 침강시험을 실시하여 그 결과를 그림 5에 도시하였다. 분석결과 침강 상태에서 자중압밀로 바뀌는 시점은 시간에 따른 침 하량 그래프에서 2차 변곡이 생기는 점으로 약 1.3일을 기준으로 침강에서 자중압밀로 변하며(이승원, 2000) 본 실험에서 이때까지 발생한 침강 발생량은 12cm정도인 것으로 나타났다.
- 진공압이 가해지지 않은 자중압밀일 때와 진공압이 10kPa일 때는 전체적으로 고른 함수비 분포를 나타낸 반면 30kPa, 50kPa로 진공압이 커질수록 배수재 주위에서 낮은 함수비 분포를 보이며 배수재로부터 거리가 멀어질수록 높은 함수비를 보였다. 자중압밀과 진공압이 10kPa재하 되었을 때는 간극수가 전체적으로 고르게 배출되어 비슷한 함수비 범위를 갖는 구역이 깊이에 따라 고르게 분포하고, 진공압이 30kPa, 50kPa로 점점 커질수록 배수재 주위의 간극수가 집중 배출되어 배수재를 중심으로부터 거리가 멀어질 수록 함수비에 차이가 많이 나타났다(그림 7).
- 5%, 50kPa일 때 약 146%로 초기 함수비보다 약 2배정도 감소하였다. 자중압밀의 경우 표층부로부터 깊이가 깊어질수록 함수비가 작아지는 경향을 보였으나, 진공압이재하된 경우는 진공압의 크기가 커질수록 배수재주위에 낮은 함수비가 배수재에서 멀어질수록 높은 함수비 분포를 나타냈다.
- 전체적인 경향을 위치별로 살펴보면 침하계의 위치가 표층부와 배수재 타설위치에 가까울수록 큰 침하량을 나타내었으며, 침하계의 위치가 배수재의 높이보다 깊을수록 진공압의 크기에 따른 침하량의 차이가 미소하였다(그림 6).
- 시험 종료후 수평배수재에 가해진 진공압의 크기에 따른 압밀개량효과를 평가하기 위하여 진공압의 크기에 따라 거리별 함수비를 측정하였다. 진공압이 가해지지 않은 자중압밀일 때와 진공압이 10kPa일 때는 전체적으로 고른 함수비 분포를 나타낸 반면 30kPa, 50kPa로 진공압이 커질수록 배수재 주위에서 낮은 함수비 분포를 보이며 배수재로부터 거리가 멀어질수록 높은 함수비를 보였다. 자중압밀과 진공압이 10kPa재하 되었을 때는 간극수가 전체적으로 고르게 배출되어 비슷한 함수비 범위를 갖는 구역이 깊이에 따라 고르게 분포하고, 진공압이 30kPa, 50kPa로 점점 커질수록 배수재 주위의 간극수가 집중 배출되어 배수재를 중심으로부터 거리가 멀어질 수록 함수비에 차이가 많이 나타났다(그림 7).
- 015kg/cm2의 강도값을 나타내었다. 진공압이 재하된 경우는 강도값은 초기 측정불가 상태에서 시험종료 후 평균강도값이 10kPa일 때 0.015kg/cm2, 30kPa일 때 0.021kg/cm2, 50kPa일 때 0.03kg/cm2의 값을 나타내었으며 측정위치에 따라 가장자리에서 0.02kg/cm2부터 배수재 주위에서 약 0.15kg/cm2까지 측정되었다.
- 시험에 사용된 시료는 진해지역에서 교란된 상태로 채취된 해성준설토이었으며, 상부 1m를 걷어낸 후 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 조개껍질이나 자갈과 같은 불순물을 제거하기 위해서 No. 10체로 체가름을 하였으며, 채취된 시료에 대한 물리적 특성을 파악하기 위하여 비중시험, 비중계 분석, 액 · 소성시험을 실시한 결과 액성한계 62%, 소성한계 31% 이었으며 통일 분류법으로 CH로 분류되었다.
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