[논문]호남해안지역 연약점토의 토질특성과 제 토질정수와의 상관성에 관한 연구

김종렬; 추연우; 강희복; 김교준; 이상훈

호남해안지역 연약점토의 토질특성과 제 토질정수와의 상관성에 관한 연구
A Study on Correlation between Soil Properties and Parameters of Soft Clay in Honam Coastal Region 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.14 no.4 = no.41, 2004년, pp.371 - 379

김종렬 (전남대학교 공과대학 토목공학과) , 추연우 (한국토지공사) , 강희복 (한영대학 토목환경과) , 김교준 ((주)동아기술공사) , 이상훈 (전남도청)

초록
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본 연구는 호남해안 7개 지역에 대한 연약점토의 토질조사 자료를 분석하여 지반의 물리적${\cdot}$역학적 토질특성과 제 토질정수들 간의 경험방정식을 도출하였다. 기본 물성 값을 분석한 결과 대부분이 통일분류상 CL, CH에 해당되며 자연함수비가 액성한계를 초과하는 지역이 많아 불안정한 상태를 보였다. 압축지수는 자연함수비, 액성한계, 초기간극비와 상관성을 보였으며 호남지역의 연약점토는 일반적으로 사용되는 Terzaghi & Peck의 식 Cc = 0.009(LL -10)과 비교 시 전반적으로 위쪽에 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 기존의 국내의 연구결과와는 유사한 분포를 보였으며 압축지수 상관관계식에서 호남해안지역이 경기해안과 경남해안의 관계식의 기울기보다 상대적으로 약간 높게 나타나 액성한계, 초기간극비, 자연함수비의 변화에 따른 압축지수의 변화가 크게 됨을 알 수 있었다. 액성한계와 소성지수는 상관계수(R)가 0.93으로 매우 높은 상관성을 보였으며 자연함수비와 액성한계, 자연함수비와 초기간극비와의 관계에도 상관성을 보여 경험방정식을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Soil investigation data at 7 different locations around Honam costal region were analyzed and experimental correlations between soil properties and parameters of soft clay were presented. Most soils were classified as CL and CH by the Unified Soil Classification System and were unstable structurally because the water contents were generally greater than the liquid limits. The compression index has good correlations with water content, liquid limit and initial void ratio. The trend of these correlations were similar to the Skempton equation Cc = 0.009(LL -10) and other studies for Korean soft clays but the constants were small different. The slope of these correlations for Honam costal region were slightly greater than those for Kyunggi costal region and Kyungnam costal region. The correlation coefficient (R) between the liquid limit and the plastic index is 0.93. It is seen that not only the water content and the liquid limit but also the water content and the initial void ratio are correlate, therefore the experimental equations were presented for the practical purpose.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

( Terzaghi &Peck, 1948: Nishida, 1956: Cozzolino, 1961: Azzouz et al, 1976: Yamagutshi, 1970: Koppula, 1981: Herrero, 1983) 그러나 이들의 연구 및 경험식들은 국내의 특정지역, 특 정토질이거나 과거에 시행된 연구로서 호남해안지역 사업 지구에 직접 적용하기에는 신뢰 성 이 부족한 것으 로 판단되며 국외의 연구는 국내지반과 다른 퇴적환 경, 응력이력을 지닌 외국지역의 경우로서 국내 적용 시 많은 불확실성이 예상된다.(윤길림, 2003) 따라서 본 연구에서는 최근까지의 호남해안지역 해성점토의 토 성시험으로부터 물리적 및 역학적 특성과자연함수비(Wn), 액성한계 (LL), 소성지수 (PI), 초기간극비 ( E 압축지수(Cc)등 제 토질정수의 상관관계를 검토하고 회귀분석법을 이용하여 상관관계식을 제시 하였으며 기 발표된 송만순(1988), 윤길림(2003)의 경 험식과 비교 검토하였다.
본 연구는 최근 개발이 활발히 진행되고 있는 군 산산업기지, 군산나운, 군산수송, 군산장항, 남악신도 시, 목포대불공단, 여천돌산 등 7개 지역의 해성점토 에 대한 지반조사결과(전라남도, 2003: 한국토지공 사, 1986~1998)를 활용하여 지반의 물리적 특성과 제 토질정수와의 상관관계를 분석하고자 하였다. Table 3 은 대상지반 해성점토의 기본 물성값을 나타낸 것이 며 통일분류상 대부분이 CL, CH이며 일부는 ML, MH, OH로 분류되었다.

제안 방법

전남.경남지역의 적합한 압축지수 추정을 위한 경험식을 단일변수형태 와 복 합지반변수 형태로 제시하였다. 그 외 많은 국내의 연 구자들에 의해 지역별 해성점토의 공학적 특성에 관 한 연구가 활발히 이루어졌으며(임병조, 1968: 김주범, 유기송, 1974: 진병익, 천병식;1977: 유기송, 김시원, 1978: 박성영, 오다영, 1998) 국외의 연구자에 의해서 도 많은 연구가 이루어 졌다.
국내 의 연구로는 송만순(1988)이 우 리 나라 서 .남해 안의 지 역 에서 시 행 된 토질조사 성 과를 가지고 자연시료에 대한 토질물성치와 압축지수의 상 관관계를 검토하여 경기.전남.
본 연구는호남해안7개 지역의 연약점토에 대한토 질조사 자료를 분석하여 물리 적, 역 학적 특성을 파악 하고, 토질정수 상호간의 경험식을 비교분석하였으며 결론을 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

9이상일 경우는 매우 높은 상관성이 있는 것으로 판단하였다. 본 연구는 1986년부터 2003년까지 호남해 안지역의 자연시료를 분석한 것으로 Fig. 1은 액성한 계와 압축지수와의 관계를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이 액성한계가 증가함에 따라 압축 지수도 증가하는 경향을 보이고 있으며 액성한계(LL) 와 압축지수 (Cc) 와의 관계식은 식⑴과 같으며 Terza암d & Peck이 제안한 식 에 의 해 재성 형 압축지수 (Cc')를 구하면 식(2)와 같다.
자연함수비와 액성한계관계를 고찰하기 위하여 호 남해안지역 약 530개의 자연시료를 분석하였으며 그 결과를 Fig. 5에 도시하였다. 함수비가 증가함에 따라 액 성 한계도 증가하는 경 향을 보이고 있으며 관계 식 은 식 (6)과 같고 상관계수는 0.

성능/효과

1. 호남해안지역의 연약점토에 대한 물리적, 역학적 토질특성을 살펴보면 자연함수비가 21.7214.4%정도 의 분포를 보이며, 액성한계는 24.0-98.1%, 소성지수 는 L9~68.2%정도로서 통일분류상 대부분이 CL, CH 에 해당된다. 또한, 일축압축강도는 0.
2. 침하량 결정시 가장 중요한 인자인 압축지수와 제 토질정수와의 경험식에서 액성한계와의 관계식은 상관계수가 0.61 로 보통의 상관성을 가지고 있으며 일 반적으로 사용되는 Terzaghi & Peck의 식 Cc = 0.009(LL -10)과 비교 시 전반적으로 위쪽에 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 초기간극비와 압축지수는 가 장 높은 상관성을 보였으며(R=0.
3. 액성한계, 초기간극비 및 자연함수비와 압축지수 상관 관계식에서 호남해안지역이 경기해안과 경남해 안의 관계식의 기울기보다 상대적으로 약간 높게 나 타나고 있어 액성한계, 초기간극비, 자연함수비의 변 화에 따른 압축지수의 변화가 크게 됨을 알 수 있었다.
4. 자연함수비와 액성한계와의 관계식은 상관계수 가 0.73으로 상관성이 높고 함수비의 증가와 더불어 액 성한계가 증가하였으며 매우 높은 상관성 (상관계수 0.93)을 보인 액성한계와 소성지수 관계식을 보면 Casagrande가 제안한 소성도표의 A선과 U선 사이에 분포하여 흙의 분류상 대부분 CL, CH로 분류 되 었다.
81 로서 높은 상관성을 보이고 있다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이 기존의 연구와 거의 일치하며 압축지 수는 초기간극비가 클 수 록 증가하는 경향을 보였다. 식 (4)는 초기간극비와 압축지수와의 관계를 나타낸 것이다.
2%정도로서 자연함수비가 액성한계를 초과하는 지역이 많아 불안정한 상 태였다. 단위중량은 1.43-2.10t/iri의 범위를 보이고 있 으며, 일축압축강도는 0.05~8.06t/irf정도의 범위로 하 부로 갈수록 증가하는 경향을 보였으며, 비배수강도 는 0.05~6.4t/irf의 범위를 나타내었다. 압밀특성을 살 펴보면 간극비는 0.
93으로 매우 높은 상관성을 보 였다. 또한 전절 2장에서 제시한 경기점토와 경남점토 의 경험식과 비교 시 호남해안지역 점토의 액성한계, 초기간극비 및 자연함수비와 압축지수 상관관계 등 관계식의 기울기의 구배가 약간크게 나타났다.
2%정도로서 통일분류상 대부분이 CL, CH 에 해당된다. 또한, 일축압축강도는 0.05~8.06t/nf 정도 이고 하부로 갈수록 증가하는 경향을 보였으며 비배수강도는 0.05~6.4t/nt 간극비는 0.695~2.815, 압축지 수는 0.096~1.4, 팽창지수는 0.026~0.294 정도의 값을보였다.
009(LL -10)과 비교 시 전반적으로 위쪽에 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 초기간극비와 압축지수는 가 장 높은 상관성을 보였으며(R=0.81) 송만순과 윤길림, Nishida의 경험식과는 유사하게 나타났다.
Table 3 은 대상지반 해성점토의 기본 물성값을 나타낸 것이 며 통일분류상 대부분이 CL, CH이며 일부는 ML, MH, OH로 분류되었다. 물리적 특성은 자연함수비가21.7~114.4%의 분포를 보이며, 액성한계는24.0-98.1%, 소성지수는 1.9~68.2%정도로서 자연함수비가 액성한계를 초과하는 지역이 많아 불안정한 상 태였다. 단위중량은 1.
일반적으로 회귀분석에 의해 종족변수를 설명하는 데 일차함수로 충분하다는 가정 즉 Y=A+BX라는 가정이 옳다고 생각하고 일차함수에 의해 회귀분석을 한다. 본 연구에서는 회귀방정식의 계수 A, B와 상관 정도를 나타내는 R(상관계수)값을 구하였으며 상관정 도는 통계학이론마다 약간씩 차이가 있으나 본 연구 에서는 송만순(1988)의 논문기준에 따라 R값이 0.4미 만이면, 상관정도가 낮고, 0.4~0.69일 경우 보통의 상 관성이 있고, 0.7~0.89일 경우 높은 상관성을 나타내 며, 0.9이상일 경우는 매우 높은 상관성이 있는 것으로 판단하였다. 본 연구는 1986년부터 2003년까지 호남해 안지역의 자연시료를 분석한 것으로 Fig.
6은 자연함수비와 초기간극비의 관계를 나타 낸 것이며 호남해안지역 약 570개의 자연시료를 분석 한 결과 자연함수비와 초기간극비의 상관관계식은 식(7)과 같이 나타낼 수 있다. 상관계수는 0.67이며 송만 순의 제안식과 비교하면 기울기에서 차이가 있으나자연함수비 20~70%의 범위에서는 거의 일치하는 것 으로나타났다.
Table 4는 기존에 연구된 경험식과 본 연구에서 제 안된 경험식을 비교한 것이다. 압축지수와의 관계식 중 가장 높은 상관성을 보인 것은 초기간극비와의 관 계로 상관계수가 0.81 이며 기존의 경험식과는 유사한 것으로 나타났다. 전반적으로 상관계 수가 0.
81 이며 기존의 경험식과는 유사한 것으로 나타났다. 전반적으로 상관계 수가 0.61~0.93으 로 높은 상관성 을 보였으며 액 성 한계 와 소성 지수와의관계 식은 상관계수가 0.93으로 매우 높은 상관성을 보 였다. 또한 전절 2장에서 제시한 경기점토와 경남점토 의 경험식과 비교 시 호남해안지역 점토의 액성한계, 초기간극비 및 자연함수비와 압축지수 상관관계 등 관계식의 기울기의 구배가 약간크게 나타났다.

참고문헌 (22)

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