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점성을 고려한 PBD 타설 연약점토지반의 3차원 압밀해석
3-Dimensional Consolidation Analysis Considering Viscosity on Soft Clay Ground improved by Plastic Board Drain 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.4 no.4, 2005년, pp.39 - 46  

유승경 (명지전문대학 토목과) ,  한중근 (중앙대학교 건설환경공학과) ,  조성민 ((주)평원엔지니어링) ,  김지용 ((주)평원엔지니어링)

초록
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점성을 고려한 연약점토지반의 압밀거동을 파악하기 위해 플라스틱보드드레인(PBD)에 의해 개량된 연약점토지반의 압밀거동에 대한 탄점소성 3차원 수치해석을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 수치해석기법의 적용성은 기존에 실시한 모형실험의 결과와 수치해석의 결과를 비교함으로써 검증하였다. 수치해석 결과로부터 연약점토지반의 침하과잉간극수압의 소산거동, 유효응력증분의 변화 특성을 파악할 수 있었으며, 기존의 일차원 압밀해석 결과와의 비교를 통해 개량지반에서 발생하는 이차압밀특성을 평가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A series of numerical analyses on soft clay ground improved by plastic board drain(PBD) were carried out, in order to investigate the consolidation behavior considering viscosity of the improved ground. The applicability of numerical analyses, in which an elasto-viscoplastic three-dimensional consol...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 연약점토지반의 이차압밀거동을 표현할 수 있는 탄점소성 구성모델을 이용한 3차원압밀해석을 실시하여 PBD가 타설된 연약점토지반의 보다 정확한 압밀거동과 침하량 산정에 대하여 고찰하고자 한다. 우선, PBD를 포함하는 연약점토지반의 압밀거동 해석을 위한 3차원 모델화를 실시하고, 해석대상지반의 탄점소성 역학 파라메터를 결정한다.

가설 설정

  • 그림 3은 수치해석영역과 경계조건을 나타내고 있다. 수치해석영역은 PBD 주변의 간극수 흐름에 대한 대칭성을 고려하여 해석 대상단위지반의 4분의 1부분으로 결정하였고, PBD는 배수만을 담당하고 웰레지스턴스는 무시할 수 있다고 가정하였다. 따라서 PBD와 접하는 부분을 배수조건으로 하여 PBD에 의한 배수효과를 표현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연약점토지반의 역학거동은 무엇에 크게 의존하는가? 따라서, 기존의 탄소성이론을 이용한 압밀침하해석(일차압밀)으로는 연약지반의 정확한 압밀침하거동의 재현이 불가능하다. 또한 연약점토지반의 역학거동은 재하시간이나 재하속도등 시간 의존성에 의한 영향이 큰 것으로 알려져 있다.그러나 흙의 탄소성 구성모델을 이용하여서는 이러한 영향을 고려 할 수 없기 때문에 어떠한 형태로든점토지반의 시간 의존적 거동을 흙의 구성식에 반영하려는 노력이 진행되어 왔으며, 이러한 배경으로 점토의 소성과 점성을 동시에 고려할 수 있는 탄점소성 구성 이론을 바탕으로 한 점토의 구성식이 제안되어 왔다.
연약점토지반은 상재하중이 재하 될 경우, 어떤 거동을 보이는가? 일반적으로 연약점토지반은 높은 함수비, 낮은 응력 상태이므로 상재하중이 재하 될 경우 일차압밀뿐만 아니라 이차압밀을 포함하는 탄점소성 압밀침하 거동이 나타나게  된다. 따라서, 기존의 탄소성이론을 이용한 압밀침하해석(일차압밀)으로는 연약지반의 정확한 압밀침하거동의 재현이 불가능하다.
연약지반의 이차압밀거동을 표현할 수 있는 탄점소성 구성모델을 이용한 다차원 압밀해석을 실시하여 본 검토대상의 연약지반에 대한 보다 정확한 압밀거동과 침하량을 산정하였으며 그 결과는 어떻게 요약될 수 있는가? 1. 연약지반의 재하초기에 발생하는 과잉간극수압은지반 중의 위치에 관계없이 재하하중과 거의 비슷한 크기로 발생되었다. 또한, 과잉간극수압의 소산은 PBD와 상부층에 가까운 부분일수록 빨리 발생되었으나, 연약지반 중의 각 부분에서의 과잉간극수압 소산 종료 시간은 모두 같음을 알 수 있었다. 2. 과잉간극수압의 분포형상에 미치는 PBD 형상(판상)의 영향은 PBD의 근접부에 한정되어 있을 뿐, PBD에서 멀어질수록 그 분포는 PBD를 중심으로하는 거의 동심원에 가까운 형상을 나타내고 있었다. 따라서 PBD와 같은 판상의 배수재를 적용하는 경우에도 배수재의 등가경을 적절히 결정할 수있다면, 축대칭 문제로써 압밀거동을 생각할 수있다고 판단된다. 3. 시간이 경과함에 따라 연약지반의 평균유효응력증분은 증가하였으나, 어느 시점에 도달하면 그값이 일정하게 유지되는 정상상태를 보였다. 한편,정상상태에 도달한 후 STA.0+580에서의 최대유효응력증분은 약 0.74kg/cm2였으며, STA.4+860에서의 최대유효응력증분은 약 0.69kg/cm2으로 나타났다. 4. 검토대상지반에서 일차압밀이 종료된 후에도 장기적인 이차압밀침하가 발생하여 약 5년 후에는13~18cm의 추가적인 침하변형이 발생하였다.따라서 연약지반 상에 축조되는 상부 토목구조물의 장기적 안정성을 확보하기 위해서는 장기적으로 발생하는 이차압밀변형을 고려한 지반개량의범위와 규모를 결정하여야 할 것으로 판단된다.
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