연직배수공법이 적용된 연약지반 상 성토 시 발생할 수 있는 지반의 측방유동에 대한 평가기법을 마련하기 위하여, 세 개 현장의 56개 지점에서 수행한 현장계측 자료를 분석하였다. 계측결과 분석을 통해 지반의 측방유동 가능성에 대한 평가 방안이 마련되었다. 무처리 연약지반에 대하여 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 무차원계수 R을 연직배수 공법으로 개량된 연약지반에 적용하기 위해서는 성토체 선단부 직하의 최대지중수평변위를 활용하는 것이 바람직하고, 연약지반 두께와 성토폭의 비(H/B)가 $0.05 {\sim}1.15$인 경우, 사면안전율이 $1.2{\sim}1.4$이면 지반의 측방변위량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 최대로 성토할 수 있는 높이와 비배수전단강도의 관계를 나타낸 Tschebotarioff(1973)의 방법을 이용하면, 연약지반의 측방유동 가능성을 간편하게 평가할 수 있다.
연직배수공법이 적용된 연약지반 상 성토 시 발생할 수 있는 지반의 측방유동에 대한 평가기법을 마련하기 위하여, 세 개 현장의 56개 지점에서 수행한 현장계측 자료를 분석하였다. 계측결과 분석을 통해 지반의 측방유동 가능성에 대한 평가 방안이 마련되었다. 무처리 연약지반에 대하여 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 무차원계수 R을 연직배수 공법으로 개량된 연약지반에 적용하기 위해서는 성토체 선단부 직하의 최대지중수평변위를 활용하는 것이 바람직하고, 연약지반 두께와 성토폭의 비(H/B)가 $0.05 {\sim}1.15$인 경우, 사면안전율이 $1.2{\sim}1.4$이면 지반의 측방변위량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 최대로 성토할 수 있는 높이와 비배수전단강도의 관계를 나타낸 Tschebotarioff(1973)의 방법을 이용하면, 연약지반의 측방유동 가능성을 간편하게 평가할 수 있다.
The lateral soil movement in soft grounds undergoing improvement with application of vertical drains is analyzed on the basis of monitoring data at three fields, in which fifty six monitoring sites are located. Based on the investigations, the criterions are suggested to predict the lateral soil mov...
The lateral soil movement in soft grounds undergoing improvement with application of vertical drains is analyzed on the basis of monitoring data at three fields, in which fifty six monitoring sites are located. Based on the investigations, the criterions are suggested to predict the lateral soil movement. In order to predict the lateral soil movement in the improved soft grounds by using the dimensionless parameter R suggested by Marche & Chapuis (1974), it is desirable that the maximum lateral displacement in the soft ground below the toe of embankment should be applied to calculate R instead of the lateral displacement at the toe of embankment. The lateral soil movement may increase rapidly, if the safety factor of slope is less than 1.4 in case of high ratio of H/B (Thickness of soft ground/Embankment width) such as 1.15 or is less than 1.2 in case of low ratio of H/B such as 0.05. Also, the graph suggested by Tschebotarioff (1973), which illustrates the relationship between the maximum height of embankments and the undrained shear strength of soft grounds, can be applied to the evaluation for the possibility of the lateral soil movement due to embankments on soft grounds.
The lateral soil movement in soft grounds undergoing improvement with application of vertical drains is analyzed on the basis of monitoring data at three fields, in which fifty six monitoring sites are located. Based on the investigations, the criterions are suggested to predict the lateral soil movement. In order to predict the lateral soil movement in the improved soft grounds by using the dimensionless parameter R suggested by Marche & Chapuis (1974), it is desirable that the maximum lateral displacement in the soft ground below the toe of embankment should be applied to calculate R instead of the lateral displacement at the toe of embankment. The lateral soil movement may increase rapidly, if the safety factor of slope is less than 1.4 in case of high ratio of H/B (Thickness of soft ground/Embankment width) such as 1.15 or is less than 1.2 in case of low ratio of H/B such as 0.05. Also, the graph suggested by Tschebotarioff (1973), which illustrates the relationship between the maximum height of embankments and the undrained shear strength of soft grounds, can be applied to the evaluation for the possibility of the lateral soil movement due to embankments on soft grounds.
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문제 정의
기존의 측방유동 판정법과 비교.고찰함으로써, 연직배수공븥이 시공된 연약지반의 측방유동을 평가하는 방안을 마련해 보고자 한다. 즉, 측방유동판정 법 중 사면변형 판단법(Marche & Chapuis, 1974), 무차원 최대 수평 변위를 이용한 판정법(Oteo, 1977) 및 단계별 성토에 따른 성토하중과 비배수전단강도의 관계에 의한 판정법(Tschebotarioff, 1973)을 적용하여 현장 계측자료를 분석하고자 한다.
그러나 기존의 측방유동 관련 연구들은 대부분 연직배수공법이 적용되지 않은 무처리 지반에 대한 실측결과를 이용하여 수행되었다. 따라서 본 연구에서는 세 가지 형태의 연직배수공법이 적용된 국내 성토 시공현장 계측자료를 분석하고, 그 결과를 무처리 연약지반에 대한 기존의 측방유동 판정법과 비교 및 고찰함으로써, 연직배수공법이 적용된 연약지반에서의 측방유동 판정 방안을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 연직배수재공법이 적용된 연약지반 상 도로성토 시공현장 3개소의 56개 측점에서 수행된 계측결과를 분석하고, 이를 외국에서 제안된 무처리 연약지반의 측방유동 평가방법과 비교/분석함으로써, 연약지반 상 성토의 설계/시공 시에 연약지반의 측방 유동을 보다 합리 적으로 예측/평가할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
본 연구는 건설교통부에서 지원하는 2004년도 건설 핵심기술연구개발사업(04 핵심기술A01-04 : 연약지 반 측방 유동 판정기법 및 토목섬유/말뚝복합보강공법 개발)에 의하여 실시된 연구의 일부임을 밝히며, 이에 감사의 뜻을 전하는 바이다.
제안 방법
Marche & Chapuis(1974) 법에 따르면, 성토사면 선단부의 지표면 수평변위 &를 이용하여 무차원계수:(dimensionless factor) R을 산정하도록 되어있다. 그러나 본 현장의 경우 Sand mat와 PET mat가 연약지반과 성토층 사이에 위치하여 지표면에서의 수평 변위를 억제하고 있기 때문에 们를 사용하여 산정한 R 값이 성토체의 사면안전율 F의 크기에 관계없이 대부분 0.1 이하인 것으로 나타나, 지중 최대수평변위(ym)을 이용하여 R값을 산정하였다. 본 사례현장에 대한 분석 결과를 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 그래프와 함께 나타내면 그림 9와 같다.
기존의 측방유동 판정방법들은 대부분 연직배수공법이 적용되기 않은 무처리 지반에 대한 실측결과를 이용하여 제안듸었다 본 연구에서는 다양한 종류의 연 직배 수재를 적응한 국내 성토 시공현장 계측자료를 분석하여, 기존의 측방유동 판정법과 비교.고찰함으로써, 연직배수공븥이 시공된 연약지반의 측방유동을 평가하는 방안을 마련해 보고자 한다.
그러나 최근 연약지반 상에 성토를 시공할 경우에는 압밀촉진을 위해 연직 및 수평 배수공법을 함께 적용하는 것이 일반적이다. 따라서 모래를 사용한 연직배수재(Pack drain, SD and SCP)를 적용한 국내 성토 시공현장 계측자료를 분석하여, 기존의 측방 유동 판정 법 (Marche법, Oteo법 및 Tschebotarioff 법)과 비교.고찰하였다.
연약층 두께(H)에 따른 성토사면 선단부의 지표면으로부터 최대 측방변위가 발생한 지점까지의 깊이 z를 조사하였다. 논산현장에서는 z는 0.
고찰함으로써, 연직배수공븥이 시공된 연약지반의 측방유동을 평가하는 방안을 마련해 보고자 한다. 즉, 측방유동판정 법 중 사면변형 판단법(Marche & Chapuis, 1974), 무차원 최대 수평 변위를 이용한 판정법(Oteo, 1977) 및 단계별 성토에 따른 성토하중과 비배수전단강도의 관계에 의한 판정법(Tschebotarioff, 1973)을 적용하여 현장 계측자료를 분석하고자 한다.
대상 데이터
본 연구에서 분석한 대상 현장은 연약지반조건 및 연직배수재 종류에 따라 크게 세 개의 현장으로 구분된다. 세 개의 사례현장별로 적용한 연직배수재는 각각 Pack Drain(논산현장, 계측지점 19개소), Sand Drain(군산 A, 계측지점 14개소) 및 Sand Drain +Sand Compaction Pile(군산 B, 계측지점 23개소)이다.
구분된다. 세 개의 사례현장별로 적용한 연직배수재는 각각 Pack Drain(논산현장, 계측지점 19개소), Sand Drain(군산 A, 계측지점 14개소) 및 Sand Drain +Sand Compaction Pile(군산 B, 계측지점 23개소)이다. 그림 7은 논산 및 군산 A, 군산 B 현장에 대한 현장 대표단면도이다.
이론/모형
본 사례현장에 대한 분석 결과를 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 그래프와 함께 나타내면 그림 9와 같다. 성토체의 사면안전율은 Bishop 의 간편법을 이용하여 산정하였다.
연직배수공법이 적용된 성토현장에 대하여 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 측방유동판정법을 이용한 분석을 수행하였다. Marche & Chapuis(1974) 법에 따르면, 성토사면 선단부의 지표면 수평변위 &를 이용하여 무차원계수:(dimensionless factor) R을 산정하도록 되어있다.
성능/효과
(1) 현장계측 결과, 성토중앙부 침하량 증분(厶s)과 사면 선단부 직하 지중에서의 최대 측방변위량 증분 (厶為)은 AyrNlOgs의 관계를 가지는 것으로 나타났다. 본 현장의 厶為/厶s 가 무처 리 연약지반 상 성토에 대한 Tavenas et al.
7kPa 이였다. 또한 연약지반에 대한 압밀시험 결과, 압축지수(G)의 평균치는 0.37, 선행압밀하중(已)은 96.1kPa 정도로 나타나 과 압밀 내지 압밀이 진행중인 상태로 평가되었다.
4 이상 확보되어야 한다고 하였다. 본 사례 현장의 경우 최소 明는 0.05였으며, 이 경우에는 사면안전율이 1.2 이하인 경우에 加이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는, 성토규모가 작을수록 연약지반의 측방 유동에 안정하기 위한 소요 사면안전율이 작아질 수 있음을 의미한다.
본 연구 대상현장의 경우에도 그림 11에 나타낸 바와 같이 2개 현장 모두 상재압 Py = 3c 가 된 이후 전단변형이 발생하기 시작하는 것으로 나타나, 연직배수공법이 시공된 연약지반상에 성토를 시공할 경우에도 Tschebotarioff 의 방법을 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
현장 계측결과 침하량에 따른 최대 측방변위량은 세 현장 모두 유사한 경향을 보이고 있으며, 회기 분석 결과 식 (3)과 같은 관계를 가지는 것으로 나타났다.
후속연구
이러한 결과는, 성토규모가 작을수록 연약지반의 측방 유동에 안정하기 위한 소요 사면안전율이 작아질 수 있음을 의미한다. 따라서 그림 9를 이용하면, H/B에 따라 연직배수공법이 시공된 성토현장에서의 측방 유동 발생 가능성을 평가할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (8)
홍원표(1994), 수동말뚝, 이진문화사, 서울
Leroueil, S., Magnan J. P., and Tavenas, F. (1990), Embankments on soft clays, Ellis Horwood
Marche, R., and Chapuis, R. (1974), 'Controle de la stabilite des remblais par la mesure des deplacements horizontaux', Canadian Geotechnical Journal, Vol.11, No.1, pp.182-201
Oleo, C. S. (1977), 'Horizontally loaded piles deformation influence', Proc. 9th ICSMFE, Specialty Session 10, Tokyo, pp.101-106
Suzuki, O. (1988), 'The Lateral Flow of Soil Caused By Banking On Soft Clay Ground', Soils and Foundations, Vol.28, No.4, pp.1-18
Tavenas, F., Mieussens, C., and Bourges, F. (1979), 'Lateral displacements in clay foundations under embankments', Canadian Geotechnical Journal, Vol.16, pp.532-550
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