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문제 정의
- 본 연구는 준설토를 이용한 인공갯벌의 내파안정성에 대한 설계법 정립을 위한 기초단계로서 실제 항만의 준설토를 조파수로에 조성하고 파랑을 발생시켜 수행한 수리실험에서 나타난 홍미로운 현상을 보고하고자 한다.
- 본 연구에서는 실트 및 점토성분을 다량으로 함유하고 있는 항만의 준설토를 이용하여 조파수로에 지반을 조성하고 파랑을 작용 시켜 지반의 변화특성을 실험적으로 고찰한 것으로서 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 모델구축이 남아있다. 그리고 점토성 갯벌의 실제 현장 의지형 및 지반특성과의 비교 . 검토는 향후 조사과제이다.
- 액성한계와 소성한계는 각각 60%와 29%정도였다. 또한 지반의 강도조절을 위하여 지반을 형성하고 나서 1일 5일 정도 그대로 두어 압밀시켰다.
- 전단강도는 베인 전단(Vane shear) 시험기를 이용하여 파작용 전과 후에 일정 간격으로 측정하였다. 또한 함수비와 입도시험용 샘플채취는 가능한 한 지반에 영향을 미치지 않도록 파랑 작용전과 후, 그리고 사이에서 1회씩 실시하였다.
- 수리모형실험은 한쪽 면이 유리로 되어 있는 길이 36m, 폭 0.48m, 높이 Im의 2차원 조파수로에 흙막이용 잠제를 설치하고, 준설토를 이용하여 모형 지반을 만들어 실시하였다. 실험 단면은 Fig.
- 실험에서는 파랑작용에 따른 지형변화와 전단강도, 입도분포, 함수비, 지반 움직임 등을 측정하였다. 지형변화는 유리면에 부착한 눈금자를 통해 측정하였다.
- 또한 자연상태의 갯벌은 다양한 파작용의 .이력을 받으면서 안정된 지반으로 된다는 점에 착안하여 1주간 정도파랑를 작용시켜 파랑작용의 이력효과에 대해서도 검토하였다.
- 지형변화는 유리면에 부착한 눈금자를 통해 측정하였다. 재료에가 점토성분이 많이 함유되어 있어서 수로의 측면에 부착되는 것을 포함하여 3차원적 변화도 발생하였으나, 이것은 실험 초기 단계에 발생하며, 또한 점토 성분의 부유에 의한 탁도가 낮아 실험도중에 수로 내측에서의 지형변화를 확인하기가 어려워 3차원적인 지형변화는 무시하고 유리면에 나타난 지형변화만을 측정하였다. 전단강도는 베인 전단(Vane shear) 시험기를 이용하여 파작용 전과 후에 일정 간격으로 측정하였다.
- 재료에가 점토성분이 많이 함유되어 있어서 수로의 측면에 부착되는 것을 포함하여 3차원적 변화도 발생하였으나, 이것은 실험 초기 단계에 발생하며, 또한 점토 성분의 부유에 의한 탁도가 낮아 실험도중에 수로 내측에서의 지형변화를 확인하기가 어려워 3차원적인 지형변화는 무시하고 유리면에 나타난 지형변화만을 측정하였다. 전단강도는 베인 전단(Vane shear) 시험기를 이용하여 파작용 전과 후에 일정 간격으로 측정하였다. 또한 함수비와 입도시험용 샘플채취는 가능한 한 지반에 영향을 미치지 않도록 파랑 작용전과 후, 그리고 사이에서 1회씩 실시하였다.
- 지반 움직임 등을 측정하였다. 지형변화는 유리면에 부착한 눈금자를 통해 측정하였다. 재료에가 점토성분이 많이 함유되어 있어서 수로의 측면에 부착되는 것을 포함하여 3차원적 변화도 발생하였으나, 이것은 실험 초기 단계에 발생하며, 또한 점토 성분의 부유에 의한 탁도가 낮아 실험도중에 수로 내측에서의 지형변화를 확인하기가 어려워 3차원적인 지형변화는 무시하고 유리면에 나타난 지형변화만을 측정하였다.
- Table 1은 실험조건을 나타낸 것이다. 파는 주로 주기 1.5초의 규칙 파를 이용하였고, 작용시킨 파고는 4.5cm ~ 19.5cm로서 최초의 파(표중의 Wave I)에 의해서 지반이 액상화(유동화)하지 않고 안정하게 된 경우는 이 보다 큰 파고의 파(표중의 Wave n~ Wave vn)를 계속하여 작용시켰다. 파랑작용 시간은 액상화가 빨리 발생한 경우는 짧게 했지만 대부분 수시간에서 수십 시간으로 하였다.
대상 데이터
- 실험 단면은 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 (a)수평상(Type I)과 (b) 사면경사 1/30의 사면상(Type II) 2종류를 대상으로 하였다. 실험에서 사용한 준설토는 일본 나고야항에서 준설한 것으로, 실험에 앞서 구멍의 크기가 5mm인 그물망을 이용하여 조개껍질 등을 걸러내었다.
- 시화호의 담수화 계획은 수질악화로 인하여 담수화 계획을 포기하고 해수를유통시키고 있으며, 최근에는 조력발전을 통하여 본격적인 해수유통을 계획하고 있다. 또한 시화호 상류측에는 유역하천으로부터 유입되는 오염수를 자연을 이용하여 정화시키고자 갈대습지공원을 조성하여 2002년 준공하였다(한국수자원공사). 또한 최근 추진되고 있는 시화단지 조성사업으로 소실되는 갯벌을 대체하고자 인공갯벌조성도 계획하는 등 친환경적 개발로 크게 전환되고 있다.
- 1에 나타낸 바와 같이 (a)수평상(Type I)과 (b) 사면경사 1/30의 사면상(Type II) 2종류를 대상으로 하였다. 실험에서 사용한 준설토는 일본 나고야항에서 준설한 것으로, 실험에 앞서 구멍의 크기가 5mm인 그물망을 이용하여 조개껍질 등을 걸러내었다. Fig.
성능/효과
- (1) 비교적 작은 파에 의해서도 지반이 움직이고, 지반 내부로부터 점토성분의 용출현상에 의해 지반의 안정강도가 커진다.
- (2) 일단 지반에 액상화가 발생하면 지반이 크게 움직이고, 점토를 포함한 세립성분이 다량으로 유실되어 지형이 크게 변하며, 지반표면 부근이 매우 단단한 층으로 변한다.
- (3) 파작용의 이력을 적절히 부여함으로써 지반의 안정 강도가 증가한다.
- 4an와 9cm)에 의해서는 약 10% 정도이며, 다시 증가하기까지의 시간은 파작용의 이력을 받은 2번째의 파에 의한 경우가 짧게 나타났다. 3번째의 파랑(Wave m)에 의해서는 저하된 강도가 증가하지 않고 전단강도가 260Pa까지 크게 떨어져 액상화가 발생하였으며, 그후 단단해지는 현상에 의해파작용 종료 후는 전단강도가 약 3000Pa까지 크게 증가하여, 지반의 안정성이 크게 향상되었다. 이때 지반의 움직임은 거의 나타나지 않았다.
- 1의 조건에서 파랑작용에 의한 지반의 움직임을 계측한 결과로서 지반 표층으로부터의 연직 깊이에 따른 움직임의 수평 14 및 수직 旻 폭을 나타낸다. Wave 1(파고 6.4cm) 의파랑 작용시 지반표층에서 지반 움직임의 수평 폭이 0.6mm, 수직 폭이 0.2mm 정도였으며, 지반표층으로부터 12cm 깊이에서 도표 충의 절반정도의 움직임이 확인되었다. 이때의 지반 변형율은 1(尸~10-3정도로서 중변형 정도의 탄소성체에 해당된다.
- 이와 같이 액상화의 발생구간에서 단단한 층이 형성된 것은 파랑작용에 의해서 점토성분이 대량으로 유실되어 실트나 모래질로 변한 지반이 계속적인 파랑작용에 의해서 단단해졌기 때문이다. 다음으로 비액상화 구간에서는 함수비가 초기에 비해서 1~4%정도 낮아졌고, 점토성분은 표층에서 8%정도 줄었으며 그 변화정도는 지반 표층에 가까울수록 크게 나타났다.
- 표층으로부터 4cm 하부의 층을 대상으로 하여 액상화가 발생한 구간에서의 전단 강도 평균치이다. 연속해서 작용시킨 3종류의 파에 의해서 어느 경우나 강도가 일단 저하한 후 다시 증가해서 거의 일정하게 되는 경향이 나타났다. 파작용에 의한 강도저하는 액상화 발생 전의 2종류의 파(파고 6.
후속연구
- 점토성 갯벌이 많은 우리나라의 남. 서해안의 갯벌에서의 지형특성 및 지반 특성과의 비교는 향후 조사과제로 남겨둔다.
- 이러한 현상에 대해 현재까지의 단계에서는 정성적인 특성만을 보여주고 있지만, 좀더 본격적인 검토를 수행할 경우 정량적인 기준제시도 가능할 것으로 판단된다. 향후 이러한 점에 착안하여 지속적인 자료축적이 필요할 것으로 본다.
- 기준제시도 가능할 것으로 판단된다. 향후 이러한 점에 착안하여 지속적인 자료축적이 필요할 것으로 본다.
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