연직배수재는 필터와 코어로 형성되며, 필터의 주요기능으로 첫째, 흙 입자의 유실을 방지할 수 있는 흙 보유성과 둘째, Clogging 또는 Blinding현상 발생 없이 간극수를 원활히 배출시키는 투수성을 갖추어야 한다. 상대적으로 투수성이 낮은 지반에서 미세입자로 인하여 필터의 투수성을 저하시키는 필터폐색(Clogging) 현상이 발생하는데 필터의 폐색현상(Clogging)이 점진적으로 증가하면, 간극수의 흐름을 저하시켜 결국 압밀지연을 초래한다. 지반-필터의 거동에 따른 설계(시방)기준은 토목섬유 필터의 간극크기와 흙의 입도의 상관관계에 의해 결정되어야 하나, 국내에서는 필터폐색(Clogging)현상과 지반-필터의 거동 분석 없이 필터재의 유효입경(AOS, Apparent Opening Size)만을 고려하여 필터의 설계(시방)기준을 일률적으로 적용하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 3가지 종류의 연직배수재 필터를 대상으로 필터의 거동 및 필터폐색(Clogging)현상을 평가하고자 실내시험을 수행하였고, 이를 토대로 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역에서 연직배수재 필터의 설계(시방)기준을 선정하여 적용하였다.
연직배수재는 필터와 코어로 형성되며, 필터의 주요기능으로 첫째, 흙 입자의 유실을 방지할 수 있는 흙 보유성과 둘째, Clogging 또는 Blinding현상 발생 없이 간극수를 원활히 배출시키는 투수성을 갖추어야 한다. 상대적으로 투수성이 낮은 지반에서 미세입자로 인하여 필터의 투수성을 저하시키는 필터폐색(Clogging) 현상이 발생하는데 필터의 폐색현상(Clogging)이 점진적으로 증가하면, 간극수의 흐름을 저하시켜 결국 압밀지연을 초래한다. 지반-필터의 거동에 따른 설계(시방)기준은 토목섬유 필터의 간극크기와 흙의 입도의 상관관계에 의해 결정되어야 하나, 국내에서는 필터폐색(Clogging)현상과 지반-필터의 거동 분석 없이 필터재의 유효입경(AOS, Apparent Opening Size)만을 고려하여 필터의 설계(시방)기준을 일률적으로 적용하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 3가지 종류의 연직배수재 필터를 대상으로 필터의 거동 및 필터폐색(Clogging)현상을 평가하고자 실내시험을 수행하였고, 이를 토대로 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역에서 연직배수재 필터의 설계(시방)기준을 선정하여 적용하였다.
PVD (Prefabricated Vertical drain) consists of filter and core. An effective PVD has two basic filtration functions ; first to retain soil particle ; and second, to allow water to pass from the soil into the PVD core without clogging or blinding. Clogging which reduces the permeability of the geotex...
PVD (Prefabricated Vertical drain) consists of filter and core. An effective PVD has two basic filtration functions ; first to retain soil particle ; and second, to allow water to pass from the soil into the PVD core without clogging or blinding. Clogging which reduces the permeability of the geotextile filter jacket is caused by fine particles penetrating into the geotextile filter jacket in relatively low permeability soil conditions. As clogging performance increases gradually, excess pore water flow from soil is resisted and finally consolidation delays. Current soil-geotextile filter system criteria are generally based on relationships between a representative pore size of the geotextile and particle size of the soil. In Korea, PVD geotextile filter system criteria have been applied by only testing AOS (Apparent Opening Size) of filters without evaluating the filtration and clogging performance on soil-geotexile filter systems. Therefore, the filtration tests on soil-geotexile filter systems were conducted in order to evaluate the filtration and clogging performance with 3 kinds of geotextile filters. On these tests, we have applied geotextile filter system criteria on PVD in ${\bigcirc}{\bigcirc}$ sites.
PVD (Prefabricated Vertical drain) consists of filter and core. An effective PVD has two basic filtration functions ; first to retain soil particle ; and second, to allow water to pass from the soil into the PVD core without clogging or blinding. Clogging which reduces the permeability of the geotextile filter jacket is caused by fine particles penetrating into the geotextile filter jacket in relatively low permeability soil conditions. As clogging performance increases gradually, excess pore water flow from soil is resisted and finally consolidation delays. Current soil-geotextile filter system criteria are generally based on relationships between a representative pore size of the geotextile and particle size of the soil. In Korea, PVD geotextile filter system criteria have been applied by only testing AOS (Apparent Opening Size) of filters without evaluating the filtration and clogging performance on soil-geotexile filter systems. Therefore, the filtration tests on soil-geotexile filter systems were conducted in order to evaluate the filtration and clogging performance with 3 kinds of geotextile filters. On these tests, we have applied geotextile filter system criteria on PVD in ${\bigcirc}{\bigcirc}$ sites.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 대상지반의 토질특성을 고려한 필터 설계(시방)기준을 제시하고자 OO지역 토질특성 분석, 필터 유효입경(AOS) 평가 및 장기통수능 시험을 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
5"기준은 필터 폐색현상(Clogging)발생으로 투수성이 저하될 가능성에 대한 제안기준으로써 국내 시험장비 여건상"O15"에 해당하는 유효입경(AOS)을 획득하기가 곤란한 실정이다. 따라서, 필터 폐색현상(Clogging)을 포함한 장기적인 배수성을 평가하고자 장기통수능 시험을 수행하였다.
본 연구에서는 OO지역에서 토질특성 및 연직배수재 필터의 시방기준을 분석하였다. 이를 토대로 현장조건에 적합한 연직배수재 선정을 위해 국내에서 대표적으로 사용되는 연직배수재에 대해 유효입경(AOS)시험 및 장기통수능 시험을 수행하고 연직배수재의 적용성에 대해 검토하였다.
본 연구에서는 OO지역에서 토질특성 및 연직배수재 필터의 시방기준을 분석하였다. 이를 토대로 현장조건에 적합한 연직배수재 선정을 위해 국내에서 대표적으로 사용되는 연직배수재에 대해 유효입경(AOS)시험 및 장기통수능 시험을 수행하고 연직배수재의 적용성에 대해 검토하였다.
제안 방법
(3) 본 과업현장에서 필터 폐색현상(Clogging)을 고려한 필터 설계(시방)기준으로써, 투수성(Permeability)은 "Kfilter > 2Ksoil”, 흙 보유성(Retention)은 “O90≤90μm”을 적용 하였다.
표 2는 국내에서 시공되었거나 시공 중인 현장의 연직배수재 필터 설계(시방)기준으로써 상기 시험결과를 토대로 3종류 연직배수재 필터의 적용성을 검토하였다. 각 현장별 유효입경(AOS)에 대한 시험방법을 달리 적용하고 있으나, 본 연구에서는 건식법과 습식법에 의한 시험결과를 구분 없이 통합하여 검토하였다. 시험결과, 배수재 필터의 유효입경(AOS, O90)은 45~88μm 범위로 3종류의 연직배수재 필터 모두 설계(시방)기준(O90≤80μm~90μm)을 만족하는 것으로 나타났다.
점토의 입도분포 분석 및 필터의 유효입경(AOS)시험결과를 토대로 여러 연구자들이 제안한 기준을 검토한 결과는 다음과 같다. 국내 유효입경(AOS)시험 여건 상 O50과 O15에 대한 결과를 획득하기 곤란하여 O90과 O95에 해당하는 제안된 기주에 대해서만 검토하였다. S-1, S-2 및 S-3 필터 유효입경(AOS)은 제안된 흙 보유성(Retention) 기준을 대부분 만족하는 것으로 나타났다(표 4).
국내에서 사용되고 있는 대표적인 3종류의 연직배수재 필터의 특성 분석의 일환으로 필터 투수시험 및 유효입경(AOS) 시험을 수행하였다. 필터 투수시험에는 토목섬유 고유의 시험법인 ASTM D 4491방법과 건설기술관리법에 규정된 KS F 2322방법이 있다.
유효입경(AOS) 시험결과는 간극수 흐름저항의 원인 중 흙 보유성(Retention)과 필터 폐색(Clogging)현상을 간접적으로 평가하는데 사용하였다. 또한, 각각 필터를 SEM촬영(300배)하여 필터 표면 형상을 관찰하였다. S-1의 Geotextile Filaments는 원형으로 S-3에 비하여 굵고 일부 Geotextile Filaments가 접합되어 있으며, S-2는 납작한 모양으로 간극 크기는 불규칙하였다.
장기통수능 시험에서는 수두가 일정하게 유지될 수 있도록 수조를 구성하였고, 4조의 Cell을 제작함으로써 동시에 시험이 수행될 수 있도록 하였다. 수조는 강봉을 이용하여 Cell로부터 일정 높이에 설치하였으며, 내부에는 월류부를 설치하여 항상 일정한 수두가 유지되도록 구성하였다. 각각의 Cell은 토립자의 유동 및 유로형성 등의 내부 상황을 관측할 수 있도록 구성하였으며, 직경 15cm, 높이 5cm의 아크릴을 이용하여 제작하였다.
유효입경(AOS)시험으로는 건식법인 ASTM D 4751방법, 습식법인 KS K ISO 12956방법 및 수리동역학적 KS F 2126방법 등이 있으며 시험결과, 건식법 및 습식법에 의한 필터의 유효입경(AOS, O90기준)은 45~88μm 범위인 것으로 나타났다(표 1). 유효입경(AOS) 시험결과는 간극수 흐름저항의 원인 중 흙 보유성(Retention)과 필터 폐색(Clogging)현상을 간접적으로 평가하는데 사용하였다. 또한, 각각 필터를 SEM촬영(300배)하여 필터 표면 형상을 관찰하였다.
장기통수능 시험에서는 수두가 일정하게 유지될 수 있도록 수조를 구성하였고, 4조의 Cell을 제작함으로써 동시에 시험이 수행될 수 있도록 하였다. 수조는 강봉을 이용하여 Cell로부터 일정 높이에 설치하였으며, 내부에는 월류부를 설치하여 항상 일정한 수두가 유지되도록 구성하였다.
표 2는 국내에서 시공되었거나 시공 중인 현장의 연직배수재 필터 설계(시방)기준으로써 상기 시험결과를 토대로 3종류 연직배수재 필터의 적용성을 검토하였다. 각 현장별 유효입경(AOS)에 대한 시험방법을 달리 적용하고 있으나, 본 연구에서는 건식법과 습식법에 의한 시험결과를 구분 없이 통합하여 검토하였다.
대상 데이터
수조는 강봉을 이용하여 Cell로부터 일정 높이에 설치하였으며, 내부에는 월류부를 설치하여 항상 일정한 수두가 유지되도록 구성하였다. 각각의 Cell은 토립자의 유동 및 유로형성 등의 내부 상황을 관측할 수 있도록 구성하였으며, 직경 15cm, 높이 5cm의 아크릴을 이용하여 제작하였다. 밑판 및 덮개에는 누수를 방지하기 위하여 고무 O-ring을 설치하였다.
이론/모형
KS F 2322방법에 의한 필터의 투수계수는 8.5×10-3~1.0×10-3cm/sec 범위인 것으로 나타났으며, 시험결과는 필터 투수성(Permeability) 분석에 사용되었다.
성능/효과
(1) 유효입경비에 의한 지반-필터의 투수성(Permeability) 및 흙 보유성(Retention) 기준을 평가한 결과, 3가지 종류의 연직배수재 필터 모두 연구자들이 제안한 기준 을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 제안된 기준은 국 내 설계(시방)기준에 비하여 비슷하거나 다소 강화된 것으로 분석되었다.
(2) 장기통수능 시험결과, 물의 흐름이 최종 단계에서 정 상상태에 도달할 때의 유량을 살펴보면, S-1 시료의 경우에는 약 65m3/year/m2, S-2는 134m3/year/m2, S-3는 약 104m3/year/m2 정도의 수준에서 수렴하는 경향 을 보이고 있다. 이는 유효입경(AOS)의 크기가 S-1이 가장 작고, S-2는 S-3에 비하여 크거나 비슷한 수준으 로 유효입경(AOS) 크기의 순서와 유사한 결과를 나타 냈다.
국내 유효입경(AOS)시험 여건 상 O50과 O15에 대한 결과를 획득하기 곤란하여 O90과 O95에 해당하는 제안된 기주에 대해서만 검토하였다. S-1, S-2 및 S-3 필터 유효입경(AOS)은 제안된 흙 보유성(Retention) 기준을 대부분 만족하는 것으로 나타났다(표 4). 또한 제안된 기준은 국내 기준에 비하여 비슷하거나 보다 강화된 것으로 판단된다.
(1) 유효입경비에 의한 지반-필터의 투수성(Permeability) 및 흙 보유성(Retention) 기준을 평가한 결과, 3가지 종류의 연직배수재 필터 모두 연구자들이 제안한 기준 을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 제안된 기준은 국 내 설계(시방)기준에 비하여 비슷하거나 다소 강화된 것으로 분석되었다.
시험결과, 배수재 필터의 유효입경(AOS, O90)은 45~88μm 범위로 3종류의 연직배수재 필터 모두 설계(시방)기준(O90≤80μm~90μm)을 만족하는 것으로 나타났다.
(해양수산부, 2004a; 해양수산부, 2004b). 연약지반은 준설매립층과 원지반으로 구분할 수 있으며, 지반조사결과 준설 매립층은 4.2~7.5m,원지반 연약층인 해성퇴적층은 5.1~17.0m 층으로 분포하는 것으로 나타났다(그림 1(a)). 지역의 지반특성은 대부분이 고압축성의 점토(CH)로서 200번체 통과백분율이 94.
유효입경(AOS)시험으로는 건식법인 ASTM D 4751방법, 습식법인 KS K ISO 12956방법 및 수리동역학적 KS F 2126방법 등이 있으며 시험결과, 건식법 및 습식법에 의한 필터의 유효입경(AOS, O90기준)은 45~88μm 범위인 것으로 나타났다(표 1).
후속연구
따라서, 본 과업 대상지반에 연직배수재를 선정하는 과정에서 배수재 필터의 유효입경(AOS)에 대한 기준 및 필터 폐색(clogging)현상을 파악하고자 할 경우 본 시험결과의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대상지반의 토질특성을 고려한 필터 설계(시방)기준을 제시하고자 OO지역 토질특성 분석, 필터 유효입경(AOS) 평가 및 장기통수능 시험을 수행한 연구에서 장기통수능 시험 결과는?
(2) 장기통수능 시험결과, 물의 흐름이 최종 단계에서 정 상상태에 도달할 때의 유량을 살펴보면, S-1 시료의 경우에는 약 65m3/year/m2, S-2는 134m3/year/m2, S-3는 약 104m3/year/m2 정도의 수준에서 수렴하는 경향 을 보이고 있다. 이는 유효입경(AOS)의 크기가 S-1이 가장 작고, S-2는 S-3에 비하여 크거나 비슷한 수준으 로 유효입경(AOS) 크기의 순서와 유사한 결과를 나타 냈다. 따라서, 유효입경비에 의한 흙 보유성(Retention) 기준을 만족한다면, 필터의 유효입경(AOS)이 클수록 장기적인 필터의 배수성은 우수한 것으로 추정된다.
연직배수재는 무엇으로 형성되는가?
연직배수재는 필터와 코어로 형성되며, 특히 필터의 역할은 간극수의 흐름을 허용하고 인접한 흙 입자가 필터 내부로 이동하는 것을 방지하여 장기적으로 필터 폐색(Clogging)이 발생되지 않게 하는데 있다. 상대적으로 투수성이 낮은 지반의 미세입자가 필터에 폐색현상(Clogging)을 유발하고 간극수의 원할한 배출을 저하시켜 압밀지연을 초래한다.
필터 투수시험에는 어떤 방법이 있는가?
국내에서 사용되고 있는 대표적인 3종류의 연직배수재 필터의 특성 분석의 일환으로 필터 투수시험 및 유효입경(AOS) 시험을 수행하였다. 필터 투수시험에는 토목섬유 고유의 시험법인 ASTM D 4491방법과 건설기술관리법에 규정된 KS F 2322방법이 있다. KS F 2322방법에 의한 필터의 투수계수는 8.
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