[논문]부산지역 점토의 비배수전단강도 평가를 위한 CPT 콘계수 해석 및 평가

박영환; 김민기; 김창동; 이준환

doi:10.7843/kgs.2007.23.8.77

부산지역 점토의 비배수전단강도 평가를 위한 CPT 콘계수 해석 및 평가
Analysis and Evaluation of CPT Cone Factor for Undrained Shear Strength Estimation of Pusan Clay 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.23 no.8, 2007년, pp.77 - 85

박영환 (연세대학교 토목공학과) , 김민기 (연세대학교 토목공학과) , 김창동 ((주)EJTECH) , 이준환 (연세대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 선정된 부산 신항만 공사 지역의 연약 점토층을 대상으로 비배수전단강도 값을 분석하고 CPT적용을 위한 콘계수의 변화특성 및 영향인자를 비교분석하고자 한다. 이를 위해 다양한 현장시험과 실내시험 결과를 분석하였으며, 현장시험에서 구해진 콘계수와 실내시험에서 얻어진 결과를 토대로 한 이론적인 콘계수와의 비교를 통해 해당 현장에 가장 적합한 이론식을 선정하고자 한다. 본 연구에서 사용된 이론식은 Baligh(1975)와 Yu(1993)의 공동 확장 이론과 Teh and Houlsby(1991)와 Yu 등(2000)의 정적 상태 해석법이 사용되었으며, 공동 확장 해석법이 현장 시험을 통해 측정된 콘계수와 부합하는 결과를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to estimate undrained shear strength and evaluate cone factors, various in-situ and laboratory test results at new harbor construction area near Pusan were analyzed. To evaluate Nk values and equation applicable in Korea, measured and theoretical cone factors were compared based on the test results. For comparison, various analytical solutions were adopted and used. Adopted methods include cavity expansion solutions of Baligh (1975) and Yu (1993) and steady state solutions of Teh and Houlsby (1991) and Yu et al. (2000). According to the result of comparison, cavity expansion solutions were found to be reasonable for the CPTu-based undrained shear strength evaluation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 연약점토지반에서 수행된 일련의 시험결과를 토대로 다양한 이론해의 정확도에 초점을 맞 추어 콘계수를 비교•분석하고자 한다. 이를 위해 본 연 구에서는 국내의 대표적인 연약점토층인 부산 지역의 점토층을 선정하였고, 대상 지반에서 수행된 각종 시험 결과들을 분석하였다.
본 연구에서는 국내의 대표적인 연약 점토 지반이라 할 수 있는 부산지역의 연약점토층에 대해서 비배수전 단강도 私를 결정하는데 필요한 Nkt값을 산정하기 위해 이제까지 제시된 많은 연구결과와 이론식에 기초하여 해당 지반에서 측정된 Nkt값에 대하여 비교 및 검토를 수행하였다. 이를 위해 Baligh(1975)와 Yu(1993)의 공동 확장 이론과 Teh and Houlsby(1991)와 Yu 등(2000)의 정적 상태 해석법을 비교 이론식으로 선정하였으며, 각 이론식으로부터 산정되는 Na값과 현장 및 시험결과로 부터 실제 측정된 N«값을 비교 및 분석하였다.
본 절에서는 국내 연약점토층에서 콘계수 적용을 위 한 이론해를 평가하기 위해서 현장 시험을 통해 얻은 실측 版값과 선정된 이론식에 의해 계산된 版값 사이 의 비교분석을 수행하고자 한다. 본 연구에서는 부산지 역 신항만 건설공사를 위해 수행된 현장 및 실내 시험 결과를 사용하였다(부산지방해양수산청 1999).
현장의 비배수전단강도 跖값을 산정하기 위해 FVT, TX-UU와 UCC를 이용한 다양한 시험이 수행되었으며, 본 연구에서는 이들 시험결과를 통해 콘계수의 변화 특 성을 분석하고자 한다. 이를 위해 각 시험 결과에서 얻 어진 비배수전단강도 跖값과 CPTu결과에 근거로 하여 Nkt값을 산정하였으며 이에 필요한 전응력 은 깊이별 로 채취된 비교란 시료로부터 얻어진 단위 중량 %에 기 초하여 산정하였다

제안 방법

그림 1 에 적용된 Nkt값의 이론해는 공동확장 이론에 따른 Vesic(1972), Baligh(1975)와 Yu(1993)의 방법과 정상상태해석방법에 해당하는 Baligh(1975)와 Teh and Houlsby。991)의 방법이 사용되었다. 또한 비교 를 위해 지지력 공식 접근 방법에 의한 통상적인 N«값의 범위를 함께 도시하였다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 지지력 공식 방법을 제외한 전체적인 강성지수에 따른 Nkt값 의 추세는 그림 1에서 나타난 모든 방법에서 유사한 것 으로 나타나고 있다.
200체를 90%이상 통과하고, 통일분류법에 따라 CH와 CL로 분류될 수 있는 것으로 나타났다. 실내 시험을 위해 총 18개의 시추공에서 동일한 간격으로 비 교란 시료가 채취되었으며, 동시에 110회의 현장베인시 험(FVT: field vane test)과 18개의 피에조콘 시험(CPTu) 이 각 시추공의 위치에서 실시되었다 비교란 시료의 채 취에는 NX-타입의 직경 3인치 박벽 튜브가 사용되었으 며, 채취된 비교란 시료를 이용하여 기본 물성 시험, 압 밀 시험, 비압밀 비배수 삼축압축시험(TX-UU)과 일축 압축시험(UCC)등을 포함한 다양한 실내 시험이 수행되 었다.
본 연구에서는 국내의 대표적인 연약 점토 지반이라 할 수 있는 부산지역의 연약점토층에 대해서 비배수전 단강도 私를 결정하는데 필요한 Nkt값을 산정하기 위해 이제까지 제시된 많은 연구결과와 이론식에 기초하여 해당 지반에서 측정된 Nkt값에 대하여 비교 및 검토를 수행하였다. 이를 위해 Baligh(1975)와 Yu(1993)의 공동 확장 이론과 Teh and Houlsby(1991)와 Yu 등(2000)의 정적 상태 해석법을 비교 이론식으로 선정하였으며, 각 이론식으로부터 산정되는 Na값과 현장 및 시험결과로 부터 실제 측정된 N«값을 비교 및 분석하였다. 이를 통 해 얻은 결론은 다음과 같다.
현장의 비배수전단강도 跖값을 산정하기 위해 FVT, TX-UU와 UCC를 이용한 다양한 시험이 수행되었으며, 본 연구에서는 이들 시험결과를 통해 콘계수의 변화 특 성을 분석하고자 한다. 이를 위해 각 시험 결과에서 얻 어진 비배수전단강도 跖값과 CPTu결과에 근거로 하여 Nkt값을 산정하였으며 이에 필요한 전응력 은 깊이별 로 채취된 비교란 시료로부터 얻어진 단위 중량 %에 기 초하여 산정하였다
현장 지반에서의 비배수전단강도 跖를 측정하기 위해 서, 다양한 종류의 시험결과가 적용되었으며, 본 연구에서는 현장베인시험(FVT), 비압밀 비배수 삼축압축시험 (TX-UU), 일축압축시험(UCC)의 결과가 사용되었다. 그림 5는 FVT, TX-UU와 UCC에서 얻어진 깊이별 비배 수전단강도 跖값의 분포를 나타내고 있다.

대상 데이터

본 절에서는 국내 연약점토층에서 콘계수 적용을 위 한 이론해를 평가하기 위해서 현장 시험을 통해 얻은 실측 版값과 선정된 이론식에 의해 계산된 版값 사이 의 비교분석을 수행하고자 한다. 본 연구에서는 부산지 역 신항만 건설공사를 위해 수행된 현장 및 실내 시험 결과를 사용하였다(부산지방해양수산청 1999). 현장지반은 두 개의 다른 층으로 나눌 수 있으며, 상부층은 부 드러운 해저층으로, 하부층은 단단한 암반층으로 볼 수 있다.
본 논문에서는 연약점토지반에서 수행된 일련의 시험결과를 토대로 다양한 이론해의 정확도에 초점을 맞 추어 콘계수를 비교•분석하고자 한다. 이를 위해 본 연 구에서는 국내의 대표적인 연약점토층인 부산 지역의 점토층을 선정하였고, 대상 지반에서 수행된 각종 시험 결과들을 분석하였다. 분석된 결과를 토대로 CPTu결과 와 측정된 비배수전단강도를 통해 콘계수를 산정하고 자 하며, 각 경우에 있어서 이론해와 비교분석하고자 한다.

데이터처리

이를 위해 본 연 구에서는 국내의 대표적인 연약점토층인 부산 지역의 점토층을 선정하였고, 대상 지반에서 수행된 각종 시험 결과들을 분석하였다. 분석된 결과를 토대로 CPTu결과 와 측정된 비배수전단강도를 통해 콘계수를 산정하고 자 하며, 각 경우에 있어서 이론해와 비교분석하고자 한다.

이론/모형

그림 1은 강성지수에 따른 &값의 변화추이를 나타 내고 있다. 그림 1 에 적용된 Nkt값의 이론해는 공동확장 이론에 따른 Vesic(1972), Baligh(1975)와 Yu(1993)의 방법과 정상상태해석방법에 해당하는 Baligh(1975)와 Teh and Houlsby。991)의 방법이 사용되었다. 또한 비교 를 위해 지지력 공식 접근 방법에 의한 통상적인 N«값의 범위를 함께 도시하였다.
시험결과로부터 측정된 Nkt값과 이론해를 통해 계산된 Nkt값의 비교분석을 위해 Baligh(1975)와 Yu(1993)의 공동 확장 해법과 Teh and Houlsby(1991)와 Yu 등(2000) 의 정상상태해석에 의한 방법이 채택되었다. 채택된 이 론식들에 의해, 이론적인 Nk값을 계산하는데 필요한 강 성 지수 G0값은 다음과 같이 UCC결과를 통해 결정되었다.

성능/효과

(1) 본 연구를 위해 선정된 부산 지역의 연약 점토층에 서 실시한 FVT, UCC와 TX-UU에서 측정된 版값의 평균은 각각 14.469, 15.353, 그리고 20.111로 나타났으며, 표준편차는 3.2650, 4.8718, 그리고 7.6749로 나타났다.
(2) 비배수전단강도는 일반적으로 지반의 고유물성치 처럼 사용되고 있으나, 측정방법에 따라 다르며 본 연구에서 사용된 비배수전단강도는 FVT에 의한 결 과가 상관계수(R2) 값이 가장 높았다. 또한, 측정에 의한 각 실험 방법 별 Nkt값의 분포에서도 FVT에 의한 결과가 표준 편차값이 가장 작았다.
(3) 강성지수 G/Su값을 통해 콘계수 Nk값을 구하는 문 제에 있어 지금까지 많은 이론식들이 제시되었으나, 각각의 방법 에 따라 도출되는 Na값에는 많은 차이 가 존재할 수 있으며, 강성지수 G/su값 또한 동일한 지반에서 깊이에 따른 유효응력의 변화에 따라 달 라질 수 있다.
(4) 강성지수를 산정하는 경우 UCC결과에 따른 E5。값 에 기초한 전단탄성계수를 기준으로 하였으며, 측 정된 Na값과의 비교에서 공동확장이론을 사용한 이론식이 측정된 Na값에 가장 근접한 Nkt값을 제시 해 주는 이론식임을 알 수 있었다. 그러나 이러한 결과는 강성지수 G/su값 결정에 사용된 방법이 UCC 임을 주지하여야 하며, 시험 방법이 다른 경우 신뢰 성의 차이와 각 이론식별 결과의 차이 또한 상이할 것으로 판단된다.
그림 3은 채취된 시료를 통해 얻어진 아터버그 시험 결과를 나타내고 있다. 대부분의 흙은 현장의 시험결과 에 따라 No.200체를 90%이상 통과하고, 통일분류법에 따라 CH와 CL로 분류될 수 있는 것으로 나타났다. 실내 시험을 위해 총 18개의 시추공에서 동일한 간격으로 비 교란 시료가 채취되었으며, 동시에 110회의 현장베인시 험(FVT: field vane test)과 18개의 피에조콘 시험(CPTu) 이 각 시추공의 위치에서 실시되었다 비교란 시료의 채 취에는 NX-타입의 직경 3인치 박벽 튜브가 사용되었으 며, 채취된 비교란 시료를 이용하여 기본 물성 시험, 압 밀 시험, 비압밀 비배수 삼축압축시험(TX-UU)과 일축 압축시험(UCC)등을 포함한 다양한 실내 시험이 수행되 었다.
(2) 비배수전단강도는 일반적으로 지반의 고유물성치 처럼 사용되고 있으나, 측정방법에 따라 다르며 본 연구에서 사용된 비배수전단강도는 FVT에 의한 결 과가 상관계수(R2) 값이 가장 높았다. 또한, 측정에 의한 각 실험 방법 별 Nkt값의 분포에서도 FVT에 의한 결과가 표준 편차값이 가장 작았다.
그림 7은 FVT, TX-UU와 UCC를 통해 측정된 비배수 전단강도 跖값으로부터 계산된 Nkt값의 깊이별 분포와 각 시험별 확률분포 곡선을 보여주고 있다. 세가지 시험 결과 Nkt값은 최소 5에서 최대 35의 범위를 가지고 있다. 표 2는 FVT, TX-UU, UCC를 통해 측정된 비배수전단 강도 跖값으로부터 계산된 Nh값의 평균, 최빈값, 중간값 과 표준편차를 나타내고 있으며, 표 2에서 보는 바와 같 이 실측에 의한 Nk값의 평균과 표준편차가 FVT에서 가장 작고 TX-UU에서 가장 크게 나타남을 알 수 있다.
세가지 시험 결과 Nkt값은 최소 5에서 최대 35의 범위를 가지고 있다. 표 2는 FVT, TX-UU, UCC를 통해 측정된 비배수전단 강도 跖값으로부터 계산된 Nh값의 평균, 최빈값, 중간값 과 표준편차를 나타내고 있으며, 표 2에서 보는 바와 같 이 실측에 의한 Nk값의 평균과 표준편차가 FVT에서 가장 작고 TX-UU에서 가장 크게 나타남을 알 수 있다. 또한, 각 방법별 평균 Nh값도 다르게 나타나고 있어, 콘 계수의 적용 시 비배수전단강도 평가를 위한 대상시험 방법에 따른 고려가 필요함을 의미하고 있다.

참고문헌 (21)

김민석, 이남기, 조기영, 정성교 (2006), '현장베인시험에 의한 부산점토의 비배수전단강도', 2006 가을 학술발표회 논문집, 한국지반공학회, pp.1016-1023
박용원,구남실, 이상익 (2003), '피에조 콘 시험을 이용한 점성토 의 비배수 강도 추정', 한국지반공학회논문집, 19(6), pp.169-179

원문보기 상세보기
부산지방해양수산청 (1999),부산신항투기장 실시설계보고서 : 해양지반조사편, 부산지방해양수산청
장인성, 이선재, 정충기, 김명모 (2001), '국내 점성토 지반의 피 에조콘계수', 한국지반공학회논문집, 17(6), pp.15-24
Baligh, M. M. (1975), 'Theory of deep static cone penetration resistance', Rep. No.R75-56, Dept. of Civ. and Envir. Eng., Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Mass
Baligh, M. M. (1985), 'Strain path method', J. Soil Mech. and Found. Div., ASCE, 111(9), pp.1108-1136
Houlsby, G. T. and Wroth, C. P. (1982), 'Determination of undrained strength by cone penetration tests', Proc., 2nd Eur. Symp. on Penetration Testing, Vol.2, pp.585-590
Koumoto, T. and Kaku, K. (1982), 'Three dimensional analysis of static cone penetration into clay', Proc., 2nd Eur. Symp. on Penetration Testing, Vol.2, pp.635-640
Ladanyi, B. and Johnson, G. H. (1974), 'Behavior of circular footings and plate anchors embedded in permafrost', Can. Geotech. J., pp. 531-553
Luune, T., Christoffersen, H. P. and Tjelta, T. I. (1985), 'Engineering use of Piezocone Data in North Sea Clays', Proceedings of 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Sanfrancisco, Vol.2, pp.907-912
Marika, S., John, T. G., and Charles, C. L. H. (2005), 'Factors affecting the initial stiffness of cohesive soils', J. Geotech. and Geoenv. Eng., ASCE, 131(4), pp.430-441

상세보기
Meyerhof, G. (1951), 'The ultimate bearing capacity of foundations', Geotechnique, 2(4), pp.301-331

상세보기
Meyerhof, E. (1961), 'The ultimate bearing capacity of wedge-shaped foundations', Proceedings of 5th Int. Conf. on Soil Mech. and Found Eng., Vol.2, pp.105-109
Salgado, R., Mitchell, J. K., and Jamiolkowski, M. (1997), 'Cavity expansion and penetration resistance in sand', J. Geotech. and Geoenv. Eng., ASCE, 123(4), pp.344-354

상세보기
Su, S. F. and Liao, H. J. (2002), 'Influence of strength anisotrophy on piezocone resistance in clay', J. Geotech. and Geoenv. Eng., ASCE, 128(2), pp.166-173

상세보기
Teh, C. I. and Houlsby, G. T. (1991), 'An analytical study of the cone penetration test in clay', Geotechnique, 41(1), pp.17-34

상세보기
Terzaghi, K. (1943), Theoretical soil mechanics. John Wiley and Sons, Inc., New York, US
Vesic, A. S. (1972), 'Expansion of cavities in infinite soil mass', J. Soil Mech. and Fond. Divi., ASCE, 98(3), pp.265-290
Yu, H. S. and Mitchell, J. K. (1998), 'Analysis of cone resistance: Review of methods', J. Geotech. and Geoenv. Eng., ASCE, 124(2), pp.140-149

상세보기
Yu, H. S., Herrmann, L. R., and Boulanger, R. W. (2000), 'Analysis of steady cone penetration in clay', J, Geotech. and Geoenv. Eng., ASCE, 126(7), pp.594-605

상세보기
Yu, H. S. (1993), 'Discussion on: singular plastic fields in steady penetration of a ridge cone', J. Appl. Mech., 60, pp.1061-1062

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증