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문제 정의
- 오염된 실트지반은 첫 번째 연약한 실트지반에 오염물질인 축산폐수와 분뇨를 함유한 오염된 실트지반。心1)과 두 번째 복합오염물질인 생활오폐수와 공장폐유 및 축산폐수와 분뇨를 혼합하여 함유한 오염된 실트지반(MI/) 를 조성하였다. 모형재하실험결과를 분석하여 기존의지지력 값의 변화와 안정관리방법에 대한 실제의 적용성을 검토하고, 연약한 실트지반과 오염된 실트 지반의 구조 설계 시에 구조물이 받게 되는 피해를 예측하여 지반의 소성변형에 대한 안정설계를 도모하고자 한다.
제안 방법
- 및 실측치와 계산치를 비교.분석하여 측방변위량의 분포상태 및 크기를 산정할 수 있는 제안식을 발표하여 측방유동의 이론적인 체계를 정립하였다. 박준범 (1996)은 계면활성제를 이용한 지반오염 처리기술을 소개한 바 있고, 모형실험을 통하여 연약지반과 오염지반의 지지력 결정 및 측방변형 거동과 안정관리방법에 대해 분석한 브卜 있다(朴 2004).
- 본 연구에서는 모형실험용 재하장치를 제작하고, 모형실험에 필요한 시료는 연약한 실트지반(ML)에 대하여 함수량을 일정하게 증가시키면서 조성하였다. 오염된 실트지반은 첫 번째 연약한 실트지반에 오염물질인 축산폐수와 분뇨를 함유한 오염된 실트지반。心1)과 두 번째 복합오염물질인 생활오폐수와 공장폐유 및 축산폐수와 분뇨를 혼합하여 함유한 오염된 실트지반(MI/) 를 조성하였다.
- 분뇨를 함유한 오염된 실트지반。心1)과 두 번째 복합오염물질인 생활오폐수와 공장폐유 및 축산폐수와 분뇨를 혼합하여 함유한 오염된 실트지반(MI/) 를 조성하였다. 모형재하실험결과를 분석하여 기존의지지력 값의 변화와 안정관리방법에 대한 실제의 적용성을 검토하고, 연약한 실트지반과 오염된 실트 지반의 구조 설계 시에 구조물이 받게 되는 피해를 예측하여 지반의 소성변형에 대한 안정설계를 도모하고자 한다.
- 토조의 측면에는 마찰의 영향을 현장조건에 맞게 고려하기 위하여 오일을 바르고 편면재하를 작용 시켰으며, 모형토조의 규격을 정리하면 다음과 같다.
- ⑦ 측면channel과 전면 및 배면판과의 접합부의 누수방지를 위해 고무패킹을 시행하고 볼트 접합하였다.
- 토조의 하부에 2cm 높이의 투수공간을 설치하여 배수를 유지토록 제작하였다.
- 연약한 실트지반(ML로 표기)의 측방유동압 산정에 사용된 6가지의 시료는 함수비 30.06%를 기본함수량으로 하고, 매 시험 단계마다 함수량을 각각 20%씩 점차 증가시키면서 조제하여 모형 실험을 실시하였다.
- 첫번째 시료는 자연지반 상태의 함수량으로 하고(ML000 로 표기), 두번째 시료는 함수량을 20% 증가(M亿)20)시키고, 세 번째 시료는 함수량을 40% 증가(ML仏040)시키는 등 매 시험단계마다 20%씩 증가하여 100%(ML100) 까지 증가시킨 6종류의 연약한 실트지반 시료를 실제의 지반 조건에 가장 유사하게 재성형하여 토조 안에 조성하였다.
- 첫번째 시료는 오염물질을 혼합하지 않은 자연지반 상태의 시료이며(MLpQOO로 표기), 두번째 시료는 자연지반 상태의 함수량에 대한 오염물질을 20% 함유(MLpi020) 하고 세번째 시료는 자연지반 상태의 함수량에 대한 오염물질을 40% 함유(MLpOW))하고, 매 시험단계마다 오염물질을 20%씩 증가하여 100%(MLb100)까지 증가시킨 6가지의 오염물질이 함유된 시료를 실제의 오염지반 조건에 가장 유사하게 재성형하여 조제하였다.
- 복합물질로 오염된 실트지반(MI/로 표기)의 모형실험에 사용된 시료는 앞에서 사용한 오염물질인 생활오폐수와 공장폐유 및 축산폐수와 분뇨 및 생활오폐수와공장폐유를 혼합한 복합오염물질로 자연지반 상태의 함수량을 기준으로 매 시험 단계마다 20%씩 증가시킨 반면에 함수량은 20%씩 감소시키면서 다음과 같이 조제하였다.
- 매 시험단계마다 복합오염물질을 20%씩 증가하여 140%(MLp2140)까지 증가시킨 8가지의 시료를 실제의 오염지반 조건에 가장 유사하게 재성형하여 모형지반을 조성하였다.
- 모형실험은 먼저 모형실험 재하장치(토조)를 제작하여 토조안에 함수량을 일정하게 증가시킨 연약한 실트 지반①丄)과 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트지반(ML3, 복합물질로 오염된 실트지반(MI/)을 재성형하여 모형실험 장치에 거치하고, 편재하중을 일정한 시간 간격으로 재하시켜 각 하중단계 마다의 변형거동을 관측하여 분석하는 순서로 진행하였다
- 시료가 안정된 후에 관측창을 분리하고 시료의 전면에 백색의 수성페인트로 20mm 간격의 Mesh를 그린 후관측창을 다시 결합하여 관측창의 Mesh와 일치시킨 후비배수조건하에서 일정한 시간 간격으로 q=0.5g/mm2 단위로 편재하중을 증가시켜 각각의 재하단계마다 오염지반의 침하량과 측방변위량 및 융기량의 변화와 전단 활동파괴 등의 변형거동을 정밀한 카메라로 촬영하여 관측하는 순서로 진행하였다.
- 또한 각각의 재하단계마다 시간의 경과에 따라 재하판 우측의 지표면상에 60mm 간격으로 설치한 융기량 측정용 Dial Gauge를 설치하여 변위량이 15분 동안에 1/lOOmm 이하가 되면 변형 이 정지된 것으로 보고 다음 단계의 하중을 작용시켰다.
- 연약한 실트지반과 오염된 실트지반의 한계 하중의 결정은 모형실험에 의한 하중-침하량 (q-&)곡선, 하중- 측방변위량 (q-Ym)곡선, 하중-융기량 (q-H0의 곡선에서 산정한 값과 침하량측방변위량 (Sv-YQ관리도와 침흐卜량- 용기량 (ML) 관리도 및 하중《측방변위량-하중 {(q/Ym)-q} 관리도에서 구혼]; 값을 평균하여 채택하였으며, 그 결과값은 Table 2와 같다
- 연약한 실트지반과 오염된 실트지반의 극한 하중의 결정은 모형실험에 의한 하중-침하량 (q-歸)곡선, 하중- 측방변위량 (屮丫葯곡선, 하중、융기량 (q-Hv)의 곡선에서 산정한 값과 침하량-측방변위량 (Sv-Ym)관리도와 침하량- 용기량 (SMIv)관리도 및 하중/측방변위량-하중 WYm>q} 관리도에서 구한 값을 평균하여 채택하였으며, 그 결과값은 Table 3과 같다.
- 연약한 실트지반①仏)과 축산폐수와 분뇨(ML®로 오염된 실트지반 및 복합물질로 오염된 실트지반(N %)에대해서 모형실험을 통하여 지반의 즉방유동에 대한 안정관리방법의 적용상의 문제점을 분석하여 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 첫번째 시료는 오염물질을 혼합하지 않은 자연지반 상태의 시료이며(MI衣000로 표기), 두번째 시료는 자연지반 상태의 함수량에 대한 복합오염물질을 20% 함유하였고(MLp2020), 세번째 시료는 복합오염물질을 40% 함유하였다(MLp2040). 매 시험단계마다 복합오염물질을 20%씩 증가하여 140%(MLp2140)까지 증가시킨 8가지의 시료를 실제의 오염지반 조건에 가장 유사하게 재성형하여 모형지반을 조성하였다.
- 모형실험에 사용된 시료는 전남 화순군 춘향 면 지역의 지표면 아래 3~4m 깊이에서 채취한 저소성 실트 (ML)로서, 채취된 시료 중에 2mm 이상의 자갈 및 세 편은 체로 쳐서 제거한 후 재성형하여 사용하였다. 다음 Table 1은 모형실험에 사용된 시료의 공학적 특성을 나타낸 것이다.
성능/효과
- 다음 Table 1은 모형실험에 사용된 시료의 공학적 특성을 나타낸 것이다. 연약한 실트지반은 함수량이 증가할수록 간극비와 압축지수는 증가하는 경향을 보였으며, 비배수전단강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증대할수록 함수비와 비배수전단강도는 적어지는데, 이는 오염물질의 영향으로 변형이 증대되어 지반의 강도 특성이 감소하는 것으로 사료된다.
- 연약한 실트지반은 함수량이 증가할수록 간극비와 압축지수는 증가하는 경향을 보였으며, 비배수전단강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증대할수록 함수비와 비배수전단강도는 적어지는데, 이는 오염물질의 영향으로 변형이 증대되어 지반의 강도 특성이 감소하는 것으로 사료된다. 복합물질로 오염된 실트 지반은 오염물질의 함량을 점차 증가시키고 함수량은 감소시킬수록 간극비와 압죽지수는 감소하였고, 비 배수 전단 강도는 증가하는 경향을 나타내었다 이는 오염물질의 함량이 증가한 반면 함수량이 감소함에 따라 간극수압의 감소로 인하여 지반의 변형을 감소시키며, 오염물질과 함수량의 차이에 따라 전단강도의 증가가 현저함을 알 수 있다.
- 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증대할수록 함수비와 비배수전단강도는 적어지는데, 이는 오염물질의 영향으로 변형이 증대되어 지반의 강도 특성이 감소하는 것으로 사료된다. 복합물질로 오염된 실트 지반은 오염물질의 함량을 점차 증가시키고 함수량은 감소시킬수록 간극비와 압죽지수는 감소하였고, 비 배수 전단 강도는 증가하는 경향을 나타내었다 이는 오염물질의 함량이 증가한 반면 함수량이 감소함에 따라 간극수압의 감소로 인하여 지반의 변형을 감소시키며, 오염물질과 함수량의 차이에 따라 전단강도의 증가가 현저함을 알 수 있다.
- 알 수 있다. 복합물질로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증가한 반면 함수량이 감소함에 따라 지반의 변형을 감소시키며, 오염물질과 함수량의 차이에 따라 전단강도가 증가함을 알 수 있다.
- 橋本이 제안한 침하량(S) 측방변위량(Ym)의 관리도에 적용하여 나타낸 것이다. 축산폐수와 분뇨 및 복합물질로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증가할수록 침하량보다 측방변위량의 증가 경향이 현저하게 나타나 연약한 실트지반 보다 지반의 불안정이 더 증가되고 있음을 알 수 있다.
- 關口가 제안한 상재하중과 측방변위량의 증분(q/Ym)-상재하중(q)의 관리도에 적용하여 나타낸 것이다. 연약한 실트지반과 축산폐수와 분뇨 및 복합물질로 오염된 실트지반은 함수량과 오염물질의 함유량이 증가할수록 극한하중은 감소하는 경향을 나타내고 있어 지반의 소성화에 의한 국부전단파괴의 가능성이 훨씬 크게 됨을 알 수 있다. 이는 함수량과 오염물질의 증가로 인하여 소성유동의 거동이 증가하게 됨에 기인한 것으로 사료된다.
- (1) 연약한 실트지반과 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트 지반은 함수량과 오염물질의 함량이 증가함에 따라지 반의 변형을 촉진시켜 전단강도의 저하가 현저함을 알 수 있다. 복합물질로 오염된 실트지반은 오염물질의 함량이 증가한 반면 함수량이 감소함에 따라 지반의 변형을 감소시키며, 오염물질과 함수량의 차이에 따라 전단강도가 증가함을 알 수 (2) 연약한 실트지반의 한계하중 qcr=4.14cu, 극한하중 <同=9.53喝로 산정되었다. 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트 지반의 한계하중 %=3.
- 53喝로 산정되었다. 축산폐수와 분뇨로 오염된 실트 지반의 한계하중 %=3.12喝, 극한하중 %伸.4竭 로 산정되었고, 복합물질로 오염된 실트지반의 한계흐} 중 知=3.06%, 극한흐}중 响=5.94喝로 연약한椅 실트 지반의 한계하중과 극한하중 보다 오염물질로 오염된 실트지반의 한계하중과 극한하중이 다소 작게 나타났다. 이는 오염물질의 증가로 인하여 전단 저항이 저하되므로써 다소 작은 값을 나타낸 것으로 사료된다.
- (3) 연약한 실트지반과 복합물질로 오염된 실트지반 모두 하중(q)-침하량(%) 곡선에서 얻어진 극한지지력은 富永. 橋本의 변위량(S『Ym)에 대한 관리도, 松 尾.
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