선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 일반적인 연약지반 개량 시공현장에 비해 PBD 타설 심도가 깊어 높은 횡 방향 토압이 발생하는 현장특성 때문에 토압으로 인한 PBD 의 통수능 감소를 연구대상으로 하였다. 본 연구에서는 이중코어 PBD와 단일코어 PBD의 성능비교평가를 위하여 일련의 실내시험과 현장 계측, 현장조건을 적용한 수치해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- (1) 실내시험을 통하여 배수재 자체의 통수능을 산정하기 위하여 동수경사, 구속압 시간의 영향을 고려할 수 있는 개량 델프트 실내시험을 수행하였다. 개량 델프트 시험결과 모든 경우에서 단일코어 PBD보다이중코어 PBD의 통수능이 크며, 특히 높은 구속압에서도 이중코어 PBD가 단일코어 PBD보다 뛰어난 배수 능력을 보였다.
- (2) 시험시공현장 구간 2(단일코어 PBD 설치)와 구간 3(이중코어 PBD 설치)에 계측기를 설치하여 침하량과 간극수압을 측정하고, 두 구간의 압밀 거동현상을 비교분석하였다. 두 구간의 침하량 계측에서 차이가 나타났으나, 침하량을 정규화 하여 검토하였을 경우 두 구간에서의 압밀속도는 동일하게 나타났다.
- 실시하였다. 각 구간 심도 10.5m 부터 40.5m까지 2.5m 간격으로 시료를 채취하였고, 기본 토성 시험 결과를 통해 본 과업대상의 점토는 통일분류법상 CL 또는 CH 로 분류 되었다. 그림 2는 자연 함수비 및 액소성 한계 시험결과로, 깊이에 따라 액성 및 소성지수가 점차로 증가하였다가, Medium Clay층(D.
- 구간 2와 3에서 계측된 간극수압과 ILLICON 프로그램에서 해석된 간극수압 값을 각각 비교하였다. 간극수압계, 배수재로부터의 이격거리에 따라 배수거리 차이로 인한 간극수압이 현저히 다르게 계측될 것이다.
- 구간 2와 구간 3에서 비교란 시료를 채취하여 기본 토성시험을 실시하였다. 각 구간 심도 10.
- 본 연구에서도 구속압에 따른 배수재의 통 수능을 측정하기 위하여 개량 델프트 시험기를 적용하였다. 그림 6과 같이 현장상태를 모사하기 위해 PBD 와 멤브레인 사이에 현장에서 채취한 시료를 함께 조성하여 PBD 통수능력을 파악하며, 압력조절장치를 이용한 구속압의 변화와 배수재의 상하부에 연결된 수조를 이용한 동수경사변화, 그리고 시간에 따른 통수능을 측정하였다.
- 단일코어 PBD와 이중코어 PBD에 대하여 동수경사 를 0.1 로 고정하고, 구속압 lOOkPa, 300kPa, 500kPa 조건에서 12일간 통수능 시험을 하였다. 그림 8은 시간에 따른 PBD의 통수능 변화를 나타내고 있다.
- 침하량은 측정할 수가 없었다. 따라서 계측 이전 130 일 침하량을 ILLICON 수치해석을 통하여 구하고, 해석된 침하량을 130일의 실제 지반 침하량으로 간주하여 누적한 계측 침하량과 수치해석 결과를 비교 분석하였다. 표 5는 ILLICON 수치해석에 고려된 층별 침하량과 간극수압의 계측 위치를 나타낸다.
- 이러한 통수능 감소현상을 고려하여 기존 단일코어 PBD와 코어의 단면 증가를 통해 통수능을 향상시킨 이중코어 PBD를 현장 시험구역에 설치하여 계측 비교하였으며, 실내실험으로는 개량 델프트 실험을 통해 횡 방향 구속압에 따른 통수능을 측정하였다. 또한 CRS 압밀 시험을 수행하여 얻어진 데이터를 압밀 수치해석 프로그램인 ILLICON에 적용하여 다양한 배수재의 통 수능에 따른 압밀거동 양상을 비교 분석하였다.
- 또한 단일코어 PBD와 이중코어 PBD의 징-기간 통 수능 변화를 파악하기 위하여 동수경사 0.1 조건에서 40일간 통수능을 측정하였다. 또한 대심도 현장 조건에서의 통 수능 감소 현상을 모사하기 위하여 500kPa의 높은 구속압을 적용하여 시험을 수행하였다 그림 10(a)에서 이중코어 PBD는 100시간 정도까지 통수능이 크게 감소하고 이후에는 통수능 감소가 적 었으며, 단일코어 PBD는 24시간 정도까지 통수능이 크게 감소하고 이후에는 통 수능 감소가 적게 발생하였다.
- PBD가 설치된 각 구간의 해석조건은 표 2와 같乂 배수재 설치시기, 하중 재하 스케줄에 따른 시공 단계는 표 3과 같다. 배수재의 통수능은 개량 델프트 시험 결과를 이용하여 환산직경에 따른 투수계수를 산정하고, 단일코어 PBD는 30cm3/sec, 이중코어 PBD는 40cn?/sec의 통수 능을 적용하였다. 실제 두 배수재 통수능 값 외에도 표 4에서와 같이 다양한 통수능에 따른 압밀해석을 수행하여 통수능 감소에 따른 압밀속도 감소를 예측하였다.
- 본 연구에서는 단일코어 PBD와 이중코어 PBD에 대하여 구속압 lOOkPa, 300kPa, 500kPa 조건과 배수재의 종 방향 동수경사를 0.1, 0.2, 0.3을 각각 적용하여 통 수능 시험을 수행하여 그림 7과 같은 결과를 얻었다. 각구속압 조건에서 동수경사가 증가하면 통수능은 감소하고, 동수경사 증가로 인한 통수능 감소 정도는 동수 경사 0.
- 많은 어려움이 따르고 있다. 본 연구에서도 교란 영역을 적용하지는 않았으나, 예비 수치해석 결과가 계 측 값과 상당히 유사함을 나타내고 있어 본 연구에서는 교란효과(smear eff&t)를 고려하지 않고 수치해석을 수행하였다.
- 본 연구에서도 구속압에 따른 배수재의 통 수능을 측정하기 위하여 개량 델프트 시험기를 적용하였다. 그림 6과 같이 현장상태를 모사하기 위해 PBD 와 멤브레인 사이에 현장에서 채취한 시료를 함께 조성하여 PBD 통수능력을 파악하며, 압력조절장치를 이용한 구속압의 변화와 배수재의 상하부에 연결된 수조를 이용한 동수경사변화, 그리고 시간에 따른 통수능을 측정하였다.
- 시험 시공현장 3개 구간 중 2개 구간에 대하여 시간에 따른 지표 및 층별 침하량과 과잉 간극수압을 측정하였다. 계측은 최초 모래매트 포설 후, 130일 이후부터 측정을 시작하였다.
- 시험 시공현장은 총 3개의 구간으로 이 중 한 구간에 대해 단일코어 PBD를, 두 구간에는 이중코어 PBD를 설치하였으며, 각 구간의 점토층에서 PBD 시공 전 비교란 시료를 채취하여 기본토성시험과 CRS 압밀시험을 실시하였다. 시험 시공현장의 경위도는 구간 2(단일코어 PBD 구간)는 N 35°04'33".
- 배수재의 통수능은 개량 델프트 시험 결과를 이용하여 환산직경에 따른 투수계수를 산정하고, 단일코어 PBD는 30cm3/sec, 이중코어 PBD는 40cn?/sec의 통수 능을 적용하였다. 실제 두 배수재 통수능 값 외에도 표 4에서와 같이 다양한 통수능에 따른 압밀해석을 수행하여 통수능 감소에 따른 압밀속도 감소를 예측하였다.
- 앞서 단일코어 PBD를 설치한 구간 2와 이중코어 PBD를 설치한 구간 3에서 ILL1C0N 해석결과와 실제 계측값을 비교하였다. 배수재를 적용한 두 구간의 침하량 차이는 지반 자체의 압축성 차이로 판단되며, 배수재의 통 수능 차이에 의한 효과를 정확히 파악하기 어렵다.
- 특히 본 연구 대상과 같이 대심도연약지반에 설치한 배수재의 경우 큰 횡 방향 토압이 예상되고, 이는 압밀을 지 연시키는 요인으로 작용할 수 있다. 이러한 통수능 감소현상을 고려하여 기존 단일코어 PBD와 코어의 단면 증가를 통해 통수능을 향상시킨 이중코어 PBD를 현장 시험구역에 설치하여 계측 비교하였으며, 실내실험으로는 개량 델프트 실험을 통해 횡 방향 구속압에 따른 통수능을 측정하였다. 또한 CRS 압밀 시험을 수행하여 얻어진 데이터를 압밀 수치해석 프로그램인 ILLICON에 적용하여 다양한 배수재의 통 수능에 따른 압밀거동 양상을 비교 분석하였다.
- 배수재를 적용한 두 구간의 침하량 차이는 지반 자체의 압축성 차이로 판단되며, 배수재의 통 수능 차이에 의한 효과를 정확히 파악하기 어렵다. 이번장에서는 실내시험을 통해 예측된 배수재의 통수능 이외에 임의의 통수능 값들을 ILLICON 해석에 적용하여 침하 거동에 배수재의 통수능이 미치는 영향을 살펴보았다.
- 통수능력이 감소한다. 현장조건에서 발생하는 배수 저항에 영향을 미치는 요소들을 고려한 개량 델프트 시험을 통하여 배수재의 통수능을 측정하였다.
대상 데이터
- 대심도 현장이다. 따라서 일반적인 연약지반 개량 시공현장에 비해 PBD 타설 심도가 깊어 높은 횡 방향 토압이 발생하는 현장특성 때문에 토압으로 인한 PBD 의 통수능 감소를 연구대상으로 하였다. 본 연구에서는 이중코어 PBD와 단일코어 PBD의 성능비교평가를 위하여 일련의 실내시험과 현장 계측, 현장조건을 적용한 수치해석을 수행하였다.
- 본 연구 대상인 부산 신항만 조성 공사현장 지 역은 준설을 통한 매립지로 두께가 40m 이상인 연약층으로 구성되어 있다. 연구대상 지역에 적용된 연직 배수재 공법은 연약지반 개량공법의 하나로, 연직 배수재를 적용하여 수평 배수거 리의 단축을 통해 압밀을 촉진하는 공법이다.
- 본 연구에서는 기존 단일코어 PBD와 이중코어 PBD를 고려하였다 부산 신항만 시험 시공현장에 3곳의 시험 구간을 선정하여, 구간 1과 구간 3에 이중코어 PBD 를, 구간 2에 단일코어 PBD를 설치하여 계측을 수행하였다. 개량 델프트 시험에서도 단일코어, 이중코어 두 종류의 PBD를 사용흐卜여, 현장조건에서의 통수능 평가를 실시하였다 단일코어 이중코어 PBD 모두 하모니카형 코어 구조이며, 이중코어의 경우 단일코어에서 사용된 코어가 이중으로 겹쳐진 형태로 구성되어 있다.
- 본 연구의 대상은 부산 신항만 북컨테이너 터미널 시험시공 현장으로 연약지반의 두께가 40m에서 50m에 이르는 대심도 현장이다. 따라서 일반적인 연약지반 개량 시공현장에 비해 PBD 타설 심도가 깊어 높은 횡 방향 토압이 발생하는 현장특성 때문에 토압으로 인한 PBD 의 통수능 감소를 연구대상으로 하였다.
- 현장계측과 실내시험용 시료채취는 부산 신항만 북 컨테이너 터미널의 시험 시공현장에서 수행되었다. 시험 시공현장은 총 3개의 구간으로 이 중 한 구간에 대해 단일코어 PBD를, 두 구간에는 이중코어 PBD를 설치하였으며, 각 구간의 점토층에서 PBD 시공 전 비교란 시료를 채취하여 기본토성시험과 CRS 압밀시험을 실시하였다.
데이터처리
- 구간 2와 구간 3에서 각 층에 층별 침하계를 설치하였으며 각층의 침하량을 ILLICON 해석에서 계산된 층별 침하량과 비교하여 그림 14와 그림 15와 같은 결과를 얻었다. 구간 2의 깊이 0.
성능/효과
- (3) 실제 시험시공 현장의 압밀거동과 수치해석 결과에서, 총 침하량 값에 있어 실제 계측값과 유사함을 보이고 있어 본 연구대상지반에서 ILLICON 프로그램이 압밀해석에 적용성이 있다고 판단된다.
- (4) 배수재의 통수능에 따른 압밀거동 해석에서는 침하량 해석 결과에서, 개량 델프트 시험에서 산정한 배수재의 통수능(구간 2어서 q=30cn?/sec, 구간 3어서 qDcm’/sec)값에서는 차이를 보이지 않고 있으며, 통 수능을 지속적으로 감소시켜 두 구간 모두 l.Ocm'/sec 까지 감소하였을 때 침하속도에서 차이가 발생하였다.
- 1 조건에서 40일간 통수능을 측정하였다. 또한 대심도 현장 조건에서의 통 수능 감소 현상을 모사하기 위하여 500kPa의 높은 구속압을 적용하여 시험을 수행하였다 그림 10(a)에서 이중코어 PBD는 100시간 정도까지 통수능이 크게 감소하고 이후에는 통수능 감소가 적 었으며, 단일코어 PBD는 24시간 정도까지 통수능이 크게 감소하고 이후에는 통 수능 감소가 적게 발생하였다. 이중코어 PBD가 단일코어 PBD에 비하여 시간에 따른 통수능의 감소량은 컸다.
- 이중코어 PBD가 단일코어 PBD에 비하여 시간에 따른 통수능의 감소량은 컸다. 그러나 그림 10(b)에서 초기 통수능으로 정규화한 통 수능 그래프를 보면 통수시험 후 비교적 초반부인 200시간 이내에서는 단일코어 PBD 통수능 감소가 크게 발생하였고, 400에서 500시간 범위에서는 초기 통수능에 대한 두 PBD 통수능 감소 정도가 비슷하였다.
- Ocm'/sec까지 줄인 경우에 침하속도 차이를 확인할 수 있었다. 이는 앞서 해석에 적용된 단일코어 PBD와 이중코어 PBD의 통 수능 값 3Ocm3/sec와 40cn?/sec에 비흐卜여 매우 작은 값으로 두 종류의 PBD 모두 대심도에서 적용할 수 있는 충분한 여유 통수능을 가지고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 Hansbo(1997)가 언급한 바와 같이 일반적으로 사용되어지는 배수재들은 충분한 통수능을 유지하며, 배수저항을 무시할 수 있다는 내용에 부합된다.
- 3을 각각 적용하여 통 수능 시험을 수행하여 그림 7과 같은 결과를 얻었다. 각구속압 조건에서 동수경사가 증가하면 통수능은 감소하고, 동수경사 증가로 인한 통수능 감소 정도는 동수 경사 0.1에서 0.2사이의 감소폭이 0.2에서 0.3에서 통 수능 감소 폭보다 크게 측정되었다. 또한 일정 동수경사 조건에서는 구속압이 증가할수록 통수능이 감소하였고, 이중코어 PBD 통수능과 단일코어 PBD 통수능을 비교하여 보면, 이중코어 PBD의 단면적이 더 크므로 동일한 구속압과 동수경사가 적용될 때, 이중코어 PBD의 통수 능이 더 크게 측정되었다.
- 개량 델프트 시험결과 모든 경우에서 단일코어 PBD보다이중코어 PBD의 통수능이 크며, 특히 높은 구속압에서도 이중코어 PBD가 단일코어 PBD보다 뛰어난 배수 능력을 보였다. 따라서 실내시험 결과로 미루어 대심도 지반에서도 이중코어 PBD가 단일코어 PBD 보다 높은 배수능력을 보일 것으로 예상된다.
- 결과 1에서와 같이 개량 델프트 시험에서는 이중코어 PBD가 단일코어 PBD 보다 높은 통수능 값을 측정되었으나, 결과 2에서는 현장 계측값에서 차이가 나타나지 않았고, 이는 결과 4에서 보듯이 실제 배수재를 통한 배수량이 배수재 자체의 통수능의 1/10-1/100 정도라는 사실에 기인한다. 따라서 배수재의 통수능이 배수량에 비해 상당히 큰 값을 보유하는 경우에는 전체 압밀 속도에 영향을 미치지 않음을 판단할 수 있으며, 단일코어 PBD만으로도 충분한 통수능력을 유지하며 대심도 연약지반 개량이 가능할 것으로 예상된다.
- 03m 정도 크게 계산되었다. 계측값과 수치해석의 층별 침하량은 총 침하량 경우에 비해서 결과가 다소 차이를 보임을 알 수 있다.
- 036m까지 침하되었다. 구간 2, 구간 3 의 계측결과와 ILLICON 프로그램의 해석결과가 총 침하량의 경우 매우 유사함을 보이며, 본 시험 시공현장에서의 비교 결과에서는 총침하량 산정의 경우 Ⅱ.
- 구간 2의 깊이 0.0m에서 5.0m 구간에 대한 침하량은 630일 기준으로 5.749m 발생하였고, ILLICON 수치해석을 통해 얻어진 침하량은 6.334m로 수치해석에서의 침하량이 약 0.6m 크게 산정되었다. 깊이 35.
- 1m 크게 산정되어졌다. 깊이 25.0m에서 30.0m 구간에서의 침하량은 0.806m로 계측되었으며, ILLICON 수치해석에서의 침하량은 1.01 Im로 계측값보다 약 0.2m 크게 계산되 었다. 깊이 35.
- 6m 크게 산정되었다. 깊이 35.0m에서 40.0m 구간에서 발생한 침하량은 계측값은 630일에 0.401m를 기록했고, ILLICON에서의 침하량은 0.339m 로 상부층과는 반대로 계측값이 0.06m 정도 큰 침하량을 보여준다. 구간 3에서는 깊이 0.
- 그림 9는 시간에 따른 통수능 변화를 초기 통수능으로 정규화한 그래프이다. 동일한 구속압 조건에서 이중코어 PBD의 통수 능이 단일코어 PBD보다 약 40%에서 50% 정도 컸으며, 이중코어 PBD의 초반 통수능이 단일코어 PBD에 비하여 완만하게 감소하는 경향을 보인다. 그리고 구속압에 따른 통 수능은 이중코어 PBD의 경우 300kPa과 500kPa 구속압에서의 통수능 차이가 lOOkP과 300kPa 통수능 차이보다 컸다.
- 기인한다. 따라서 배수재의 통수능이 배수량에 비해 상당히 큰 값을 보유하는 경우에는 전체 압밀 속도에 영향을 미치지 않음을 판단할 수 있으며, 단일코어 PBD만으로도 충분한 통수능력을 유지하며 대심도 연약지반 개량이 가능할 것으로 예상된다.
- 개량 델프트 시험결과 모든 경우에서 단일코어 PBD보다이중코어 PBD의 통수능이 크며, 특히 높은 구속압에서도 이중코어 PBD가 단일코어 PBD보다 뛰어난 배수 능력을 보였다. 따라서 실내시험 결과로 미루어 대심도 지반에서도 이중코어 PBD가 단일코어 PBD 보다 높은 배수능력을 보일 것으로 예상된다.
- 또한 일정 동수경사 조건에서는 구속압이 증가할수록 통수능이 감소하였고, 이중코어 PBD 통수능과 단일코어 PBD 통수능을 비교하여 보면, 이중코어 PBD의 단면적이 더 크므로 동일한 구속압과 동수경사가 적용될 때, 이중코어 PBD의 통수 능이 더 크게 측정되었다. 또한 구속압이 lOOkPa에서 500kPa로 증가할 때 이중코어 PBD는 50%정도 단일코어 PBD는 45%정도 통수능 감소가 발생하였다. 그러나 구속압이 300kPa에서 500kPa로 증가할 때 이중코어 PBD 는 10%정도, 단일코어 PBD는 20%정도 통수능 감소가 발생하였다.
- 3에서 통 수능 감소 폭보다 크게 측정되었다. 또한 일정 동수경사 조건에서는 구속압이 증가할수록 통수능이 감소하였고, 이중코어 PBD 통수능과 단일코어 PBD 통수능을 비교하여 보면, 이중코어 PBD의 단면적이 더 크므로 동일한 구속압과 동수경사가 적용될 때, 이중코어 PBD의 통수 능이 더 크게 측정되었다. 또한 구속압이 lOOkPa에서 500kPa로 증가할 때 이중코어 PBD는 50%정도 단일코어 PBD는 45%정도 통수능 감소가 발생하였다.
- 본 연구에서 계측된 침하량은 모래매트 포설 후 130 일 이후부터 측정한 값으로 계측기 설치 전 130일 동안의 침하량은 측정할 수가 없었다. 따라서 계측 이전 130 일 침하량을 ILLICON 수치해석을 통하여 구하고, 해석된 침하량을 130일의 실제 지반 침하량으로 간주하여 누적한 계측 침하량과 수치해석 결과를 비교 분석하였다.
- 그러나 구속압이 300kPa에서 500kPa로 증가할 때 이중코어 PBD 는 10%정도, 단일코어 PBD는 20%정도 통수능 감소가 발생하였다. 이중코어 PBD는 300kPa 이상의 높은 구속압에서 통수능 감소가 작으며, 대심도의 높은 구속압에서 이중코어 PBD 통수성능이 단일코어 PBD에 비하여 우수한 것으로 나타났다.
- 총 지표 침하량의 경우 그림 13과 같이 구간 2에서는 단일코어 PBD 설치일인 120일에 침하량이 0.99m에서부터 6.43m까지 시간에 따른 침하량을 보여주고, 구간 3에서는 이중코어 PBD 설치일인 130일에 침하량이 0.169m 에서 시작하여 5.036m까지 침하되었다. 구간 2, 구간 3 의 계측결과와 ILLICON 프로그램의 해석결과가 총 침하량의 경우 매우 유사함을 보이며, 본 시험 시공현장에서의 비교 결과에서는 총침하량 산정의 경우 이러한 결과는 Hansbo(1997)가 언급한 바와 같이 일반적으로 사용되어지는 배수재들은 충분한 통수능을 유지하며, 배수저항을 무시할 수 있다는 내용에 부합된다. 특히, 이중코어 PBD뿐만 아니라 단일코어 PBD도 본 시험시공 현장과 같은 대심도 연약지반 개량에 별다른 PBD 성능저하 없이 사용이 가능함을 보여준다.
- LICON 프로그램에서의 배수재 단면적과 투수계수는 초기값으로 결정되어 해석도중 변하지 않으므로 현장상태를 정확히 모사하는데 한계가 있다. 해석한 결과, 단일코어 및 이중코어 PBD의 투수계수를 감소시켜 초기 통 수능을 10cn?/sec까지 줄이더라도 전체 침하 거동에는 영향을 미치지 않았으나, 다만 통수능을 l.Ocm'/sec까지 줄인 경우에 침하속도 차이를 확인할 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.