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문제 정의
- 투수계수를 직접적으로 측정히는 방법들에 비하여 압밀시험으로 산정한 투수계수는 상대적으로 신뢰성이 떨어질 가능성이 있다. 따라서 본 논문에서는 투수 계수의 절대적인 값을 제시하는 것 보다는 흙의 종류 및 심도에 따른 투수계수 분포특성 제시에 더 큰 목적이 있다. 압밀시험에서의 투수계수는 압밀계수를 이용하여 산정하게 되므로 흙의 종류별 깊이에 따른 투수계수 분포 경향은 그림 13의 압밀계수 분포경향과 유사하다.
- 따라서 송도지역에 넓게 분포하고 있는 실트층은 배수시간이 점토층에 비하여 매우 빠를 것으로 판단되므로 압밀시간 산정 시 이러한 특징을 고려해야 정확한 압밀시간을 추정할 수 있을 것으로 판단된다. 본 논문에서는 압밀계수의 변동성을 평가하기 위하여 변동계수를 산정해 보았으며, 그 결과를 표 2에 정리하였다. 송도지반의 점토와 실 트질 점토의 변동계수는 Lee 등(1983)이 제시한 압밀 계수의 변동계수 25~ 100%(표준 50%)와 유사하거나 약간 큰 것으로 나타났으나, 송도지반의 점토질 실트의 변동계수는 Lee 등(1983)이 제시한 값보다 큰 것으로 나타났다.
- 본 논문에서는 압밀층 및 배수층을 구성하고 있는 흙의 종류와 지반특성이 각각의 층 내에서 얼마나 균질한지 파악하기 위하여 콘선단저항력의 변동계수ecoefficient of variation, COV)를 산정해 보았다. 한 층 내에서 콘 선단 저항력의 변동계수가 작고 일정하다는 것은 이 지층에 동일한 강도를 보이는 흙이 분포하고 있을 가능성이 높다는 것을 의미한다.
- 본 논문에서는 압밀침하량 및 압밀시간에 영향을 미치는 압밀특성을 송도지반에서 수행된 현장 및 실내시험자료를 분석하여 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 본 논문에서는 이와 같은 압밀 및 투수특성을 송도지역에서 광범위하게 수행된 실내 및 현장시험 결과를 분석하여 평가하였다.
- 중요한 지반정수이다. 본 논문에서는 표준 압밀 시험을 이용하여 흙의 종류에 따른 투수계수를 분석하였다. 투수계수를 직접적으로 측정히는 방법들에 비하여 압밀시험으로 산정한 투수계수는 상대적으로 신뢰성이 떨어질 가능성이 있다.
제안 방법
- 그림 7에서 볼 수 있듯이 압축지수는 심도에 따라서 약간의 변화를 보이고 있으나 일반적인 시험 결과에서 크게 벗어나는 매립층의 시험결과를 제외하면 심도에 따라 거의 일정한 경향을 보여 압축지수에 대한 확률분포를 산정해 보았다. 만약, 압축지수가 심도에 따라서증가 또는 감소하는 뚜렷한 경향성을 보일 경우에는 그 경향성을 분석하여 특정 심도에서의 압축지수를 추정해야 한다.
- 5 의 범위를 보이고 있어 정규압밀 또는 약간 과압밀된 지반으로 평가되었다. 매립 전 원지반의 과압밀비를 추정하기 위해 매립 전 지반조사자료에 대한 압밀 시험 결과를 분석하였다. 분석결과 그림 8에서 볼 수 있듯이 매립 전 원지반의 과압밀비는 깊이 2m 이하에서는 3.
- 지반의 탄성계수 및 전단탄성계수는 변형률 수준에 따라서 매우 크게 변하므로 Robertson과 Campanella(1983)는 콘 주변의 복잡한 변형률 장을 고려하여 중간 응력수준의 비배수 할 선 전단탄성계수(Go)를 선택하는 것이 적절하다고 하였으며, 국내에서는 박용원 등(2003a)이 이러한 방법으로 강성지수를 산정하였다. 본 논문에서도 삼축압축시험에서 파괴점의 절반에 해당하는 응력과 그 때의 축 변형률의 비로 할선탄성계수(secant modulus, &0)를 구한 후 이할선탄성계수와 비배수전단강도의 비로 강성지수를 산정하였다. 송도지반의 강성지수는 표 2에서 볼 수 있듯이 흙의 종류에 관계없이 15~43(평균 24)의 범위를 보이는 것으로 나타났으며, 이는 박용원 등(2003a)이 서흐]] 안 지역에 대하여 제시한 강성지수의 범위 12~39(평균 27)와 장인성 등(2002)이 송도지역에 인접한 영종도에 대하여 제시한 강성지수 범위 17.
- 물리적 특성뿐만 아니라 강도특성 또한 연약지반 압밀 특성 파악에 중요하게 사용된다. 비압밀비배수시험, 일축압축시험, 현장베인시험 결과를 이용하여 점토 및 실트의 비배수전단강도를 분석하였으며, 그 결과는 그림 3과 같다. 비배수전단강도는 표고 E.
- 압밀계수는 피에조콘 소산시험뿐만 아니라 표준 압밀 시험을 이용하여 산정할 수 있으며, 본 논문에서는 송도지역에서 수행된 표준압밀시험결과를 이용하여 수직 방향 압밀계수를 깊이에 따라 산정하였다. 깊이에 따른 압밀 계수 분포 경향은 그림 13에서 볼 수 있듯이 CL, ML 모두 깊이 E.
- 압밀계수의 이방성을 평가하기 위하여 분석자료 중동 일한 위치에서 수직방향과 수평방향으로 시료를 성형한 후 압밀시험을 수행하여 각각의 방향에 대한 압밀 계수를 산정한 결과를 분석하였다. 분석결과 송도지반은 수평방향 압밀계수와 수직방향 압밀계수의 비가 약 1.
- 또한, 분석에 사용된 지반조사는 매립이 완료된 후 퇴적층과 매립층의 특성을 파악하여 도로, 가시설, 말뚝 설계를 위해 수행된 것으로, 모래다짐말뚝공법, 압밀 촉진공법, 동다짐공법 등이 적용되기 전에 수행되었다. 일반적으로 해안에서의 매립은 바다에서 이루어지는 작업 특성 때문에 정확한 단계성토높이를 파악할 수 없어 매립이 완료된 시점에 일시 성토를 수행하였다고 가정한 후 조사시점에서의 개략적인 압밀도를 추정해 보았다. 즉, 매립완료 시점부터 조사시점까지의 압밀기간과 매립 전 지반의 평균압밀계수 6.
- 전술한 바와 같이 압밀계수는 약 E.L-13m까지 심도에 따라서 거의 일정한 경향을 보이므로 CL, ML, CL과 ML 자료를 합하였을 경우에 대하여 수직방향 압밀 계수의 확률분포를 산정해 보았다. 확률분포형과 매개변수추정 방법은 압축지수에서 사용한 방법과 동일하다.
- 투수계수의 이방성을 평가하기 위하여 압밀계수 이방성 분석에서와 같이 분석자료 중 동일한 위치에서 수직 방향과 수평방향으로 시료를 성형한 후 압밀 시험을 수행하여 각각의 방향에 대한 투수계수를 산정한 결과를 비교하였다. 송도지반은 수평방향 투수계수와 수직 방향 투수계수의 브]的 /九)가 약 0.
대상 데이터
- 본 논문에서는 송도지반의 압밀층과 배수층 분포를 상세하게 분석하기 위하여 연속적인 시험자료를 얻을 수 있는 콘 관입시험과 시료를 직접적으로 확인 가능한 시추 조사자료를 사용하였다. 본 논문에서 사용한 콘관입시험은 송도지역 부지 및 기반시설 설계를 위하여 수행된 자료이며, 총 25개의 콘관입시험결과를 압밀층 및 배수층 분석에 사용하였다. 그림 4(a)는 분석대상 콘관입시험 수행 위치로 송도지역의 횡방향(A-A 단면)과 종방향(B-B 단면) 지층분포를 파악하기 위하여 선정한 시험들이며, 그림 4(b), (c)는 각각 콘관입시험의 선단저항값을 이용하여 분석한 횡방향 및 종방향의 지층분포이다.
- 예측하는데 매우 중요한 요소이다. 본 논문에서는 송도지반의 압밀층과 배수층 분포를 상세하게 분석하기 위하여 연속적인 시험자료를 얻을 수 있는 콘 관입시험과 시료를 직접적으로 확인 가능한 시추 조사자료를 사용하였다. 본 논문에서 사용한 콘관입시험은 송도지역 부지 및 기반시설 설계를 위하여 수행된 자료이며, 총 25개의 콘관입시험결과를 압밀층 및 배수층 분석에 사용하였다.
- 송도신도시 중 본 논문에서 분석한 지역은 최근 지반조사가 광범위하게 수행된 1, 3공구이다 지창열(2009)과 최현길(2009)에 따르면 송도신도시 1공구 매립공사는 1996년 11월에 시작하여 2003년 5월에 완료하였으며, 3공구 매립공사는 2001년 1월에 시작하여 2005 년 8월에 완료하였다. 본 연구에서 사용한 1공구의 지반조사 자료들은 매립완료시점으로부터 약 1년 11개월(23 개월) 후인 2005년 4월 이후에 수행된 것이며 3공구의 지반조사자료들은 매립완료시점으로부터 약 1년 4개월 (16개월) 후인 2006년 12월 이후에 수행된 결과들이다. 또한, 분석에 사용된 지반조사는 매립이 완료된 후 퇴적층과 매립층의 특성을 파악하여 도로, 가시설, 말뚝 설계를 위해 수행된 것으로, 모래다짐말뚝공법, 압밀 촉진공법, 동다짐공법 등이 적용되기 전에 수행되었다.
- 연구대상 지역인 송도신도시는 그림 1에서 볼 수 있듯이 인천광역시 연수구에 위치한 대규모 매립지로 평탄한 지형을 이루고 있으며, 북서쪽으로는 인천국제공항이, 북쪽으로는 대규모 주택단지인 청라지구가 위치하고 있다. 송도신도시 중 본 논문에서 분석한 지역은 최근 지반조사가 광범위하게 수행된 1, 3공구이다 지창열(2009)과 최현길(2009)에 따르면 송도신도시 1공구 매립공사는 1996년 11월에 시작하여 2003년 5월에 완료하였으며, 3공구 매립공사는 2001년 1월에 시작하여 2005 년 8월에 완료하였다.
데이터처리
- 본 논문에서는 확률분포형으로 정규분포, 대수 정규분포(2변수, 3변수)를 사용하였으며 매개변수 추정 방법으로는 모멘트법을 사용하였다. 압축지수의 확률분포형을 추정하기 위하여 적용한 2가지 확률분포형에 대한 적합성을 Kolmogorov-Smimov(K-S) 검정방법을 이용하여 판정하였다. 확률분포형의 적합성 판정결과 ML 만의 자료(그림 9(a))와 CL과 ML의 자료를 모두 사용하였을 경우(그림 9(c))에는 유의수준 0.
- 일반적으로 해안에서의 매립은 바다에서 이루어지는 작업 특성 때문에 정확한 단계성토높이를 파악할 수 없어 매립이 완료된 시점에 일시 성토를 수행하였다고 가정한 후 조사시점에서의 개략적인 압밀도를 추정해 보았다. 즉, 매립완료 시점부터 조사시점까지의 압밀기간과 매립 전 지반의 평균압밀계수 6.22><10%111决氐를 이용하여 시간계수를 산정하였으며 이 시간계수를 이용하여 압밀 도를 계산하였다. 그 결과 표 1에서 볼 수 있듯이매립완료 후 조사를 시작한 16~23개월 후에는 약 71~ 84% 정도 압밀이 진행된 것으로 나타났으며, 이러한 빠른 압밀속도는 인천 송도 지역의 압밀층이 순수한 점토로 구성된 것이 아니라 실트성분이 많이 포함되어 있는 실 트질 점토로 구성되어 있기 때문인 것으로 판단된다.
- 함수비와 애터버그 한계, 세립분 함유량 등의 깊이에 따른 분포경향을 분석하기 위하여 표고를 1 ~2m 간격으로 나눈 후 평균 및 표준편차를 산정하였으며, 그 결과는 그림 2와 같다. 송도지반은 준설 매립한 지역으로 매립 층과 원지반 퇴적층으로 구분될 수 있다.
이론/모형
- 이들 방법 중 Baligh와 Levadoux (1986)의 방법은 압밀계수를 과대평가하고, Torstensson (1977)의 구형 공동팽창 이론해는 압밀계수를 과소평가히는 경항을 보이는 것으로 보고되고 있다(장인성 등, 2(X)2; 박용원 등 2003b). 따라서 본 논문에서는 Roberteon 등(1992), 박용원 등(2003b), 장인성 등(2002)에 의해서가 장 적절한 현장의 수평압밀계수를 제시하는 것으로 평가된 Torsteasson(1977)의 원통형 공동팽창 이론해와 Teh와 Houlsby(1991)의 이론해를 사용하여 송도지반의 수평 방향 압밀계수를 산정하였다. 또한, 송도지반은 과입밀비(OCR)가 2 이하의 정규압밀 또는 약간 과압밀된지반으로 이론해를 사용하여 압밀계수를 평가할 경우 오차는 크지 않을 것으로 판단된다.
- 산정하는 것이다. 본 논문에서는 박용원 등(2003a)이 사용한 방법인 비 압밀 비배수삼축압축시험으로 강성지수를 산정하였다. 강성지수는 지반의 비배수 전단탄성계수와 비배수전단강도의 비(G/&)로 산정하며, 포아송비가 0.
- 만약, 압축지수가 심도에 따라서증가 또는 감소하는 뚜렷한 경향성을 보일 경우에는 그 경향성을 분석하여 특정 심도에서의 압축지수를 추정해야 한다. 본 논문에서는 확률분포형으로 정규분포, 대수 정규분포(2변수, 3변수)를 사용하였으며 매개변수 추정 방법으로는 모멘트법을 사용하였다. 압축지수의 확률분포형을 추정하기 위하여 적용한 2가지 확률분포형에 대한 적합성을 Kolmogorov-Smimov(K-S) 검정방법을 이용하여 판정하였다.
- 콘관입시험결과를 이용하여 지층 분류를 수행하기 위해 Robertson(1990)의 방법을 사용하였으며, 송도지반의 대표적인 콘관입시험결과는 그림 5와 같다. 송도지반은 그림 5에서 볼 수 있듯이 상부는 준설 매립증으로 모래 또는 실트와 점토가 섞여 있는 모래혼합층(sand mixtures) 이며, 그 하부에는 원지반 해성 퇴적층이 분포하고 있다.
성능/효과
- (1) 매립 후 송도지반의 과압밀비는 1.0~ 1.5 사이로 정규 압밀 또는 약간 과압밀된 상태로 나타났다. 또한, 매립 전 송도지반은 과압밀된 지반으로 분석되었다.
- 또한, 매립 전 송도지반은 과압밀된 지반으로 분석되었다. (2) 퇴적층의 압축지수 분석결과 CL이 평균 0.32, ML 이 평균 0.24의 값을 보이는 것으로 나타났으며, 송도지반의 물리적 특성 중 간극비와의 상관성이 가장 좋은 것으로 나타났다. 과압밀상태에서의 압밀 침하량 평가에 사용되는 재압축지수는 압축지수의 1/5-1/10 사이에 분포하는 것으로 나타났다.
- (3) 압밀속도에 영향을 미치는 압밀계수는 송도지반에 분포하는 흙의 종류에 따라서 큰 차이를 보였으며, 그 크기는 점토질 실트(clayey silt), 실트질 점토(silty clay), 점토(clay) 순으로 나타났다. 압밀계수는 깊이 E.
- (4) 깊이에 따른 투수계수 분포경향은 압밀계수와 동일한 것으로 나타났으며, 간극비 감소에 따른 투수 계수의 변화 정도를 나타내는 투수계수변화지수를 산정한 결과 CLe 0.14~0.74(평균 0.384), MLe 0.08~ 0.64(평균 0.308)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. (5) 압축지수 및 압밀계수에 대한 확률분포를 분석한 결과 압축지수는 대칭인 분포를 보이고 있어 정규분포, 대수정규분포 모두 적합한 것으로 나타났으나, 압밀계수는 왼쪽으로 치우진 분포를 보이고 있어 대수정규분포가 상대적으로 적합한 것으로 나타났다.
- 308)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. (5) 압축지수 및 압밀계수에 대한 확률분포를 분석한 결과 압축지수는 대칭인 분포를 보이고 있어 정규분포, 대수정규분포 모두 적합한 것으로 나타났으나, 압밀계수는 왼쪽으로 치우진 분포를 보이고 있어 대수정규분포가 상대적으로 적합한 것으로 나타났다.
- 이러한 지층 분포는 그림 4(b), (c)에서 볼 수 있듯이 종방향 및 횡방향 대부분의 시험결과에서 관찰된다. 그림 4(b), ©에서 약 EL-13m 상부에 분포하는 실트질 점토층은 콘선단저항값이 약 1.2MPa 이하로 측정되었으며, 이 층은 국토해양부(2008)가 콘선단저항을 기준으로 제시한 연약지반 판정기준인 1.2MPa 이하의 범위에 있는 것으로 나타났다. 따라서 약 EL-13m 상부에 분포하는 실 트질 점토층이 압밀이 발생 가능한 지반으로 판단되며, 이 층 하부에 분포하는 실트질 점토층은 콘 선단 저항값이 1.
- 매립 전 원지반이 과압밀된 상태이므로 매립에 의한 압밀 침하량을 추정하기 위해서는 과압밀지반에서의 침하량 산정식을 사용해야 할 것으로 판단되며, 매립 전의 지반을 정규압밀 지반으로 가정할 경우 침하량을 크게 평가할 가능성이 있을 것으로 판단된다. 그림 7(b)와 같이 압축지수를 CL과 M亿로 구분하여 분석한 결과 CL이 ML 보다 압축지수가 크며, CL의 경우 매립층은 평균 0.35(표준편차 0.16), 퇴적층은 평균 0.32(표준편차 0.10), ML의 경우 매립층은 평균 0.20(표준편차 0.09), 퇴적층은 평균 0.24(표준편차 0.(2)의 압축지수를 보이는 것으로 분석되었다.
- 79xl(y7cm/sec)의 범위를 보이고 있다. E.L+2- -Hm 사이에 분포하는 ML의 투수계수는 깊이에 따라서 일정한 경향을 보이고 있으며, 0.38~25.4xl0%m/sec(평균 2.86xl0-7cm/sec)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 투수계수의 변동성을 평가하기 위하여 변동계수를 산정하였으며, 산정결과를 표 4에 정리하였다.
- 24의 값을 보이는 것으로 나타났으며, 송도지반의 물리적 특성 중 간극비와의 상관성이 가장 좋은 것으로 나타났다. 과압밀상태에서의 압밀 침하량 평가에 사용되는 재압축지수는 압축지수의 1/5-1/10 사이에 분포하는 것으로 나타났다.
- 22><10%111决氐를 이용하여 시간계수를 산정하였으며 이 시간계수를 이용하여 압밀 도를 계산하였다. 그 결과 표 1에서 볼 수 있듯이매립완료 후 조사를 시작한 16~23개월 후에는 약 71~ 84% 정도 압밀이 진행된 것으로 나타났으며, 이러한 빠른 압밀속도는 인천 송도 지역의 압밀층이 순수한 점토로 구성된 것이 아니라 실트성분이 많이 포함되어 있는 실 트질 점토로 구성되어 있기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 실내시험이 현장의 압밀계수를 과소평가하는 경향과 입밀층 내에 모래층이 분포하고 있는 것을 고려한다면(그림 4~6 참조) 본 논문에서 사용한 지반조사 자료들은 대략 80% 이상 압밀이 진행된 지반의 자료일 것으로 추정된다.
- 압축지수와 간극비의 상관관계 분석 결과는 그림 11과 같으며, ML보다 CL의 압축지수가 간극비와의 상관성이 좋은 것으로 나타났다. 따라서 CLe 간극비를 이용하여 ML보다 상대적으로 신뢰성 높은 압축지수를 개략적으로 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한, 실내시험이 현장의 압밀계수를 과소평가하는 경향과 입밀층 내에 모래층이 분포하고 있는 것을 고려한다면(그림 4~6 참조) 본 논문에서 사용한 지반조사 자료들은 대략 80% 이상 압밀이 진행된 지반의 자료일 것으로 추정된다. 따라서 본 논문에서 사용한 시험 결과들은 매립 후 송도지반의 압밀특성을 나타내는 지반 정수들의 평균, 표준편차 및 분포경향 등에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.
- 2MPa 이하의 범위에 있는 것으로 나타났다. 따라서 약 EL-13m 상부에 분포하는 실 트질 점토층이 압밀이 발생 가능한 지반으로 판단되며, 이 층 하부에 분포하는 실트질 점토층은 콘 선단 저항값이 1.2MPa 이상으로 매우 견고하여 압밀이 발생하지 않는 층으로 판단된다. 압밀층 중간에는 그림 4(b), (c) 에서 볼 수 있듯이 국부적으로 모래층이 분포하고 있는 것으로 나타났다.
- 308)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 또한, CL의투수계수변화지수가 M 但의 투수계수변화지수보다 크며, 투수계수변화지수의 변동계수는 CL이 M仏보다 작은 것으로 나타났다.
- 압밀층 중간에는 그림 4(b), (c) 에서 볼 수 있듯이 국부적으로 모래층이 분포하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 압밀층 상하부에 존재하는 모래층은 국부적으로 분포하는 층이 아니라 송도지역 전체에 연속적으로 분포하며, 압밀시 배수층 역할을 할 것으로 판단된다. 따라서 송도지역에서 압밀시간을 추정할 경우에는 이 모래층을 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 34)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 피에조콘 소산시험 결과 압밀 계수의 이방성이 대략 1.62~2.58로 평가되었으며, 이는 실내시험으로 평가한 이방성보다 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 현장시험인 콘 소산 시험이송도 지반에 분포하고 있는 점토층 내의 실트와 모래층의 특성을 실내시험에 비하여 상대적으로 잘 반영했기 때문인 것으로 판단된다.
- L-7m는 퇴적층 상부에 분포하는 실 트질 점토층의 중간까지의 깊이이다. 매립층과 퇴적층 상부에 분포하는 실트 및 점토층의 비 배수 전단 강도는 평균 약 ll.0~38.7kPa으로 매우 연약~중간 정도의 강도를 보이고 있으며, 퇴적층 하부에 분포하는 실트 및 점토층의 비배수전단강도는 평균 약 22.4~62.0kPa으로중간~ 강한 정도의 강도를 보이고 있다. 시추주상도 분석 결과 송도지역에서 표고 약 E.
- 변동계수 분석 결과 그림 5 오른쪽 그래프에서 볼 수 있듯이 실트질 점토층은 비교적콘선단저항력의 변동계수가 작으며, 이는 실트질 점토층에는 대부분 실트질 점토만 분포하기 때문으로 판단된다. 모래층이 분포하는 구간의 변동계수는 실트질 점토층에 비하여 상대적으로 큰 것으로 나타났으며, 이는 모래층이 분포하는 구간에는 모래층만 분포하는 것이 아니라 모래층, 실트질 점토층이 교호하여 분포하기 때문에 실제보다 콘선단저항력의 변동계수를 과대평가하는 것으로 판단된다,
- " data-ocr-fix="">보이고 있다. 변동계수 산정결과 ML과 E.L-13~-17m 사이에 분포하는 CL층의 변동계수가 E.L-5~-13m 사이에 분포하는 CL층의 변동계수보다 상대적으로 큰 것으로 나타났으며, 이러한 경향은 피에조콘 소산시험으로 산정한 수평방향 압밀계수의 변동계수와 유사한 것으로 나타났다.
- 매립 전 원지반의 과압밀비를 추정하기 위해 매립 전 지반조사자료에 대한 압밀 시험 결과를 분석하였다. 분석결과 그림 8에서 볼 수 있듯이 매립 전 원지반의 과압밀비는 깊이 2m 이하에서는 3.4~ 9.4(평균 6.1), 2~4m에서는 0.9~4.3(평균 2.6), 4m 이상에서는 0.7~3.8(평균 2.0)의 값을 보이며, 깊이가 증가함에 따라 과압밀비는 감소하는 경향을 보이고 있다. 매립 전 원지반이 과압밀된 상태이므로 매립에 의한 압밀 침하량을 추정하기 위해서는 과압밀지반에서의 침하량 산정식을 사용해야 할 것으로 판단되며, 매립 전의 지반을 정규압밀 지반으로 가정할 경우 침하량을 크게 평가할 가능성이 있을 것으로 판단된다.
- 산정한 결과를 분석하였다. 분석결과 송도지반은 수평방향 압밀계수와 수직방향 압밀계수의 비가 약 1.08~ 1.76(평균 1.34)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 그러나 실내압밀시험은 시료의 크기가 작고 교란의 영향을 받아 정확한 압밀 및 투수특성을 평가하는데 한계가 있다.
- 따라서 실내시험은 정확한 이방성을 추정하기 어려운 단점이 있음을 주지할 필요가 있다. 분석대상 자료 중 표준 압밀 시험과 피에조콘 소산시험을 동시에 수행한 2개소의 자료에 따르면 수평방향 압밀계수와 수직방향 압밀 계수의 비가 각각 1.62, 2.58로 나타나 표준압밀시험으로 산정한 이방성보다 크게 산정되었다. 시험자료의 수가 적어 단정하기는 어려우나 피에조콘 소산시험은 현장에 존재하는 얇은 실트 및 모래층이 고려된 수평방향 압밀 계수를 평가할 가능성이 크기 때문에 피에조콘 소산 시험으로 평가한 이방성이 표준압밀시험으로 평가한 이방성보다 큰 것으로 판단된다.
- 2国n 이하 세립분 함유량은 그림 2(e)에서 볼 수 있듯이 심도가 깊어짐에 따라 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 송도지반에서는 심도가 깊어질수록 점토의 함유량이 높아지고 있으며, 이로 인해 액성한계와 소성지수가 심도가 깊어질수록 커지는 것으로 나타났다. 물리적 특성뿐만 아니라 강도특성 또한 연약지반 압밀 특성 파악에 중요하게 사용된다.
- Mesri와 Rokhsar(1974)는 지반공학적인 변형률 범위, 즉 현장에서 발생할 수 있는 변형률 범위 내에서 식 (2) 의관계를 적용할 수 있다고 하였다. 송도지반의 흙의 종류별 투수계수변화지수를 산정한 결과는 표 5와 같으며, CL이 0.17~0.74(평균 0.384), ML이 0.08~0.64(평균 0.308)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 또한, CL의투수계수변화지수가 M 但의 투수계수변화지수보다 크며, 투수계수변화지수의 변동계수는 CL이 M仏보다 작은 것으로 나타났다.
- L-13m까지는 거의 일정한 분포경향을 보이는 것으로 나타났으나, 그 하부에서는 압밀계수가 급격하게 감소하는 것으로 분석되었다. 수평방향과 수직 방향 압밀계수의 비를 실내압밀시험으로 평가한 결과 1.08~ 1.76(평균 1.34)의 범위를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 피에조콘 소산시험 결과 압밀 계수의 이방성이 대략 1.
- 0kPa으로중간~ 강한 정도의 강도를 보이고 있다. 시추주상도 분석 결과 송도지역에서 표고 약 E.L-15m 이하에는 매우 견고한 점토층이 존재하고 있는 것으로 확인되었다.
- 압밀계수 산정결과 점토질 실트(clayey silt)는 점토 (clay)와 실트질 점토(silty clay)에 비하여 압밀계수가 평균 약 14~50배 큰 것으로 평가되었으며, 이는 실트층에 점토뿐만 아니라 모래도 함께 혼재되어 있는 송도지역 지반의 특징 때문인 것으로 판단된다. 따라서 송도지역에 넓게 분포하고 있는 실트층은 배수시간이 점토층에 비하여 매우 빠를 것으로 판단되므로 압밀시간 산정 시 이러한 특징을 고려해야 정확한 압밀시간을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 현장의 압축지수를 간극비, 함수비, 애 터 버그 한계 등의 지반물성치와 비교한 결과 송도 지반 압축지수는 간극비와의 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었다. 압축지수와 간극비의 상관관계 분석 결과는 그림 11과 같으며, ML보다 CL의 압축지수가 간극비와의 상관성이 좋은 것으로 나타났다. 따라서 CLe 간극비를 이용하여 ML보다 상대적으로 신뢰성 높은 압축지수를 개략적으로 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 재압축지수는 CL, ML이 각각 평균 0.046, 0.030의 값을 보이고 있으며, CL의 재압축지수가 M亿 보다 큰 것으로 나타났다. 이는 CL이 ML에 비하여 상대적으로 소성이 크기 때문인 것으로 판단된다.
- 송도지반은 그림 5에서 볼 수 있듯이 상부는 준설 매립증으로 모래 또는 실트와 점토가 섞여 있는 모래혼합층(sand mixtures) 이며, 그 하부에는 원지반 해성 퇴적층이 분포하고 있다. 퇴적층은 상부로부터 실트질 점토 및 실트혼합층(silt clays & silt mixhires)과 모래 및 모래혼합츠sand mixtures & sands)이 교대로 분포하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 지층 분포는 그림 4(b), (c)에서 볼 수 있듯이 종방향 및 횡방향 대부분의 시험결과에서 관찰된다.
- 2%로 퇴적층보다 약 5% 정도 큰 것으로 나타났으며, 이는 매립층이 퇴적층에 비해 상재 하중이 작고 느슨하여 상대적으로 물을 많이 함유하고 있기 때문인 것으로 판단된다. 퇴적층의 평균함수비는 심도가 깊어짐에 따라 약간 감소하거나 거의 유사한 것으로 나타났다. 액성한계, 소성한계, 소성지수 등에 대한
- 투수계수의 변동성을 평가하기 위하여 변동계수를 산정하였으며, 산정결과를 표 4에 정리하였다. 표 4에서 볼 수 있듯이 대부분의 다른 시험결과들보다 큰 투수 계수를 보이고 있는 4개의 자료를 제외한 후 산정한 E.L- 5~-13m 사이에 분포하는 CL의 변동계수는 56%, ML 의 변동계수는 215%로 나타났다. 이와 같이 투수 계수의 변동계수가 큰 이유는 CL 主는 M亿로 분류되는 지반일지라도 다른 종류의 흙이 어느 정도 혼재되어 있을가능성이 높기 때문인 것으로 판단된다.
- 그림 10에서 볼 수 있듯이 재압축지수는 ML, CL의 종류와 무관하게 압축지수의 1/5~ 1/10 사이에 분포하고 있는 것으로 나타났다. 현장의 압축지수를 간극비, 함수비, 애 터 버그 한계 등의 지반물성치와 비교한 결과 송도 지반 압축지수는 간극비와의 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었다. 압축지수와 간극비의 상관관계 분석 결과는 그림 11과 같으며, ML보다 CL의 압축지수가 간극비와의 상관성이 좋은 것으로 나타났다.
후속연구
- 36) 로 Baligh와 Levadoux(1980)가 제시한 층상이 없는 지반의 값을 보이고 있다. 그러나 전술한 바와 같이 표준 압밀 시험에 의한 결과는 시료의 크기가 매우 작아 송도 현장에 실제로 존재하는 점토층 내부의 얇은 실트 및 모래층의 특성을 반영하지 못했을 가능성이 있을 것으로 판단된다. 따라서 표준압밀시험만으로 투수 계수의 이방성을 평가하는 것보다는 현장투수시험 또는 블록 샘플을 이용한 시험결과와 병행하여 최종 이방성을 평가해야 할 것이다.
- 그러나 전술한 바와 같이 표준 압밀 시험에 의한 결과는 시료의 크기가 매우 작아 송도 현장에 실제로 존재하는 점토층 내부의 얇은 실트 및 모래층의 특성을 반영하지 못했을 가능성이 있을 것으로 판단된다. 따라서 표준압밀시험만으로 투수 계수의 이방성을 평가하는 것보다는 현장투수시험 또는 블록 샘플을 이용한 시험결과와 병행하여 최종 이방성을 평가해야 할 것이다. 또한, 이러한 방법으로 투수 계수의 이방성을 평가하는 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것 O 更 파다되다
- 따라서 표준압밀시험만으로 투수 계수의 이방성을 평가하는 것보다는 현장투수시험 또는 블록 샘플을 이용한 시험결과와 병행하여 최종 이방성을 평가해야 할 것이다. 또한, 이러한 방법으로 투수 계수의 이방성을 평가하는 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것 O 更 파다되다
- 0)의 값을 보이며, 깊이가 증가함에 따라 과압밀비는 감소하는 경향을 보이고 있다. 매립 전 원지반이 과압밀된 상태이므로 매립에 의한 압밀 침하량을 추정하기 위해서는 과압밀지반에서의 침하량 산정식을 사용해야 할 것으로 판단되며, 매립 전의 지반을 정규압밀 지반으로 가정할 경우 침하량을 크게 평가할 가능성이 있을 것으로 판단된다. 그림 7(b)와 같이 압축지수를 CL과 M亿로 구분하여 분석한 결과 CL이 ML 보다 압축지수가 크며, CL의 경우 매립층은 평균 0.
- 콘 관입시험과 시추조사 결과를 종합하여 송도지역의 대표 지층분포를 나타내면 그림 6과 같다. 본 논문에서 압밀이 발생할 가능성이 있는 지반으로 분류한 실트질 점토층에는 N값이 10, 콘선단저항이 1.2MPa 이상의 견고한 점토 및 실트층과 모래층이 국부적으로 존재하므로 실제 설계시에는 이러한 층의 분포 여부를 상세하게 조사하여 설계에의 고려여부를 최종적으로 결정해야 할 것으로 판단된다.
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