연직배수재가 설치된 연약지반 상에 도로성토를 실시할 경우 연약지반에 측방유동이 발생될 지 여부를 예측할 수 있는 방법이 제안되었다. 이 측방유동예측법을 조사하기위해 연직배수공법을 적용하여 지반개량공사가 실시된 연약지반 상에 도로성토가 시공된 우리나라 서해안과 남해안 지역 연약지반에서 계측관리가 실시된 13개 현장 200개 측점의 현장계측자료를 수집 분석하였다. 수평배수재를 설치한 연약지반에서 수평변위와 사면안전율과의 관계를 조사할 경우는 연약지반의 지표면수평변위량 보다는 지중최대수평변위량을 적용하는 것이 바람직하였다. 성토사면의 사면안전율이 1.4 이상이면 대부분의 연약지반 최대수평변위는 50mm 이하로 발생되었고 사면안전율이 1.2 이하이면 대부분의 최대수평변위는 100mm 이상으로 발생되었다. 최대수평변위량이 50mm 이하로 발생하면 전단변형이 발생하지 않았으므로 측방유동이 발생할 우려가 없는 안전한 현장으로 판단된다. 반면에 최대수평변위량이 100mm 이상으로 크게 발생하는 현장에서는 전단파괴가 발생할 가능성이 있다고 판단된다. 이런 현장에서는 즉각 대책을 강구한 후 성토를 계속함이 바람직하다고 판단된다. 또한 연직배수재를 설치한 연약지반에서 안정수가 3.0이하이고 지지안전율이 1.7 이상이면 안전한 성토시공이 가능하며 안정수가 4.3 이상이고 지지안전율이 1.2 이하이면 연약지반에 전단변형의 발생은 물론이고 전단파괴의 가능성까지도 예상된다.
연직배수재가 설치된 연약지반 상에 도로성토를 실시할 경우 연약지반에 측방유동이 발생될 지 여부를 예측할 수 있는 방법이 제안되었다. 이 측방유동예측법을 조사하기위해 연직배수공법을 적용하여 지반개량공사가 실시된 연약지반 상에 도로성토가 시공된 우리나라 서해안과 남해안 지역 연약지반에서 계측관리가 실시된 13개 현장 200개 측점의 현장계측자료를 수집 분석하였다. 수평배수재를 설치한 연약지반에서 수평변위와 사면안전율과의 관계를 조사할 경우는 연약지반의 지표면수평변위량 보다는 지중최대수평변위량을 적용하는 것이 바람직하였다. 성토사면의 사면안전율이 1.4 이상이면 대부분의 연약지반 최대수평변위는 50mm 이하로 발생되었고 사면안전율이 1.2 이하이면 대부분의 최대수평변위는 100mm 이상으로 발생되었다. 최대수평변위량이 50mm 이하로 발생하면 전단변형이 발생하지 않았으므로 측방유동이 발생할 우려가 없는 안전한 현장으로 판단된다. 반면에 최대수평변위량이 100mm 이상으로 크게 발생하는 현장에서는 전단파괴가 발생할 가능성이 있다고 판단된다. 이런 현장에서는 즉각 대책을 강구한 후 성토를 계속함이 바람직하다고 판단된다. 또한 연직배수재를 설치한 연약지반에서 안정수가 3.0이하이고 지지안전율이 1.7 이상이면 안전한 성토시공이 가능하며 안정수가 4.3 이상이고 지지안전율이 1.2 이하이면 연약지반에 전단변형의 발생은 물론이고 전단파괴의 가능성까지도 예상된다.
Some methods were proposed to predict lateral flow due to embankments for road constructions on soft grounds, in which vertical drains were placed. In order to investigate the prediction methods of lateral flow, 200 field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at western...
Some methods were proposed to predict lateral flow due to embankments for road constructions on soft grounds, in which vertical drains were placed. In order to investigate the prediction methods of lateral flow, 200 field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at western and southern coastal areas of the Korean Peninsula were analyzed. For analyzing the relationship between the safety factor of embankment slope and the horizontal displacement in soft grounds where horizontal drain mats were placed, it was reliable to apply the maximum horizontal displacement in soft ground instead of the horizontal displacement at ground surface. The maximum horizontal displacement was developed less than 50mm in fields where the safety factor of slope was more than 1.4, while the one was developed more than 100mm in fields where the safety factor of slope was less than 1.2. In safe fields where the maximum horizontal displacement were developed within 50mm, lateral flow would not happen since shear deformation was not appeared. On the other hand, shear failure would happen in the fields where the maximum horizontal displacement were developed more than 100mm. In such fields, embankments might be continued after some appropriate countermeasures should be prepared. Safe embankments can be performed on soft grounds, in which the stability number is less than 3.0 and the safety factor for bearing is more than 1.7. However, if the stability number is more than 4.3 and the safety factor for bearing is less than 1.2, shear deformation would begin and even shear failure would happen.
Some methods were proposed to predict lateral flow due to embankments for road constructions on soft grounds, in which vertical drains were placed. In order to investigate the prediction methods of lateral flow, 200 field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at western and southern coastal areas of the Korean Peninsula were analyzed. For analyzing the relationship between the safety factor of embankment slope and the horizontal displacement in soft grounds where horizontal drain mats were placed, it was reliable to apply the maximum horizontal displacement in soft ground instead of the horizontal displacement at ground surface. The maximum horizontal displacement was developed less than 50mm in fields where the safety factor of slope was more than 1.4, while the one was developed more than 100mm in fields where the safety factor of slope was less than 1.2. In safe fields where the maximum horizontal displacement were developed within 50mm, lateral flow would not happen since shear deformation was not appeared. On the other hand, shear failure would happen in the fields where the maximum horizontal displacement were developed more than 100mm. In such fields, embankments might be continued after some appropriate countermeasures should be prepared. Safe embankments can be performed on soft grounds, in which the stability number is less than 3.0 and the safety factor for bearing is more than 1.7. However, if the stability number is more than 4.3 and the safety factor for bearing is less than 1.2, shear deformation would begin and even shear failure would happen.
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문제 정의
본 연구를 수행하기위해 도로성토가 시공된 우리나라 서해안과 남해안 지역 연약지반에서 계측관리가 실시된 13개 현장 200개 측점의 현장계측자료를 수집 분석하여 연직배수재와 수평배수재가 설치된 연약지반의 측방유동예측법을 조사하고자한다. 즉 연직배수공법을 적용하여 지반개량 공사가 실시된 연약지반 현장으로 동남해안지역의 양산, 울산, 김해, 밀양의 네 곳과 서남해안지역의 영암, 광양, 여수의 세 곳, 서해안지역의 김포, 영종, 경인고속도로, 청라, 논산, 군산의 여섯 곳에 대해 연약지반의 측방유동량과 지반특성, 도로성토규모 등의 자료를 연계 분석한다.
우선 본 연구에서는 연약지반의 수평변위량과 성토사면의 사면안전율과의 관련성을 조사하는 방법으로 측방유동 가능성을 검토해본다.
이에 본 연구에서는 연직배수재와 수평배수재가 설치된 연약지반에서 도로성토로 인한 연약지반의 새로운 측방유동판정법을 확립 제안함을 연구목적으로 한다.
제안 방법
연직배수공법으로 P.V.D.(P.B.D.)공법을 적용하였고 이 P.B.D.를 시공한 후 PP mat와 수평배수층을 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
연직배수공법으로 P.V.D.(plastic drain)공법을 적용하였고 이 plastic drain을 시공한 후 PP mat와 Sand mat를 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
도로성토가 시공된 우리나라 서해안과 남해안 지역 연약지반에서 계측관리가 실시된 13개 현장 200개 측점의 현장계측 자료를 수집 분석하여 연직배수재가 설치된 연약지반의 수평변위량을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구에서 분석한 13개 연약지반현장은 지역적 위치에 따라 그림 5에서 보는 바와 같이 동남해안지역, 서남해안지역, 서해안지역의 총 세 지역으로 분류하였으며 이들 지역의 연약지반 특성은 다음과 같다.
연직배수공법으로 P.V.D.(plastic drain)공법과 쇄석말뚝공법을 병행 적용하였고 이후 PET mat와 쇄석말뚝을 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
이 그림 속에는 연직배수재가 설치된 현장에서 계측한 지중 최대수평변위량을 그림 8에서 검토한 바와 같이 50mm와 100mm를 기준으로 세 그룹으로 구분하여 도시하였다.
즉 연직배수공법을 적용하여 지반개량 공사가 실시된 연약지반 현장으로 동남해안지역의 양산, 울산, 김해, 밀양의 네 곳과 서남해안지역의 영암, 광양, 여수의 세 곳, 서해안지역의 김포, 영종, 경인고속도로, 청라, 논산, 군산의 여섯 곳에 대해 연약지반의 측방유동량과 지반특성, 도로성토규모 등의 자료를 연계 분석한다.
대상 데이터
동남해안지역에서는 그림 5에서 보는 바와 같이 양산, 울산, 김해, 밀양 지역 4곳의 연약지반 현장을 대상으로 선정하였다. 이 지역은 주로 낙동강 유역권으로 퇴적층이 두껍게 분포되어 있다.
서남해안지역은 그림 5에서 보는 바와 같이 영암, 광양, 여수의 3개 지구 연약지반현장을 대상으로 하였다.
서해안지역은 그림 5에서 보는 바와 같이 김포, 영종도, 경인고속도로, 인천, 논산, 군산의 6개 지구의 연약지반현장을 대상으로 하였다.
성능/효과
3. 연약지반에 발생한 최대수평변위량이 50mm 이하인 현장에서는 전단변형이 발생하지 않으므로 측방유동이 발생할 우려가 없다고 판단된다. 반면에 연약지반의 최대수평변위량이 100mm 이상으로 크게 발생하는 현장에서는 전단파괴가 발생 후에도 수평변위가 계속 발생하므로 측방유동이 발생할 가능성이 크다고 판단된다.
이들 결과를 종합해 보면 연약지반의 최대수평변위는 사면안정성과 긴밀한 관계가 있음을 알 수 있다. 특히 제 I구역과 제 III구역의 경우는 각각 최대수평변위가 50mm 이하인 경우와 100mm 이상인 경우로 확연히 구분되므로 시공 중 측정되는 수평변위의 값을 관찰하므로서 도로성토의 안정성을 판단할 수 있을 것으로 생각된다.
후속연구
그러나 안정수가 4.3 이상으로 산정되는 제 III 구역으로 분류되면 연약지반에 전단변형의 발생은 물론이고 전단파괴의 가능성까지도 예측되므로 연약지반개량공법을 도입하여야하며 지반개량 후 예상되는 비배수전단강도를 적용하여 산정된 안정수가 4.3 이하가 되는지 여부를 확인할 필요가 있다.
따라서 연직배수재와 수평배수재가 설치된 연약지반에서 도로성토를 실시할 경우 연약지반에 측방유동 발생여부를 미리 예측할 수 있는 방법이 연구 제시될 필요가 있을 것이다.
2. 성토사면의 사면안전율이 1.4 이상이면서 연약지반의 최대수평변위가 50mm 이하로 발생되면 측방유동에 대하여 안전한 것으로 판단할 수 있는 반면에 사면안전율이 1.2 이하이면서 최대수평변위가 100mm 이상으로 발생되면 측방유동에 의한 피해가 발생될 것으로 판단되므로 보강대책을 마련하여야 할 것이다.
또한 지지안전율이 1.2에서 1.7 사이로 산정되어 제 II구역으로 분류되면 연약지반에 전단변형이 발생될 것이 예상되므로 현장계측관리를 통하여 관찰을 지속적으로 실시하면서 성토를 실시할 필요가 있다고 판단함이 합리적일 것이다.
마지막으로 연약지반의 최대수평변위가 대체로 50mm 이상에서 100mm 이하까지 다양하게 나타나는 제 II구역에서는 시공 시 계측관리를 통한 안정관리를 실시할 필요가 있다고 판단된다.
즉, 사면안전율이 1.4 이상이면서 최대수평변위가 50mm 이하로 발생되면 측방유동에 대하여 안전한 것으로 판단할 수 있는 반면에 사면안전율이 1.2 이하이면서 최대수평변위가 100mm 이상으로 발생되면 측방유동에 의한 피해가 발생될 것으로 판단되므로 보강대책을 마련하여야 할 것이다.
한편, 사면안전율이 1.2에서 1.4 사이인 경우는 수평변위의 발생량을 측정하면서 수평변위가 50mm 이하로 발생되면 제 I구역과 같이 안전하다고 판단하여 시공을 계속할 수 있고 50mm 이상 100mm 사이로 발생되면 조심하여 관찰하면서 시공을 하고 100mm이상으로 발생되면 제 III구역과 동일하게 보강대책을 마련한 후 시공을 계속함이 바람직할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
편재하중에 의하여 발생되는 연약지반의 수평변형을 지칭하는 단어는?
, 1990). 이러한 편재하중에 의하여 발생되는 연약지반의 수평변형을 측방유동 혹은 측방변형이라 부른다. 이 경우 연약지반에 도로성토하중으로 인한 측방유동이 발생하는가 여부를 사전에 예측하는 것은 연약지반 상에 도로성토 및 뒤채움을 성공적으로 실시할 수 있는가를 결정짓는데 아주 중요한 사항이 된다.
최근 측방유동판정법 적용 환경이 기존과 대비하여 달라진 점은?
이들 기존 측방유동판정법은 연약지반 처리공법이 적용되지 않은 무보강 무처리 연약지반 상에 성토를 실시한 경우를 대상으로 사면선단부 지표면수평변위를 적용하는 방법이 제안되어왔다. 그러나 최근에는 각종 연직배수재를 연약지반에 설치하고 그 위에 sand mat, PET mat, PPT mat 등의 각종 수평배수재를 포설한 후 도로성토를 하는 경우가 대부분이다. 이와 같이 연직배수재와 수평배수재를 설치한 개량 연약지반 상의 도로성토에 의한 연약지반의 거동은 무처리 무보강 연약지반에서의 거동과 상당히 다르게 나타나고 있다.
성토사면의 사면안전율에 따른 최대 수평 변위는?
수평배수재를 설치한 연약지반에서 수평변위와 사면안전율과의 관계를 조사할 경우는 연약지반의 지표면수평변위량 보다는 지중최대수평변위량을 적용하는 것이 바람직하였다. 성토사면의 사면안전율이 1.4 이상이면 대부분의 연약지반 최대수평변위는 50mm 이하로 발생되었고 사면안전율이 1.2 이하이면 대부분의 최대수평변위는 100mm 이상으로 발생되었다. 최대수평변위량이 50mm 이하로 발생하면 전단변형이 발생하지 않았으므로 측방유동이 발생할 우려가 없는 안전한 현장으로 판단된다.
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