연직배수공법이 적용된 연약지반 상에 도로성토로 인한 측방유동의 특성 Characteristics of Lateral Flow due to Embankments for Road Construction on Soft Grounds Using Vertical Drain Methods원문보기
연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장의 자료를 수집하여 조사 분석을 실시하였다. 먼저 성토규모가 연약지반의 측방유동에 미치는 영향을 분석하였다. 연약층의 두께와 상대적 도로성토규모가 클수록 연약지반 속의 수평변위는 크게 발생하였다. 특히 연약지반이 두꺼우면 도로성토저면폭에 대한 연약층의 두께의 비인 상대적 성토규모도 자연 커지므로 수평변위량은 크게 발생하였다. 또한 도로성토속도가 빠르면 연약지반의 수평변위량이 크게 발생하였다. 그 밖에도 연약지반의 두께와 비배수전단강도, 지반계수 및 안정수는 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 중요한 요소로 나타났다. 즉 연약지반의 비배수전단강도와 지반계수가 작을수록 그리고 안정수가 클수록 연약지반의 최대수평변위량은 크게 발생하였다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생되지 않는 안전한 상태에서는 안정수가 3이하가 되고 지지 안전율이 1.7이상이 되었다. 그러나 연약지반 속에 전단파괴가 발생되는 불안전한 상태에서는 안정수가 5.14이상이 되고 지지안전율이 1.0이하가 되었다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생하는지 여부를 판단할 수 있는 허용최대수평변위량의 기준은 50mm로 정하는 것이 바람직하며 연약지반에 전단파괴가 발생됨이 없이 도로성토를 실시할 수 있는 연약지반의 수평변위량 기준은 100mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.
연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장의 자료를 수집하여 조사 분석을 실시하였다. 먼저 성토규모가 연약지반의 측방유동에 미치는 영향을 분석하였다. 연약층의 두께와 상대적 도로성토규모가 클수록 연약지반 속의 수평변위는 크게 발생하였다. 특히 연약지반이 두꺼우면 도로성토저면폭에 대한 연약층의 두께의 비인 상대적 성토규모도 자연 커지므로 수평변위량은 크게 발생하였다. 또한 도로성토속도가 빠르면 연약지반의 수평변위량이 크게 발생하였다. 그 밖에도 연약지반의 두께와 비배수전단강도, 지반계수 및 안정수는 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 중요한 요소로 나타났다. 즉 연약지반의 비배수전단강도와 지반계수가 작을수록 그리고 안정수가 클수록 연약지반의 최대수평변위량은 크게 발생하였다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생되지 않는 안전한 상태에서는 안정수가 3이하가 되고 지지 안전율이 1.7이상이 되었다. 그러나 연약지반 속에 전단파괴가 발생되는 불안전한 상태에서는 안정수가 5.14이상이 되고 지지안전율이 1.0이하가 되었다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생하는지 여부를 판단할 수 있는 허용최대수평변위량의 기준은 50mm로 정하는 것이 바람직하며 연약지반에 전단파괴가 발생됨이 없이 도로성토를 실시할 수 있는 연약지반의 수평변위량 기준은 100mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.
Field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at coastal area of the Korean Peninsula were analyzed to investigate the characteristics of lateral flow in soft grounds, to which vertical drain methods were applied. First of all, the effect of the embankment scale on the la...
Field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at coastal area of the Korean Peninsula were analyzed to investigate the characteristics of lateral flow in soft grounds, to which vertical drain methods were applied. First of all, the effect of the embankment scale on the lateral flow was investigated. Thicker soft soils and lager relative embankment scale produced more horizontal displacements in soft grounds. Especially, if thick soft grounds were placed, the relative embankment scale, which was given by the ratio of thickness of soft ground to the bottom width of embankments, became larger and in turn large horizontal displacement was produced. And also higher filling velocity of embankments induced more horizontal displacements in soft grounds. The other major factors affecting the lateral flow in soft ground were the thickness and undrained shear strength of soft grounds, the soil modulus and the stability number. Maximum horizontal displacement was induced by less undrained shear strength and soil modulus of soft grounds. Also more stability numbers produced more maximum horizontal displacements. When the shear deformation does not develop, the stability number was less than 3.0 and the safety factor of bearing was more than 1.7. However, if the stability number was more than 5.14 and the safety factor of bearing was less than 1.0, the unstable shear failure developed in soft ground. 50mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear deformation in soft ground, while 100mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear failure in soft ground.
Field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at coastal area of the Korean Peninsula were analyzed to investigate the characteristics of lateral flow in soft grounds, to which vertical drain methods were applied. First of all, the effect of the embankment scale on the lateral flow was investigated. Thicker soft soils and lager relative embankment scale produced more horizontal displacements in soft grounds. Especially, if thick soft grounds were placed, the relative embankment scale, which was given by the ratio of thickness of soft ground to the bottom width of embankments, became larger and in turn large horizontal displacement was produced. And also higher filling velocity of embankments induced more horizontal displacements in soft grounds. The other major factors affecting the lateral flow in soft ground were the thickness and undrained shear strength of soft grounds, the soil modulus and the stability number. Maximum horizontal displacement was induced by less undrained shear strength and soil modulus of soft grounds. Also more stability numbers produced more maximum horizontal displacements. When the shear deformation does not develop, the stability number was less than 3.0 and the safety factor of bearing was more than 1.7. However, if the stability number was more than 5.14 and the safety factor of bearing was less than 1.0, the unstable shear failure developed in soft ground. 50mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear deformation in soft ground, while 100mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear failure in soft ground.
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문제 정의
본 연구에서는 도로성토로 인한 해안지역 연약지반의 측방유동 특성을 조사하고자한다. 해안지역 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장 200개 소계측지점의 자료를 수집하여 조사․분석을 실시하였다.
즉 연약지반 상에 도로성토 시에 측정된 연약지반의 수평변위량과 성토규모와의 상관성을 조사하고 연약지반의 지지력이 성토하중과의 관계를 나타내는 지지안전율 크기에 따라 수평변위량 발생여부를 파악하고자 하였다.
제안 방법
그리고 측방유동에 영향을 미치는 요소로 연약지반의 두께와 연약지반의 비배수전단강도 및 지반계수, 안정수에 주목하여 연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동특성을 분석한다.
서남해안지역에 속하는 연약지반 현장중 대표적으로 영암지구의 연약지반에 대하여 연약층의 두께, 적용된 연직배수재, 도로성토규모를 개략적으로 도시하면 Figure 7과 같다. 연직배수공법으로 P.B.D. 공법을 적용하였고 이 P.B.D.을 시공하고 PP mat와 수평배수층을 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
서해안지역에 속하는 연약지반 현장중 대표적으로 김포지구의 연약지반에 대하여 연약층의 두께, 적용된 연직배수재, 도로성토규모를 개략적으로 도시하면 Figure 8과 같다. 연직배수공법으로 plastic drain공법과 쇄석말뚝공법을 병행 적용하였고 이후 PET mat와 쇄석말뚝을 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
동남해안지역에 속하는 연약지반 현장중 대표적으로 양산지구의 연약지반에 대하여 연약층의 두께, 적용된 연직배수재, 도로성토규모를 개략적으로 도시하면 Figure 6과 같다. 연직배수공법으로 plastic drain공법을 적용하였고 이 plastic drain을 시공하고 PP mat와 sand mat를 포설한 후 도로성토를 실시하였다.
해안지역 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장 200개 소계측지점의 자료를 수집하여 조사․분석을 실시하였다. 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 지반특성과 도로성토 규모의 관계를 조사하였다.
연직배수공법이 적용된 연약지반상에 도로성토를 실시할 경우 성토규모와 지지안전율이 연약지반의 수평 변위량에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 요소를 분석 고찰한 결과로 얻은 중요한 결론을 정리하면 다음과 같다.
대상 데이터
동남해안지역에서는 Figure 5에서 보는 바와 같이 양산, 울산, 김해, 밀양 지역 4곳의 연약지반 현장을 대상으로 선정하였다. 이 지역은 주로 낙동강 유역권으로 퇴적층이 두껍게 분포되어 있다.
본 연구에서 활용한 13개 연약지반현장 자료는 지역적 위치에 따라 Figure 5에서 보는 바와 같이 동남해안지역, 서남해안지역, 서해안지역의 총 세 지역으로 분류하였다.
서남해안지역은 Figure 5에서 보는 바와 같이 영암, 광양, 여수의 3개 지구 연약지반현장을 대상으로 하였다. 남해안은 주로 해수면의 하강 시 퇴적된 상류 사질토퇴적물로 덮여 있으나 서쪽으로 갈수록 세립퇴적물이 많으며 주로 양쯔강이 주공급원이므로 이 지역은 세립질 점성토가 두껍게 분포되어 있었다.
서해안지역은 Figure 5에서 보는 바와 같이 김포, 영종도, 경인고속도로, 인천, 논산, 군산의 6개 지구의 연약지반현장을 대상으로 하였다. 이 지역에는 중국의 황하강 및 한반도의 여러 하천에서 흘러온 세립질 퇴적물이 넓게 분포되어 있다.
본 연구에서는 도로성토로 인한 해안지역 연약지반의 측방유동 특성을 조사하고자한다. 해안지역 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장 200개 소계측지점의 자료를 수집하여 조사․분석을 실시하였다. 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 지반특성과 도로성토 규모의 관계를 조사하였다.
성능/효과
=3을 대입하면 최대수평변위는 54mm로 산정된다. 따라서 연약지반에 전단변형이 발생됨이 없이 도로성토를 실시할 수 있는 연약지반의 허용수평변위량 기준은 안정수 Ns가 3일 때 산정된 최대수평변위 54mm에 10%정도의 여유를 보아 50mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.
이는 연약지반에 최대수평변위가 114mm에 이르면 전단파괴가 발생될 수 있음을 의미한다. 따라서 연약지반에 전단파괴가 발생됨이 없이 도로 성토를 실시할 수 있는 연약지반의 수평변위량 기준은 안정수 Ns 가 5.14 일 때 산정된 최대수평변위 114mm에 10%정도의 여유를 보아 100mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.
따라서 큰 도로성토하중이 연약지반 상에 작용하여도 연약지반의 변형률이 작게 발생하므로 연약지반 속의 최대수평변위량도 작게 발생할 것이다. 따라서 지반계수가 큰 연약지반에서는 수평변위량이 작게 발생하였고 지반계수가 작은 연약지반에서는 수평변위량이 크게 발생하였다. 결국 연약지반의 지반계수도 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 중요한 요소임을 알 수 있다.
7 이상일 때 최대수평변위량은 50mm이하로 계측되었다. 따라서 최대수평변위량이 50mm이하로 발생한 경우는 연약지반속에 전단변형이 일어나지 않는 안전한 상태였다고 할 수 있을 것이다. 그러나 지지안전율 Fb가 1.
따라서 연약지반의 두께가 큰 지역일수록 측방유동이 발생될 가능성이 크므로 대비책을 보다 철저히 마련하고 도로성토시공을 할 필요가 있다. 이 결과로 부터 연약지반의 두께는 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중에 하나임을 확인할 수 있을 것이다.
Figure 9에서 보면 연약지반의 수평변위량은 A그룹의 경우가 제일 작고 C그룹의 경우가 제일 크게 발생하였음을 알 수 있다. 즉, 이 결과로부터 연약지반의 두께가 두꺼울수록 수평변위가 크게 발생한다는 경향을 확인할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장의 자료를 수집하여 연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동 특성을 조사한 결과는?
연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장의 자료를 수집하여 조사 분석을 실시하였다. 먼저 성토규모가 연약지반의 측방유동에 미치는 영향을 분석하였다. 연약층의 두께와 상대적 도로성토규모가 클수록 연약지반 속의 수평변위는 크게 발생하였다. 특히 연약지반이 두꺼우면 도로성토저면폭에 대한 연약층의 두께의 비인 상대적 성토규모도 자연 커지므로 수평변위량은 크게 발생하였다. 또한 도로성토속도가 빠르면 연약지반의 수평변위량이 크게 발생하였다. 그 밖에도 연약지반의 두께와 비배수전단강도, 지반계수 및 안정수는 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 중요한 요소로 나타났다. 즉 연약지반의 비배수전단강도와 지반계수가 작을수록 그리고 안정수가 클수록 연약지반의 최대수평변위량은 크게 발생하였다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생되지 않는 안전한 상태에서는 안정수가 3이하가 되고 지지 안전율이 1.7이상이 되었다. 그러나 연약지반 속에 전단파괴가 발생되는 불안전한 상태에서는 안정수가 5.14이상이 되고 지지안전율이 1.0이하가 되었다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생하는지 여부를 판단할 수 있는 허용최대수평변위량의 기준은 50mm로 정하는 것이 바람직하며 연약지반에 전단파괴가 발생됨이 없이 도로성토를 실시할 수 있는 연약지반의 수평변위량 기준은 100mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.
우리나라의 서해안과 남해안은 어떤 해안 형식인가?
우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 있는 반도국가이다. 특히 서해안과 남해안은 리아스식 해안으로 조성되어 있어 매립을 하여 토지로 활용할 수 있는 지역이 많다. 최근까지도 해안 매립을 활발히 실시하여 상당히 많은 토지를 조성하였고 산업단지, 주택단지 등으로 공급하여 오고 있다.
동남해안지역 연약지반은 어떻게 구성되어 있는가?
동남해안지역 연약지반은 대체로 지표로부터 매립층, 퇴적토층, 풍화대층 및 기반암층의 순으로 구성되어 있다. 퇴적토층 두께는 14~46m 정도로 두껍게 형성되어 있으며, 이 중 연약지반은 2~41m 정도이며 강 하류로 갈수록 깊어지는 경향을 보인다.
참고문헌 (14)
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