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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다양한 지층을 대상으로 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 대형동적콘관입시험 결과를 이용하여 동적콘관입저항특성 및 표준관입시험 결과와의 상관성을 분석하였다.
- 본 연구는 대형 동적콘관입시험기를 이용하여 표준관입 시험과의 상관성을 평가하기 위하여 수행되었으며, 그 결과를 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 기존 연구결과와 동일한 조건에서 비교하기 위하여 에너지 효율을 고려하지 않은 동적콘관입시험과 표준관입시험 값을 적용하였다.
- 비교된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값은 동일한 위치에서 실시된 실험 결과로 심도별로 약 2,000여 개의 자료를 대상으로 하였다. 또한 심도, 토질종류 및 퇴적특성에 따른 분석은 에너지효율을 고려한 보정값을 이용하여 분석하였으며, 동일한 조건에서의 비교를 위하여 기존에 제안된 관계식과의 비교 시에는 에너지효율을 고려하지 않은 실험결과를 이용하였다.
- 이를 위하여 총 20개 현장에서 실시된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값을 비교･분석하였다. 비교된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값은 동일한 위치에서 실시된 실험 결과로 심도별로 약 2,000여 개의 자료를 대상으로 하였다.
- 이에 흙의 성인에 따라 매립토, 퇴적토 및 붕적토로 분류하여 N′d값과 N′값의 상관성을 분석하였으며, 그 결과는 Fig. 5～7과 같다.
대상 데이터
- 이를 위하여 총 20개 현장에서 실시된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값을 비교･분석하였다. 비교된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값은 동일한 위치에서 실시된 실험 결과로 심도별로 약 2,000여 개의 자료를 대상으로 하였다. 또한 심도, 토질종류 및 퇴적특성에 따른 분석은 에너지효율을 고려한 보정값을 이용하여 분석하였으며, 동일한 조건에서의 비교를 위하여 기존에 제안된 관계식과의 비교 시에는 에너지효율을 고려하지 않은 실험결과를 이용하였다.
- 표준관입시험 저항값과 동적콘관입시험 저항값의 상관성을 분석하기 위하여 총 8개 지역 20개 현장에서 동일한 위치에서 실시된 표준관입시험값과 동적콘관입시험값 2,000여 개를 분석하였다.
데이터처리
- 따라서 시험결과를 이용한 회귀분석한 결과와 기존 이론식을 이용한 상관관계의 비교를 실시하였으며 그 결과는 Fig. 13, 14와 같다.
- 수정변환계수의 차이는 미소하나 토질 종류에 따른 N′d 값과 N′값의 상관성은 의미가 있으므로 토질을 점성토, 사질토, 자갈로 크게 분류하여 회귀분석을 실시하였으며, 그 결과는 Fig. 9～11과 같다.
이론/모형
- )을 이용하였다. 시험값의 보정은 에너지 효율 및 로드 길이에 대한 보정을 실시하였으며 동적콘관입험과 표준관입시험이 동일한 시험방식임을 감안하여 동적콘관입시험값 역시 표준관입시험의 보정방법에 준하여 실시하였다(Webster et al., 1992).
성능/효과
- (1) 전체토층에 대한 수정변환계수(N′d/N′)를 산정한 결과 평균 1.21로 나타났으며, 변환계수는 토질종류, 퇴적 특성 및 심도에 따라서도 다른 분포를 보임에 따라 이용 시 토질, 퇴적이력, 심도 등을 종합적으로 고려하여야 하는 것으로 나타났다.
- (2) 심도 및 토질종류에 따라 수정변환계수를 평가한 결과 심도가 깊을수록 수정변환계수가 커지며, 점성토보다는 모래나 자갈층에서 수정변환계수가 크게 평가되는 것으로 나타났다.
- (3) 실험결과를 이용하여 산정된 변환계수는 기존 이론식 중 Muromachi와 Morita의 제안식과 비교적 유사한 경향을 보였으며, 그 외 다른 제안식 보다는 작게 분포하는 것으로 나타남에 따라 Nd/N값을 이용할 경우 기존 제안식보다 작게 평가할 것을 추천한다.
- (6)과 같으며 N′d값이 다른 지층에 비해 비교적 크게 평가되었으며, 이는 붕적층 구성이 자갈 등 불규칙하게 지층이 구성됨에 따라 다소 크게 평가된 것으로 판단된다(Fig. 6).
- 따라서 토질종류에 따른 수정변환계수는 큰 변화는 없지만, 세립의 점토보다는 모래나 자갈층에서 다소 크게 평가 되는 것으로 나타났으며, 이와 같은 경향은 기존의 연구결과와 일치하는 것으로 나타났다. 단, 자갈층의 경우 자갈 입자의 불규칙한 분포로 인하여 표준편차가 0.
- 따라서 퇴적이력에 따른 수정변환계수는 붕적토에서 가장 크게 평가되었으며 매립토에서 가장 낮게 평가되었다. 퇴적토는 평균값에 근접한 것으로 분석되었는데 이는 매립 토에 비해 붕적토층이 느슨한 특성을 보이는 것에 기인하는 것으로 판단된다.
- 값과 N값의 관계식이 변화하는 것으로 나타나 변환식 산정 시 심도를 고려하여야 하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 수집된 자료 전체를 심도별로 구분하여 분석한 결과 4.0 m 이하에서는 1.03 N, 4.0 m 이상에서는 1.16 N으로 이론식에 비해 실험결과가 낮게 평가되는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 수집된 자료의 분석결과 역시 지층이 조립토일수록 수정변환계수는 커지는 경향을 보였지만, 토질종류에 따라 수정변환계수는 차이는 0.02～0.03의 미소한 것으로 나타났다(Fig. 8).
- 분석결과 역시 심도에 따라 Nd값과 N값의 관계식이 변화하는 것으로 나타나 변환식 산정 시 심도를 고려하여야 하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 수집된 자료 전체를 심도별로 구분하여 분석한 결과 4.
- 사질토의 경우에는 실험을 통해 산정된 Nd/N값이 Muromachi 의 제안식과 Morita의 제안식과 비교적 유사한 경향을 보였으며, 그 외에 다른 제안식보다는 실험을 통해 산정된 Nd/N 값이 작게 분포하는 경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 심도에 따른 수정변환계수를 산정한 결과 지표면으로 부터 4.0 m 이내에서 실시된 시험의 경우 평균값은 1.12, 표준편차는 0.364이며, 지표면으로부터 4.0 m 이상에서 실시된 시험의 경우에는 평균값은 1.26, 표준편차가 0.384로 나타나 심도에 따라 수정변환계수는 변화하며, 깊은 심도에서의 수정변환계수가 낮은 심도의 수정변환계수에 비해 작은 것으로 분석되었다.
- 이들 결과를 종합해보면 매립층에 비해서 붕적층과 퇴적층에서 N′d값이 상대적으로 높게 평가되는 것으로 나타났다.
- 17과 같다. 자갈지반의 경우 역시 실험을 통해 산정된 Nd/N값이 Muromachi의 제안식과 Morita의 제안식과 비교적 유사한 경향을 보였으며, 그 외에 다른 제안식보다는 실험을 통해 산정된 Nd/N값이 작게 분포하는 경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 전체토층에 대한 회귀분석 결과 결정계수는 0.69인데 반하여 토질종류에 따른 결정계수는 0.50～0.70 사이로 자갈층을 제외하고는 상대적으로 좋은 일치성을 보이는 것으로 나타났으며 특히 점성토 및 모래층의 경우 비교적 큰 결정계수를 보임에 따라 토질종류에 따른 상관관계식의 적용이의미가 있는 것으로 분석되었다.
- 전체토층을 대상으로 수정변환계수를 산정한 후 통계처리 한 결과 Fig. 1과 같이 평균 1.18로 나타났으며, 표준편차가 0.350으로 비교적 큰 것으로 분석되었다.
- 점성토의 경우에는 Muromachi이 제안한 Nd/N식과 실험을 통해 산정된 Nd/N값이 가장 유사한 경향을 보였으며, 다른 제안자가 제안한 Nd/N 값보다는 실험을 통해 산정된 Nd /N값이 상대적으로 작은 경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 토질종류에 따른 수정변환계수 특성 중 점토층에 대한 수정변환계수는 평균 1.20, 표준편차가 0.336, 자갈층의 수정변환계수는 평균 1.23, 표준편차가 0.613, 모래의 수정변환계수는 평균 1.22, 표준편차가 0.379로 나타났다.
- 퇴적이력에 따른 수정변환계수의 분석결과 매립토에 대한 수정변환계수의 평균값은 1.14, 표준편차는 0.384이고, 붕적토에서의 수정변환계수의 평균값은 1.31, 표준편차는 0.346으로 나타났으며, 퇴적토에서의 수정변환계수의 평균값은 1.25, 표준편차는 0.379로 나타났다.
후속연구
- 표준관입시험값도 다양한 지반정수와의 상관성이 규명 되어 있으며 결과를 이용한 간이 산정식이 다양하게 제안되어 있어 동적콘관입시험값과의 상관성이 정립된다면 동적콘관입시험값의 활용을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다 (Daniel & Howie, 2003).
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