현장에서 널리 활용하고 있는 침하예측기법으로는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법 등이 있다. 이들 기존 침하예측법은 최종침하량 예측이 최종 성토단계가 완료된 이후 가능하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 기존 예측법의 단점을 보완할 수 있는 새로운 침하량 예측법(SPSFC: Settlement Prediction for Staged Filling Construction)을 제안하였다. 이 방법은 연약지반에서 성토 완료 후뿐만 아니라, 초기 성토단계에서 단계성토별 시간-침하곡선을 예측할 수 있다. SPSFC법을 검증하기 위해 연약지반 개량을 위한 배수공법이 적용된 낙동강 하구 지역 두 개 현장에서 계측된 자료를 이용하여 기존 예측기법과 함께 SPSFC법으로 장래침하량을 예측하였다. 비교 결과, SPSFC법으로 예측된 침하량이 기존 예측법과 비교해서 신뢰성이 있음을 확인하였다. 또한 SPSFC법으로 초기 성토 단계에서 침하계측자료를 분석하여 예측에 필요한 지반상수를 구하고 이것을 이용하여 나머지 단계 성토 시 발생할 시간-침하량 곡선을 도시하였다. SPSFC법으로 예측된 침하량이 계측치와 잘 일치하는 것으로 나타나 SPSFC법으로 초기 성토단계의 침하계측 값만을 가지고 장래 침하량 예측이 가능함을 확인하였다.
현장에서 널리 활용하고 있는 침하예측기법으로는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법 등이 있다. 이들 기존 침하예측법은 최종침하량 예측이 최종 성토단계가 완료된 이후 가능하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 기존 예측법의 단점을 보완할 수 있는 새로운 침하량 예측법(SPSFC: Settlement Prediction for Staged Filling Construction)을 제안하였다. 이 방법은 연약지반에서 성토 완료 후뿐만 아니라, 초기 성토단계에서 단계성토별 시간-침하곡선을 예측할 수 있다. SPSFC법을 검증하기 위해 연약지반 개량을 위한 배수공법이 적용된 낙동강 하구 지역 두 개 현장에서 계측된 자료를 이용하여 기존 예측기법과 함께 SPSFC법으로 장래침하량을 예측하였다. 비교 결과, SPSFC법으로 예측된 침하량이 기존 예측법과 비교해서 신뢰성이 있음을 확인하였다. 또한 SPSFC법으로 초기 성토 단계에서 침하계측자료를 분석하여 예측에 필요한 지반상수를 구하고 이것을 이용하여 나머지 단계 성토 시 발생할 시간-침하량 곡선을 도시하였다. SPSFC법으로 예측된 침하량이 계측치와 잘 일치하는 것으로 나타나 SPSFC법으로 초기 성토단계의 침하계측 값만을 가지고 장래 침하량 예측이 가능함을 확인하였다.
Settlement prediction has been conducted using Hyperbolic, Hoshino, and Monden methods, etc in the fields. These methods are only able to predict settlement after finishing the final filling stage. A new method is proposed to make up for such a weak point. This method was named as SPSFC (Settlement ...
Settlement prediction has been conducted using Hyperbolic, Hoshino, and Monden methods, etc in the fields. These methods are only able to predict settlement after finishing the final filling stage. A new method is proposed to make up for such a weak point. This method was named as SPSFC (Settlement Prediction for Staged Filling Construction) method, which can be able to predict the settlement both the final filling stage and the staged filling from the initial filling stage in soft ground. To verify the applicability of the SPSFC method, firstly. The settlement predicted by the existed methods are compared with that obtained by the SPSFC method. The comparison results indicate the SPSFC has enough reliability to use for prediction of settlement. Secondly. by analyzing the settlement data measured during the initial filling stage, the soil parameters which need to predict the settlement are obtained by the SPSFC method. Then using the obtained soil parameters the time-settlement curve is predicted and compared. The predicted settlement is well matched with the measured one. From the study, the SPSFC method can be possible to predict settlement during the staged filling with only the initial settlement data.
Settlement prediction has been conducted using Hyperbolic, Hoshino, and Monden methods, etc in the fields. These methods are only able to predict settlement after finishing the final filling stage. A new method is proposed to make up for such a weak point. This method was named as SPSFC (Settlement Prediction for Staged Filling Construction) method, which can be able to predict the settlement both the final filling stage and the staged filling from the initial filling stage in soft ground. To verify the applicability of the SPSFC method, firstly. The settlement predicted by the existed methods are compared with that obtained by the SPSFC method. The comparison results indicate the SPSFC has enough reliability to use for prediction of settlement. Secondly. by analyzing the settlement data measured during the initial filling stage, the soil parameters which need to predict the settlement are obtained by the SPSFC method. Then using the obtained soil parameters the time-settlement curve is predicted and compared. The predicted settlement is well matched with the measured one. From the study, the SPSFC method can be possible to predict settlement during the staged filling with only the initial settlement data.
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문제 정의
본 연구에서는 기존 침하예측법의 단점을 보완하여 최종성토 완료 후뿐만 아니라 초기 성토단계에서도 침하량을 예측할 수 있는 SPSFC(Settlement Prediction for Staged Fill Construction)법을 제시하였다. 제안된 SPSFC법의 검증을 위해 연약지반 처리를 위해 연직배수공법이 적용된 낙동강하구 지역 2개 현장의 계측된 결과를 이용하였다.
본 연구에서는 배수재가 시공된 연약지반에서 성토에 따른 침하량을 예측할 수 있는 수평배수이론이 적용된 SPSFC법을 제안하였다. 제안된 방법은 낙동강 하구 지역에 위치하는 두 개 지역에서 침하계측자료를 사용하여 1) 최종침하량 산정과 2) 초기 단계성토 단계에서 침하량 예측을 통해 검증이 실시되었다.
제안 방법
본 연구에서는 배수재가 시공된 연약지반에서 성토에 따른 침하량을 예측할 수 있는 수평배수이론이 적용된 SPSFC법을 제안하였다. 제안된 방법은 낙동강 하구 지역에 위치하는 두 개 지역에서 침하계측자료를 사용하여 1) 최종침하량 산정과 2) 초기 단계성토 단계에서 침하량 예측을 통해 검증이 실시되었다.
제안된 SPSFC법의 검증을 위해 연약지반 처리를 위해 연직배수공법이 적용된 낙동강하구 지역 2개 현장의 계측된 결과를 이용하였다. 검증은 먼저 기존 침하 예측기법 및 SPSFC법으로 산정된 최종침하량의 상호 비교･분석을 통해 SPSFC법의 침하량 예측 적용 가능성을 알아보았다. 이후 초기 성토단계에서 계측된 침하량 자료를 이용하여 SPSFC법으로 역해석 지반정수를 재산정하여 단계성토에 따른 시간-침하량 곡선을 예측하고, 최종 단계의 침하량을 예측하였다.
검증을 위해 현재 많이 사용되고 있는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법으로 최종침하량을 예측하고 그 결과를 SPSFC법으로 산정된 결과와 서로 비교하였다. 기존 침하량 예측법을 적용하는데 있어 본 연구에서는 계측 데이터인 시간-침하량 곡선을 반복적인 비선형회귀를 통하여 계수 a, b를 결정하여 사용하였다. 기존에는 시간-침하량 곡선을 축 변환을 통하여 선형 회귀 분석을 통해 계수 a, b를 결정하고 최종침하량을 산정하는 방법을 사용하였으나 최근에는 최종침하량 산정에서 a, b를 비선형회귀로 분석된 값을 사용하고 있는 실정이다.
두 번째 검증단계에서는 초기 성토단계에서 계측된 시간침하량 데이터를 SPSFC법으로 분석하여 지반정수를 산정하여 다음 단계성토 시 발생할 시간-침하량 곡선을 도시하여 최종침하량을 예측하였다. 즉 제안된 SPSFC법이 초기 성토단계에서도 장래 침하량 예측이 가능함을 확인하는 것이다.
미음지구에서 계측된 시간-침하량 곡선에 대하여 각종 침하량 예측기법을 통해 침하량을 총 9구역에 대해 산정하였다. Fig.
1에서 충분히 확인하였다. 본 장에서는 SPSFC법의 가장 큰 장점인 기존 예측법들로는 재현하기 어려운 초기 단계성토 시 발생된 시간-침하량 곡선을 이용한 다음 단계성토 시 발생할 시간-침하량 곡선의 예측이다. 초기 단계성토에서의 시간-침하량 자료를SPSFC법으로 분석하여 지반정수를 산정하여 침하량을 예측하는 것이다.
검증은 먼저 기존 침하 예측기법 및 SPSFC법으로 산정된 최종침하량의 상호 비교･분석을 통해 SPSFC법의 침하량 예측 적용 가능성을 알아보았다. 이후 초기 성토단계에서 계측된 침하량 자료를 이용하여 SPSFC법으로 역해석 지반정수를 재산정하여 단계성토에 따른 시간-침하량 곡선을 예측하고, 최종 단계의 침하량을 예측하였다. 즉 제안된 SPSFC법이 초기 성토단계에서도 장래 침하량 예측이 가능함을 확인하는 것이다.
화전지구에서 계측된 시간-침하량 곡선에 대하여 각종 침하량 예측기법을 통해 침하량을 총 30구역에 대해 산정하였다. Fig.
대상 데이터
본 연구에서는 기존 침하예측법의 단점을 보완하여 최종성토 완료 후뿐만 아니라 초기 성토단계에서도 침하량을 예측할 수 있는 SPSFC(Settlement Prediction for Staged Fill Construction)법을 제시하였다. 제안된 SPSFC법의 검증을 위해 연약지반 처리를 위해 연직배수공법이 적용된 낙동강하구 지역 2개 현장의 계측된 결과를 이용하였다. 검증은 먼저 기존 침하 예측기법 및 SPSFC법으로 산정된 최종침하량의 상호 비교･분석을 통해 SPSFC법의 침하량 예측 적용 가능성을 알아보았다.
데이터처리
첫 단계는 SPSFC법이 다른 기존 침하량 예측법처럼 사용이 가능한지 검증하는 단계이다. 검증을 위해 현재 많이 사용되고 있는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법으로 최종침하량을 예측하고 그 결과를 SPSFC법으로 산정된 결과와 서로 비교하였다. 기존 침하량 예측법을 적용하는데 있어 본 연구에서는 계측 데이터인 시간-침하량 곡선을 반복적인 비선형회귀를 통하여 계수 a, b를 결정하여 사용하였다.
성능/효과
12∼Fig. 18의 결과를 종합해 보면 화전지구에서 얻은 결론과 같이 제안된 SPSFC법이 다른 기존의 침하예측법과 비교 시 충분한 신뢰성을 가지고 있어 SPSFC법으로 최종침하량를 예측하는데 큰 문제가 없음을 알 수 있다.
3∼Fig. 9의 결과를 종합해 보면 제안된 SPSFC법이다른 기존의 침하예측법과 비교 시 충분한 신뢰성을 가지고 있음을 알 수 있다. 즉 이것은 SPSFC법으로 최종침하량을 예측하는데 큰 문제가 없음을 의미하는 것이다.
Fig. 18에서 RMSE 값은 Monden법, Hyperbolic법, SPSFC법, Hoshino법 순으로 각각 0.15, 0.33, 0.61, 4.22로 산정되었으며, Hoshino법을 제외한 다른 방법들은 RMSE 값들의 차이가 작아 각 방법들 간의 최종침하량 예측에는 미비한 영향을 줄 것으로 판단된다.
SPSFC법은 RMSE 값이 Moden법과 Hyperbolic법 보다 다소 크게 나타났다. SPSFC법의 RMSE 값을 실제 침하량으로 환산하면 매우 작은 값으로 최종침하량 예측에는 미비한 영향을 줄 것으로 판단된다. Hoshino법에 의한 값은 비교가 어려울 정도로 커 그림에서 “↑”와 같이 표기하였다.
대상 지역에서 계측된 시간-침하량 곡선에 대하여 각종 예측기법을 통해 산정된 최종 침하량에 대해 상대적인 비교 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. SPSFC법이 Hyperbolic법과 Monden법에 비해 최종침하량을 작게 예측하나 각 방법 간의 상관성이 신뢰할 수 있는 범위에 분포하고 있어 최종침하량 예측에 SPSFC법을 사용 가능함을 확인하였다.
기존의 예측법으로 재현하기 어려운 단계성토에서 발생되는 시간-침하량 곡선을 SPSFC법을 사용하여 초기 성토단계의 침하를 분석하여 시간-침하량 곡선을 산정한 결과, SPSFC법으로 산정된 시간-침하량 곡선은 현장 계측치와 대체로 잘 일치하는 결과들을 보였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때, SPSFC법에 의한 단계성토별 시간-침하량 곡선 예측이 현장 시공관리에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.
기존의 예측법으로 재현하기 어려운 단계성토에서 발생되는 시간-침하량 곡선을 SPSFC법을 사용하여 초기 성토단계의 침하를 분석하여 시간-침하량 곡선을 산정한 결과, SPSFC법으로 산정된 시간-침하량 곡선은 현장 계측치와 대체로 잘 일치하는 결과들을 보였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때, SPSFC법에 의한 단계성토별 시간-침하량 곡선 예측이 현장 시공관리에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.
제안된 SPSFC법의 적용성은 4.1.1에서 충분히 확인하였다. 본 장에서는 SPSFC법의 가장 큰 장점인 기존 예측법들로는 재현하기 어려운 초기 단계성토 시 발생된 시간-침하량 곡선을 이용한 다음 단계성토 시 발생할 시간-침하량 곡선의 예측이다.
이후 초기 성토단계에서 계측된 침하량 자료를 이용하여 SPSFC법으로 역해석 지반정수를 재산정하여 단계성토에 따른 시간-침하량 곡선을 예측하고, 최종 단계의 침하량을 예측하였다. 즉 제안된 SPSFC법이 초기 성토단계에서도 장래 침하량 예측이 가능함을 확인하는 것이다.
81로 산정되어, RMSE 값이 작을수록 신뢰도가 높다는 것을 의미한다. 화전지구의 경우 Monden법이 가장 신뢰도가 높은 것으로 평가되었다. SPSFC법은 RMSE 값이 Moden법과 Hyperbolic법 보다 다소 크게 나타났다.
후속연구
따라서 연약지반 개량 현장의 효율적 시공 관리를 위해서는 최종 성토고 조건이 아닌 초기 성토단계에서 계측된 자료를 이용하여 다음 단계성토에 따른 침하량을 예측할 수 있는 방법이 필요하다. 만약 단계성토에 따른 정확한 침하량 예측이 가능하면 성토기간, 성토고 등을 효과적으로 조정하여 합리적인 시공관리가 가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현장에서 널리 활용하고 있는 침하예측기법으로는 무엇이 있는가?
현장에서 널리 활용하고 있는 침하예측기법으로는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법 등이 있다. 이들 기존 침하예측법은 최종침하량 예측이 최종 성토단계가 완료된 이후 가능하다는 단점을 가지고 있다.
SPSFC법의 특징은?
본 연구에서는 기존 침하예측법의 단점을 보완하여 최종성토 완료 후뿐만 아니라 초기 성토단계에서도 침하량을 예측할 수 있는 SPSFC(Settlement Prediction for Staged Fill Construction)법을 제시하였다. 제안된 SPSFC법의 검증을 위해 연약지반 처리를 위해 연직배수공법이 적용된 낙동강하구 지역 2개 현장의 계측된 결과를 이용하였다.
Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법 등의 기존 침하예측기법의 단점은?
현장에서 널리 활용하고 있는 침하예측기법으로는 Hyperbolic법, Hoshino법, Monden법 등이 있다. 이들 기존 침하예측법은 최종침하량 예측이 최종 성토단계가 완료된 이후 가능하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 기존 예측법의 단점을 보완할 수 있는 새로운 침하량 예측법(SPSFC: Settlement Prediction for Staged Filling Construction)을 제안하였다.
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