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문제 정의
- 하지만, 선행압밀응력 결정을 위한 시험으로는 일반적으로 표준압밀시험을 이용하는 방법과 CRS 방법 및 ROWE 시험법이 있지만, CRS 시험방법을 제외한 모든 시험방법은 시험기간이 상당히 소요된다는 단점을 가지고 있으며, 시료의 교란에 의한 영향이 크게 작용하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 지역별 선행압밀응력을 서해안과 남해안으로 구분하여 분포특성을 파악하고, 일축압축강도와의 상관관계식 결과와 선행연구자들의 제안식과 비교하여 적용성을 확인하였다.
제안 방법
- 기존 연구자들이 제안한 선행압밀응력 결정방법은 간극비와, 배수거리, 응력과 관련된 방법으로 제안되어 있다. 기존 연구자들의 선행압밀응력 결정방법에 응력을 이용한 측면에서 볼 때, 물리적 특성 또는 깊이에 따른 예측보다는 실내 실험실에서 가장 쉬운 방법으로 구할 수 있는 일축압축강도를 결과를 이용하여 선행압밀응력을 예측하는 것이 가능할 것으로 사료되어 본 연구에 적용하였다.
- 서･남해안 선행압밀응력 특성과 일축압축강도와 선행압밀응력의 상관관계를 분석하여, 선행 연구자들의 제안식과 비교하여 적용성을 평가하였다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
- 선행압밀응력 분포 특성은 서해안 (경기, 충남, 전북, 전남서해)과 남해안 (전남남해, 경남)으로 구분하여 분석하였다. 분석에 사용된 자료는 2006년부터 2014년까지의 각종 국내턴키 및 설계 용역 결과들을 취합한 Kim (2015)의 연구 자료를 사용하였다.
- 해성점토와 같은 연약지반과 관련된 연구는 Terzaghi (1925)에 의해 1차 압밀이론이 제안된 이래 많은 연구가 활발히 진행되었다. 수많은 연구자들에 의해 각종시험 결과로부터 압밀정수를 결정하는 경험식들을 제안하거나 해성점토의 공학적 특성에 대한 연구를 수행하였다. 특히, 선행압밀응력에 대한 연구는 실내 및 현장 시험결과를 바탕으로 특성을 분석하는 등 수많은 연구가 진행되었다.
대상 데이터
- 선행압밀응력 분포 특성은 서해안 (경기, 충남, 전북, 전남서해)과 남해안 (전남남해, 경남)으로 구분하여 분석하였다. 분석에 사용된 자료는 2006년부터 2014년까지의 각종 국내턴키 및 설계 용역 결과들을 취합한 Kim (2015)의 연구 자료를 사용하였다.
- 분석에 사용된 자료는 총 482개로 서해안은 CL (166), CH (135), 남해안은 CL (44), CH (137)구분하여 분석하였으며, 물리적 특성시험과 역학적 시험 (일축압축강도, 삼축 (UU), 표준압밀)을 모두 실시한 결과들만 선택 분류한 것이다.
- 일축압축강도를 이용한 선행압밀응력 적용성을 평가하기 위하여 서해안 및 남해안 상관식과 선행 연구자들의 제안식 결과와 비교하였다. 적용성 평가를 위해 비교한 자료는 전남 여수 신북항 (2014)과 경기 인근지역 (2015) 조사 자료로 본 연구에서 분석한 자료에는 포함되지 않은 자료로 현장 적용가능성을 평가하였다.
데이터처리
- 일축압축강도를 이용한 선행압밀응력 적용성을 평가하기 위하여 서해안 및 남해안 상관식과 선행 연구자들의 제안식 결과와 비교하였다. 적용성 평가를 위해 비교한 자료는 전남 여수 신북항 (2014)과 경기 인근지역 (2015) 조사 자료로 본 연구에서 분석한 자료에는 포함되지 않은 자료로 현장 적용가능성을 평가하였다.
성능/효과
- 1. 서해안과 남해안 지역의 선행압밀응력은 깊이에 따라 증가하는 경향을 보이고 있지만, 일부 점토는 물리적 특성 또는 깊이와는 무관하며, 일축압축강도의 크기에 비례하여 비배수 전단강도와 선행압밀응력도 같은 경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 3. 일축압축강도를 이용한 선행압밀응력은 서해안 16.8 %, 남해안 0.7 %로 나타났으며, Casagrande의 선행압밀응력 산정방법 20 %의 오차보다 작은 것으로 나타나 표준압밀 실험 전 선행압밀응력 추정이 가능할 것으로 사료된다.
- 4. 일축압축강도를 이용한 서해안 선행압밀응력의 오차가 더 큰 이유는 전남 서해지역과 남해지역의 점토광물이 유사한 특성을 보이기 때문인 것으로 사료되므로 지역별 구분이 필요한 것으로 사료된다.
- 깊이에 따른 물리적 특성은 함수비와 액성한계가 높을수록 강도가 작은 것이 일반적이지만, 서해안과 남해안의 일부점토는 물리적 특성과는 무관하게 일축압축강도가 작거나 큰 경우 비배수 전단강도와 선행압밀응력도 같은 경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 깊이에 따른 분산범위를 파악하기 위하여 CL과 CH의 추세선을 중심으로 ±100 kPa의 점선으로 표현한 결과, CH가 평균보다 다소 넓게 분포하여 분산정도가 더 큰 것을 알 수 있지만, ±100 kPa 범위 안에서 크게 차이가 없이 분포하는 것을 알 수 있었다.
- 깊이에 따른 분산범위를 파악하기 위하여 CL과 CH의 추세선을 중심으로 ±100 kPa의 점선으로 표현한 결과, CL에서 평균보다 다소 넓게 분포하여 분산정도가 더 큰 것을 알 수 있지만, ±100 kPa 범위에서 크게 차이가 없이 분포하는 것을 알 수 있었다.
- 서해안 지역의 흙의 종류별 선행압밀응력 결정계수 r2=0.590 ~ 0.691의 보통의 상관성을 보이는 것으로 나타났으며, 남해안 지역의 흙의 종류별 선행압밀응력 결정계수 r2=0.678 ~ 0.716로 서해안 지역보다는 다소 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다.
- Table 5는 Table 2의 연구자들이 제안한 방법으로 추정한 선행압밀응력 산정결과와 기울기를 나타낸 것이다. 선행 연구자들의 제안방법으로 선행압밀응력 산정 결과 실제 값보다 작게 평가되는 것으로 나타났으며, Tavenas가 제안한 방법의 선행압밀응력 오차가 가장 작다고 하였다. 특히, 표준압밀시험을 통한 선행압밀응력을 산정하는데 가장 많이 사용하는 Casagrande 방법의 경우 20 % 이상 작게 산정되는 것을 감안한다면 U.
- 8은 Table 3에서 제안한 일축압축강도를 이용하여 선행압밀응력을 추정한 것이며, Table 4는 선행압밀응력 추정결과를 상호 비교한 것이다. 일축압축강도를 이용한 선행압밀응력 산정결과 표준압밀시험을 통한 선행압밀응력보다 서해안의 경우 16.8 % 작게 산정되었으며, 남해안의 경우 0.7 % 작게 추정되어 미 공병단 제안식 보다는 서해안에서 다소 큰 오차를 보이고 있지만, 일축압축강도를 이용하여 압밀시험 전 개략적인 선행압밀응력 추정이 가능할 것으로 보인다.
후속연구
- NAVY. (1982)와 본 연구에서 제안한 일축압축강도를 이용한 방법의 적용이 가능할 것으로 사료된다. Cho et al.
- (2012)는 점토광물 함량과 일라이트의 특성만을 가지고 고려할 때 황해 남동 이질대의 남쪽지역 (남해안)과 북쪽 지역 (서해안)에 분포하는 해양퇴적물은 거의 차이가 없는 비슷한 특성을 가지고 있는 것으로 판단하였다. 이러한 특성을 고려하지 못하고 본 연구에서는 일축압축강도를 이용한 서해안 제안식에 전남 서해지역의 강도특성을 포함하고 있어 오차를 더욱 크게 발생시킨 것으로 사료된다. 따라서, 서해안과 남해안 자료를 구분하여 분석 시 고려할 필요가 있을 것으로 사료된다.
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