김경업
(Department of Civil Engineering, Chosun Univ.)
,
박경호
(Head of Research Center, SOIL-ROCK E&C Co., Ltd.)
,
김대현
(Department of Civil Engineering, Chosun Univ.)
쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.
쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.
Gravel Compaction Pile (hereinafter referred to as GCP) is a ground improvement technique by packing crushed stones on fragile clay ground, pressing it, and forming stakes on the foundation. Although many researchers have analyzed stress behavior of GCP composite ground on domestic GCP technique usi...
Gravel Compaction Pile (hereinafter referred to as GCP) is a ground improvement technique by packing crushed stones on fragile clay ground, pressing it, and forming stakes on the foundation. Although many researchers have analyzed stress behavior of GCP composite ground on domestic GCP technique using laboratory experiment and field experiment, analyses of stress behavior according to the difference of stiffness of mat foundation loaded on the upper foundation of GCP composite ground have not been done actively. Therefore, this study aimed to identify the stress concentration ratio in accordance with the difference of basis stiffness by interpreting figures. To perform this, replacement ratio was changed and modelled using ABAQUS, software for finite element analysis and analyzed the stress concentration ratio, amounts of settlement, and maximum amounts of horizontal displacement of composite ground in accordance with the difference of stiffness. An analysis showed that the stress concentration ratio of rigid foundation was highly assessed than unloading of flexible foundation in case of unloading, while amounts of settlement under flexible unloading condition were slightly higher than under rigid condition. This indicates that the characteristic of stress behavior on the different stiffness of upper foundation needs to be clarified. In addition, the maximum horizontal displacement was generated in a constant level regardless of the difference of stiffness.
Gravel Compaction Pile (hereinafter referred to as GCP) is a ground improvement technique by packing crushed stones on fragile clay ground, pressing it, and forming stakes on the foundation. Although many researchers have analyzed stress behavior of GCP composite ground on domestic GCP technique using laboratory experiment and field experiment, analyses of stress behavior according to the difference of stiffness of mat foundation loaded on the upper foundation of GCP composite ground have not been done actively. Therefore, this study aimed to identify the stress concentration ratio in accordance with the difference of basis stiffness by interpreting figures. To perform this, replacement ratio was changed and modelled using ABAQUS, software for finite element analysis and analyzed the stress concentration ratio, amounts of settlement, and maximum amounts of horizontal displacement of composite ground in accordance with the difference of stiffness. An analysis showed that the stress concentration ratio of rigid foundation was highly assessed than unloading of flexible foundation in case of unloading, while amounts of settlement under flexible unloading condition were slightly higher than under rigid condition. This indicates that the characteristic of stress behavior on the different stiffness of upper foundation needs to be clarified. In addition, the maximum horizontal displacement was generated in a constant level regardless of the difference of stiffness.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이와 같이 GCP 공법에 대한 많은 연구가 진행되고 있지만, 최근 국내 연구자에 따라 다소 상이한 결과가 나타나고, 강성 차이에 대한 연구는 미흡한 실정으로 하중조건에 따른 역학적 거동은 아직 명확하게 제시되지 않았다. 따라서, 합리적인 GCP 설계법 제안을 위하여 유류탱크나 콘크리트 슬래브와 같은 강성기초와 성토체와 같은 연성기초의 차이에 대한 응력분담비, 치환율, 횡방향 변위를 분석하고자 하였다.
또한 쇄석의 횡방향 응력을 증가시켜 주변지반의 전단강도를 증진시키고 배수를 용이하게 함으로써, 압밀침하시간과 침하량 단축 등 지반의 공학적 특성개선을 목적으로 한다.
가설 설정
(1) 원지반과 GCP는 함께 침하한다.
GCP, 점토지반과 상부기초 사이의 경계조건은 각각 경계면에 대해 Tie조건을 적용하고 초기 간극수압은 0으로 분석하였으며, 지하수위는 콘크리트 기초는 하부까지, 샌드 매트는 상부까지 존재한다고 가정하고 복합지반의 응력거동을 분석하였다. 또한, 응력분담비, 침하량과 횡변위량에 대한 측정위치는 복합지반의 깊이/전체길이(z/H)로 파악하였고, 정밀한 분석을 위해 z/H는 0.
또한 GCP 복합지반을 Fig. 1(d)와 같이 축대칭 유한요소망을 사용하였으며, 복합지반의 측면은 X방향의 변위를 구속하였고, 등가원주개념의 기본 가정 사항 중 원주의 저면은 강성지반에 정착되어 있는 것을 가정하기 위해 하단면은 선단지지층까지 GCP가 관입되었음을 가정을 하여 X, Y방향의 변위를 구속하였다.
제안 방법
ABAQUS를 사용하여 Fig. 1과 같이 단일말뚝 GCP로 보강한 복합지반을 2D-축대칭으로 모델링하였다. 현장여건상 말뚝의 직경(Diameter, D)을 변화시키기는 어려워 GCP의 직경을 0.
또한 GCP의 물성치는 쇄석과 모래의 비율이 GCP는 100:0 비율의 대형직접전단시험을 통하여 구한 물성치를 사용하였다. GCP의 점착력은 실내실험결과 0으로 나타났으나 본 연구에서 사용된 ABAQUS 프로그램에서 점착력을 0으로 입력하게 되면 해석오류가 발생하기 때문에 0에 가까운 값에 대한 거동을 살피기 위해 0.1로 고정하여 해석을 수행하였다(Table 1 참조).
따라서 본 연구에서는 하중재하조건 차이에 따른 응력 거동을 분석하기 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 GCP 복합지반을 모델링하였고, 실제 강성기초를 모델링하기 위하여 복합지반 위에 콘크리트 기초를 형성하였고, 연성기초에는 샌드매트로 모델링하였다. 이에 따라 기초의 강성에 변화를 주고 저치환율(10∼30%)과 고치환율(40∼60%)에 대한 수치해석을 수행하였고, 점토지반의 침하량 및 횡방향 변위량과 GCP와 점토지반의 응력분담비를 분석하였다.
또한 말뚝길이가 말뚝 직경의 2∼3배 이상의 길이가 긴 GCP에서는 팽창파괴가 발생한다고 하였다. 따라서 본 연구의 GCP 모델링은 말뚝 직경이 0.7m, 말뚝길이 10m이므로 팽창파괴가 발생할 가능성이 있을 것으로 판단하여, GCP의 각 깊이마다 수평방향 변위를 분석하였다.
, 2008). 또한 GCP의 물성치는 쇄석과 모래의 비율이 GCP는 100:0 비율의 대형직접전단시험을 통하여 구한 물성치를 사용하였다. GCP의 점착력은 실내실험결과 0으로 나타났으나 본 연구에서 사용된 ABAQUS 프로그램에서 점착력을 0으로 입력하게 되면 해석오류가 발생하기 때문에 0에 가까운 값에 대한 거동을 살피기 위해 0.
또한 요소는 축대칭 4절점 응력-간극수압 연계요소 CAX4P(4-node biquadratic displacement, bilinear pore pressure element)를 사용하였으며, 요소의 크기는 0.1×0.1m로 하여 모델을 분석하였다.
GCP, 점토지반과 상부기초 사이의 경계조건은 각각 경계면에 대해 Tie조건을 적용하고 초기 간극수압은 0으로 분석하였으며, 지하수위는 콘크리트 기초는 하부까지, 샌드 매트는 상부까지 존재한다고 가정하고 복합지반의 응력거동을 분석하였다. 또한, 응력분담비, 침하량과 횡변위량에 대한 측정위치는 복합지반의 깊이/전체길이(z/H)로 파악하였고, 정밀한 분석을 위해 z/H는 0.2 간격으로 분석하였다.
GCP로 개량된 연약지반은 GCP와 점토지반의 응력거동 변화에 따라 응력분담현상이 나타나고 침하량 및 수평방향 변위의 변화가 나타난다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 치환율을 다르게 설정하고, 하중재하조건의 차이에 따라 응력분담비, 치환율, 최대 수평방향 변위를 분석하였다. 이러한 분석결과는 단일말뚝에 대해서만 수치해석을 진행한 연구이므로 추후 다양한 연약지반에 대한 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
복합지반의 초기 유효응력은 깊이에 따라 증가하지만 상재하중이 재하된 후 말뚝의 연직응력과 지반의 과잉간극수압에 의해 재하압력에 지지하며, 압밀이 진행됨에 따 라 과잉간극수압이 소산되므로 응력집중현상이 발생되어 GCP로 유효응력의 증가가 이루어진다. 본 연구에서는 응력집중현상을 파악하기 위해 하중재 하방법, 치환율에 따른 응력분담비를 수치해석으로 분석 하였다.
상부기초의 하중재하조건에 따라 복합지반의 침하특성을 파악하기 위해 강성기초와 연성기초를 구별하여 성토 하중 3단계 적용하고 분석하였다.
이에 따라 기초의 강성에 변화를 주고 저치환율(10∼30%)과 고치환율(40∼60%)에 대한 수치해석을 수행하였고, 점토지반의 침하량 및 횡방향 변위량과 GCP와 점토지반의 응력분담비를 분석하였다.
현장여건상 말뚝의 직경(Diameter, D)을 변화시키기는 어려워 GCP의 직경을 0.7m로 고정하고 지반의 크기를 치환율 10, 20, 30, 40, 50, 60%에 맞게 변화시켰으며, 재하하중은 성토 2∼3m를 고려하여 50kPa를 적용하였다.
대상 데이터
Table 1, 2와 같이 부산신항의 SCP 복합지반 설계시 적용되었던 값에서 점토지반의 물성치를 참조하여 GCP 복합지반에 사용하였으며(Busan New Port Corp., 1999), 강성인 콘크리트 기초와 연성인 샌드매트의 물성치는 선행연구에서 구한 값을 적용하였다(Yoon et al., 2008). 또한 GCP의 물성치는 쇄석과 모래의 비율이 GCP는 100:0 비율의 대형직접전단시험을 통하여 구한 물성치를 사용하였다.
이론/모형
본 연구에서는 점토지반의 거동을 잘 표현할 수 있는 Cam-clay 탄·소성 모델을 적용하고, GCP는 Mohr-coulomb, 상부기초는 탄성모델로 적용하였다.
성능/효과
(1) 응력분담비는 연성기초의 하중재하조건보다 강성기초의 재하하중 조건인 경우 상부에서의 응력분담비가 약 1.7∼3.2정도 크게 평가되었다.
(2) 전반적인 평균응력분담비 분석결과, 강성기초의 하중재하조건에서는 5.4∼9.2, 연성기초의 하중재하조건에서는 4∼6.5로 나타났으며, 치환율 10%일 때, 응력분담비의 차이는 약 2.7정도로 높게 나타났다.
(3) 하중재하조건에 상관없이 치환율이 증가할수록 침하량은 감소하는 경향이 나타나고, 최종침하량을 비교한 결과, 강성에서는 48.6mm, 연성에서는 73.4mm 감소하였다. 또한, 강성재하조건에서 최대 침하량이 65mm인 반면 연성재하조건에서의 최대 침하량은 101mm로 나타났다.
(4) 복합지반에서 GCP의 최대 수평방향 변위를 분석한 결과, 강성의 차이와 상관없이 유사한 지점인 2D∼3D 위치에서 고치환율 60%에서는 약 2.6mm로 나타났고 저치환율 10%에서는 약 70mm로 나타나 고치환율보다 저치환율에서의 최대 수평방향 변위가 더욱 뚜렷하게 발생하는 것을 확인하였다.
4(c)는 강성에 따른 침하량을 나타낸 그림이다. 강성기초와 연성기초일때 모두 치환율이 증가할수록 침하량은 감소하는 경향이 나타났다. Lee(2005)는 치환율이 증가함에 따라 상대침하량은 감소한다고 하였으며, 치환율 70%의 경우 쇄석부와 원지반부의 침하량 차이는 거의 나타나지 않는다고 판단하였다.
강성재하조건에서는 지반 상부의 응력분담비가 성토단계에 따라 증가하다 3단계에서는 약간 감소하는 경향이 나타났고, 하부에서의 응력분담비는 점차 증가하는 경향을 보였다. 연성재하조건에서는 상부에서의 응력분담비는 점차 감소하는 경향이 나타났고, 하부에서의 응력분담비는 강성조건과 마찬가지로 점차 증가하였다.
2(b)는 치환율 40%에서 강성, 연성하중에 대한 성토 1∼3단계별 응력분담비의 그림이다. 강성조건으로 하중재하시 복합지반 상부의 응력분담비가 연성조건보다 다소 높은 경향을 보였다. 강성조건의 다른 치환율에서도 마찬가지로 상부에서 응력분담비가 크게 나타났다가 하부로 갈수록 감소하는 경향이 나타났으며, 저치환율에서 고치환율로 변화할수록 상부와 하부의 격차가 크게 나타났다.
강성조건으로 하중재하시 복합지반 상부의 응력분담비가 연성조건보다 다소 높은 경향을 보였다. 강성조건의 다른 치환율에서도 마찬가지로 상부에서 응력분담비가 크게 나타났다가 하부로 갈수록 감소하는 경향이 나타났으며, 저치환율에서 고치환율로 변화할수록 상부와 하부의 격차가 크게 나타났다. 이는 강성조건과 연성조건의 강성차이로 인해 하중재하 시작과 동시에 강성조건에서 말뚝이 받는 유효응력이 증가하고, 복합지반 내 GCP 차지비율과 면적이 증가함에 따라 GCP에 작용하는 응력집중현상이 감소하므로 이러한 경향이 나타난다.
Kim(2016)은 대형직접전단시험을 통하여 쇄석과 모래의 최적배합비를 찾고, 유한요소프로그램 MIDAS Soilworks를 이용하여 내부마찰각의 변화에 따른 침하거동을 분석하였다. 대형직접전단시험 결과, 쇄석과 모래의 배합비(70:30)에서 내부마찰각이 가장 크게 나타났으며, 최적배합비는 70:30으로 확인하였다. 또한 유한요소해석 결과, 내부마찰각이 증가함에 따라 수직·수평변위가 약 2∼3배 이상 감소함을 확인하였으며, 소정의 모래를 혼합함으로써 GCP의 클로깅 현상을 방지하고 GCP의 배수성을 증가시키는 효과를 확인하였다.
이는 강성조건과 연성조건의 강성차이로 인해 하중재하 시작과 동시에 강성조건에서 말뚝이 받는 유효응력이 증가하고, 복합지반 내 GCP 차지비율과 면적이 증가함에 따라 GCP에 작용하는 응력집중현상이 감소하므로 이러한 경향이 나타난다. 또한 강성 및 연성하중재하시 성토단계가 진행될수록 복합지반 내의 응력분담비는 증가하는 경향이 나타났다.
또한 상대밀도가 증가할수록 응력집중비가 증가하는 것을 파악하였고, 복합지반의 압밀초기에서는 재하단계가 높을수록 응력분담비가 크지만 압밀이 진행될수록 그 차이가 감소하여 종료 시점에는 오히려 재하단계가 낮은 경우 응력분담비가 크게 된다고 하였다.
4mm 감소하였다. 또한 연성조건 일 때의 최대 침하량이 강성조건 일 때 보다 치환율 10%에서 36.1mm, 치환율 60%에서 11.4mm가 더 크게 발생하였다. 강성조건 일 때 보다 연성조건 일 때의 지반 침하량이 상당히 증가하기 때문에 실제 연약지반에 축조되는 성토제방, 도로 및 철도 등을 설계시 복합지반의 침하특성을 더욱 신중히 고려해야할 것으로 판단된다.
또한 유한요소해석 결과, 내부마찰각이 증가함에 따라 수직·수평변위가 약 2∼3배 이상 감소함을 확인하였으며, 소정의 모래를 혼합함으로써 GCP의 클로깅 현상을 방지하고 GCP의 배수성을 증가시키는 효과를 확인하였다.
또한 치환율이 10%에서 강성조건의 응력분담비는 연성조건 보다 약 2.7 정도 높게 나타났고, 치환율이 증가할수록 강성조건과 연성조건의 응력분담비의 차이는 점차 감소하여 치환율 60%에서는 약 1.4로 감소하였다. 이는 치환율이 증가할수록 복합지반에서 점토지반의 강도가 증가하여 기초의 강성 차이가 응력분담에 미치는 영향이 감 소하는 것으로 판단된다.
7정도로 높게 나타났다. 또한 치환율이 증가할수록 강성조건과 연성조건의 응력분담비 차이는 약 1.4정도로 감소하였다. 이는 치환율이 증가함에 따라 점토지반의 강도가 증가하여 원지반의 강성 차이가 응력분담비에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
4mm 감소하였다. 또한, 강성재하조건에서 최대 침하량이 65mm인 반면 연성재하조건에서의 최대 침하량은 101mm로 나타났다. 이는 연약지반에 축조되는 성토제방, 도로 및 철도 등을 설계시 복합지반의 침하특성을 더욱 신중이 고려해야할 것으로 판단된다.
또한, 모형지반의 상대밀도가 증가할수록 응력집중비가 증가하는 것을 파악하였고, 말뚝 중심에서 1.0D 떨어진 곳에서 깊이별 수평토압을 측정한 결과, 2.0∼2.5D에서 벌징파괴 특성을 예측하였다.
2정도 크게 평가되었다. 또한, 성토단계가 진행될수록 응력분담비는 전반적으로 증가하는 경향이 나타났다. 상부에서의 응력분담비는 강성재하 조건에서는 점차 증가하다 3단계에서는 감소하는 경향을 보였으며, 연성재하 조건에서는 성토단계에 따라 점차 감소하는 경향을 보였다.
Kim(2005)은 짧은 쇄석다짐말뚝(RAP)으로 구성된 복합지반의 실내 모형실험을 통해 모형지반의 상대밀도, 말뚝의 직경 및 길이에 따른 응력집중비 및 지중응력의 변화 특성을 분석하였다. 분석결과, 말뚝의 직경이 클수록 수평토압 증가로 인해 모형지반의 강성이 증대되고 응력집중비가 감소하는 것을 확인하였고, 말뚝의 길이가 증가할수록 응력집중비가 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 모형지반의 상대밀도가 증가할수록 응력집중비가 증가하는 것을 파악하였고, 말뚝 중심에서 1.
Choi(2013)는 지오그리드로 감싼 GCP의 응력거동 특성을 파악하기 위해 축소모형실험을 수행하였다. 분석결과, 지오그리드로 감싼 GCP의 응력분담비는 치환율이 증가함에 따라 감소하는 경향을 파악하였고, 이는 작은 재하 하중이 작용할 때 치환율의 증가로 인해 GCP가 지지할 수 있는 하중은 증가하였지만 단면적이 증가하여 GCP의 응력이 감소되었기 때문이라고 판단하였다.
또한, 성토단계가 진행될수록 응력분담비는 전반적으로 증가하는 경향이 나타났다. 상부에서의 응력분담비는 강성재하 조건에서는 점차 증가하다 3단계에서는 감소하는 경향을 보였으며, 연성재하 조건에서는 성토단계에 따라 점차 감소하는 경향을 보였다. 하부에서의 응력분담비는 모두 점차적으로 증가하였다.
Lee(2005)는 치환율이 증가함에 따라 상대침하량은 감소한다고 하였으며, 치환율 70%의 경우 쇄석부와 원지반부의 침하량 차이는 거의 나타나지 않는다고 판단하였다. 이러한 연구결과는 본 연구에서도 유사한 경향이 나타나 치환율에 따라 침하량이 감소하였으며, 고치환율에서 침하량이 현저하게 감소한 것으로 판단된다.
증가폭은 SCP로 개량된 복합지반보다 GCP로 개량된 복합지반에서 현저하게 감소한 것으로 확인하였다. 즉, 동일한 조건으로 시험한 결과, GCP로 개량된 복합지반에서 침하저감 효과가 큰 것으로 확인하였다.
(2012)은 단일말뚝을 저치환율로 개량된 지반에 대하여 1g모형시험을 실시한 결과, 압밀압력이 증가할수록 침하량은 증가 하였으나, 침하량 증가폭은 점차 감소하는 경향을 보였다. 증가폭은 SCP로 개량된 복합지반보다 GCP로 개량된 복합지반에서 현저하게 감소한 것으로 확인하였다. 즉, 동일한 조건으로 시험한 결과, GCP로 개량된 복합지반에서 침하저감 효과가 큰 것으로 확인하였다.
치환율에 따른 최대 침하량 분석결과, 강성조건에서 치환율 10% 경우 65.1mm로 나타났고, 치환율이 증가할수록 감소하여 치환율 60%에서 16.5mm로 나타나 48.6mm 감소하였다. 연성조건에서는 치환율 10%의 경우 101.
후속연구
4mm가 더 크게 발생하였다. 강성조건 일 때 보다 연성조건 일 때의 지반 침하량이 상당히 증가하기 때문에 실제 연약지반에 축조되는 성토제방, 도로 및 철도 등을 설계시 복합지반의 침하특성을 더욱 신중히 고려해야할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 단일말뚝의 경우, 하나의 복합지반에 대해 분석한 결과로 추후 다양한 점토지반에서 상부기초의 강성차이에 대한 응력거동 분석을 파악하여 강성의 차이에 대한 응력거동특성을 명확히 파악하여 국내 연약지반개량에 적용해야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 치환율을 다르게 설정하고, 하중재하조건의 차이에 따라 응력분담비, 치환율, 최대 수평방향 변위를 분석하였다. 이러한 분석결과는 단일말뚝에 대해서만 수치해석을 진행한 연구이므로 추후 다양한 연약지반에 대한 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
GCP로 개량된 복합지반에서는 기초 강성의 차이와 상관없이 유사한 지점에서 최대 수평방향 변위가 발생하였으며, 기초 강성의 차이에 예민하지 않는 것으로 판단된다. 추후 연약지반의 강도 차이에 의한 최대 수평방향 변위와 지지력에 대한 연구를 진행하여 벌징파괴에 대한 명확한 규명이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쇄석다짐말뚝이란?
쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다.
GCP공법의 핵심은?
연약지반 위에 건설공사가 진행되면 지반을 개량하게 되는데, 이와 같이 GCP로 개량된 지반을 복합지반이라 하며, 치환율과 내부마찰각, 주변지반의 강도에 의해 설계된다. GCP공법의 핵심은 지반개량 목표에 부합되는 적절한 치환율을 결정하는 데 있으나, 신뢰성 있는 설계지침이 제시되지 못하고 있는 실정이다. 또한 국내 GCP 공법은 모래다짐말뚝(Sand Compaction Pile, 이하 SCP) 설계법을 도입하여 GCP와 점토지반이 받는 응력비인 응력분담비 산정시 설계자의 경험에 의존하여 시공의 불확실성으로 전단 및 팽창파괴 등이 빈번히 발생하고 있다.
GCP공법의 목적은?
GCP공법은 연약한 점토지반이나 느슨한 사질토지반에쇄석 또는 자갈을 적절한 상대밀도로 다지고 압입하여 원지반에 말뚝기초를 형성하는 공법이다. 또한 쇄석의 횡방향 응력을 증가시켜 주변지반의 전단강도를 증진시키고배수를 용이하게 함으로써, 압밀침하시간과 침하량 단축 등 지반의 공학적 특성개선을 목적으로 한다. 그러나 연약지반에서는 지지력 부족이나 과도한 압밀침하 등 문제점이 빈번히 발생하고 있다.
참고문헌 (25)
Aboshi, H., Ichimoto, E., Enoki, M. and Harada, K. (1979), "The Composer, a Method to Improve Characteristics of Soft Clays by Inclusion of Large Diameter Sand Columns", Proceeding of International Conference on Soil Reinforcement, Paris, France, Vol.1, pp.211-216.
Bae, W. S., Kim, J. W. and Kwon, Y. C. (2007), "Finite Element Analysis for The Effects on The Stiffness of The Embankment and Sandmat on The Deformation Property and The Safety of Road Embankment", International journal of safety. Vol.22, pp.57-65.
Barksdale, R. D. and Bachus, R. C. (1983), "Design and Construction of Stone Column", Georgia Institute of Technology, Atlanta, Vol.1.
Busan New Port Corp. (1999), Report of North Container Terminal, pp.6.50-6.59.
Choi, J. W. (2013), "Characteristics of Geogrid-encased Stone Column", Sungkyunkwan University, Master Thesis.
Chun, B. S., Choi, H. S. and Lee, Y. H. (2000), "A Study on Bearing Capacity Characteristics of Gravel Piles", Journal of The Civil Engineering Conference Contents, Vol. 2000, pp.493-496.
Goughnour R. R. and Bayuk A. A. (1979), "A Field Study of Long-Term Settlement of Loads Supported by Stone Columns in Soft Ground", Proceedings, International Conference on Soil Reinforcement: Reinforced Earth and Other Techniques, Vol. 1 Paris: 279-286.
Greenwood, D. A. (1970), "Mechanical Improvement of Soil below Ground Surface", Proceeding of Ground Engineering Conference, Institute of Civil Engineers, pp.9-20.
Greenwood, D. A. (1970), "Mechanical Improvement of Soil below Ground Surface", Proceeding of Ground Engineering Conference, Institute of Civil Engineers, pp.9-20.
Heo, Y., Zheong, Z., Lee, C. K. and Ahn, K. G. (2006), "Centrifuge Modeling on Displacement Shapes of Composite Ground Improved by SCP and GCP", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.7, No.5, pp.57-66.
Jeong, G. S., Park, B. S., Lee, J. H. and Yoo, N. J. (2005), "Centrifuge Model Experiments of Footing Behavior on Layered Sandy Soil", Korean Society of Civil Engineers, Vol. 25, No.1, pp.27-34.
Kim, K. M. (2005), The Characteristics of Bearing Capacity of Rammed Aggregate Pier in Cohesionless Soils, Hanyang University, Ph. D. Thesis.
Kim, M. S. (2016), The Behavior of Soft Ground Reinforced with Granular Compaction Pile, Chosun University, Master Thesis.
Lee, C. H., Lim, H. D. and Lee, W. J. (2005), "Finite Element Analysis of GCP Ground with Replacement Ratio", Korean Society of Civil Engineers.
Lee, M. H. (2004), A Study on the Load Support Mechanism and Stress Distribution Characteristic of Crushed-Stone Compaction Piles, Busan University, Ph. D. Thesis.
Moon, I. J., Yoo, W. K. and Kim, B. I. (2012), "A Study on the Settlement and Bearing Capacity of the SCP, GCP Method with Low Replacement Ratio by 1g Model Tests", Journal of The Civil Engineering Conference Contents, Vol. 2012, No.10, pp.1187-1190.
Nagahara, H., Fujiyama, T., Ishiguro, T. and Ohta, H. (2004), "FEM Analysis of High Airport Embankment with Horizontal Drains", Geotextiles and Geomembranes, Vol.22, pp.49-62.
Priebe, H. (1976), "Estimating Settlements in a Gravel Column Consolidated Soil", Die Bautechnik 53, pp.160-162.
Shin, H. M. and Lee, J. H. (2007), Reinforced Concrete, Dongmyeongsa, pp.15-18.
Song, M. G., Bae, W. S. and Ahn, H. Y. (2011), "Centrifugal Model Test on Stress Concentration Behaviors of Composition Ground under Flexible/Stiff Surcharge Loading", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.12, No.6, pp.5-15.
Yoo, C. S., Song, A. R., Kim, S. B. and Lee, D. Y. (2007), "Finite Element Modeling of Geogrid-Encased Stone Column in Soft Ground", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.23, No.10, pp.133-150.
Yoon, I. S., Lee, J. Y., Cho, B. Y. and Kim, Y. G. (2008), "Time Evolution of Water Permeability Coefficient of Carbonated Concrete", Journal of The Annual Research Conference in Fall 2008 Contents.
Yoon, J. S. (2007), Evaluation of Behavior Characteristics on Granular Compaction Piles with Foundation Stiffness, Hongik University, Ph. D. Thesis.
You, S. G. (2003), "Experimental Study on Stress Behavior of Composition Ground Improved by Sand Compaction Piles with Low Replacement Area Ratio", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.19, No.5, pp.253-261.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.