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[국내논문] 현무암층 사이에 존재하는 클링커층과 퇴적층의 시멘트 그라우팅 보강에 따른 얕은 기초 거동 평가
Evaluation of Shallow Foundation Behavior on Basalt Rock Layers With Clinker and Sediment Layers Reinforced Using Cement Grouting 원문보기

한국지반신소재학회논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.18 no.3, 2019년, pp.33 - 44  

이기철 (Dept of Civil and Envirionmental Engineering, Incheon National University) ,  신현강 (Infrastructure Solution Group, Infra Division, POSCO E&C) ,  정혁상 (Dept. of Railway Construction and Safety Engineering, Dongyang University) ,  김동훈 (City Planning Team of Jeju Urban Construction Department) ,  유용선 (Chemius Korea Co., Ltd.) ,  김동욱 (Dept of Civil and Envirionmental Engineering, Incheon National University)

초록
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클링커층은 제주도와 같은 화산지대에 분포하는 독특한 지층구조로 용암이 분출하며 고결되는 과정에서 생긴 클링커가 암반층 하부에 퇴적된 지층을 의미한다. 클링커층은 용암 가스의 분출과정에서 동반되는 다량의 공극을 포함하고 있기 때문에 지층 내 존재할 시 지반의 전체적인 안정성을 저해할 가능성이 존재하며 이에 대한 대처가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 클링커층이 존재하는 00교의 시점 및 종점 부근에서 각 2공의 지반조사(총 4공)를 수행하였고, 지반조사결과를 토대로 얕은 기초 시공 시 거동을 수치해석적으로 검토하였다. 또한 클링커층의 약액주입공법을 통한 그라우팅 치환 시 개선된 얕은 기초 거동을 원지반에서의 얕은 기초 거동과 비교하고, 지층별 그라우팅 치환 효율을 분석하였다. 분석 결과, 클링커층보다는 기존 지반에 존재하는 퇴적층의 유무에 따라 지지력 및 치환 효율, 탄성 침하량에 차이가 발생하였으며, 이는 퇴적층이 상대적으로 클링커층보다 낮은 강성과 밀도를 가지고 있기 때문으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Clinker layer is a stratum structure distributed in volcanic area such as Jeju Island. The clinker layers were formed in between the repetitive action of eruption and solidification of lava flows. Since the clinker layer contains a large amount of voids accompanied by the lava gas ejection process, ...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • (5) 본 연구는 지반조사 결과를 토대로 실제 얕은 기초 시공 전 연약층 보강 유무를 판단하기 위한 기초자료로 실제 현장 시험결과와는 비교하기 어려운 실정이다. 하지만 서로 다른 지층 물성으로 수치해석을 수행하여 유 의미한 결과를 도출하였다.
  • 본 연구에서는 실제 지반조사 결과를 토대로 클링커층에 약액주입공법을 통한 그라우팅 치환이 적용되었을 경우 얕은 기초의 거동을 평가하였다. 수치해석 프로그램인 ABAQUS를 통해 클링커층과 퇴적층의 그라우팅 치환전・후 지지력 차이를 검토하였으며 결론은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 연약층인 클링커층을 포함한 지반을 대상으로 약액주입공법을 통한 그라우팅 치환이 적용되었을 때 보강 효율을 분석하고자 한다. 지반은 제주도 00교 교량공사 시공 예정인 부지를 대상으로 하였으며 시점부와 종점부 각 2곳(총 4공)의 지반조사(표준관입시험, 시편채취에 따른 실내실험)를 수행하였다.

가설 설정

  • 경계 조건은 지반의 옆면과 하단에 적용된다. 모델링된 지반은 2D로 가정하였기 때문에 y축이 높이를 나타내며 연장은 x축으로 구성된다. 옆면은 무한대의 지반을 가정 하여 x축 고정, 하단의 경우 기반암층으로 가정하여 y축 고정을 수행하였다.
  • 얕은 기초와 지반사이의 접촉면은 원지반 굴착 후 얕은 기초 및 되매움토 시공을 토대로 접촉면 사이에 마찰이 없는 것으로 가정하였다. 접촉면 사이 마찰이 존재할 경우 다양한 해석 변수가 나타 날 수 있기 때문에 완전 접촉 조건인 "Tie"를 사용하여 각각의 접촉면에 적용하였다 (SIMULIA, 2016).
  • 모델링된 지반은 2D로 가정하였기 때문에 y축이 높이를 나타내며 연장은 x축으로 구성된다. 옆면은 무한대의 지반을 가정 하여 x축 고정, 하단의 경우 기반암층으로 가정하여 y축 고정을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
제주도는 2006년 제주특별자치도 출범 이후 국제자유 도시로 거듭나기 위해 어떤 대규모 토목공사를 진행중인가? 제주도는 2006년 제주특별자치도 출범 이후 국제자유 도시로 거듭나기 위해 대형 건축구조물, 지하구조물, 대절 토사면 등의 대규모 토목공사를 진행 중에 있으며 이에 따라 공사부지 지반의 공학적 특성 연구가 요구되고 있다 (Nam et al., 2008).
화산섬인 제주도의 지반 특징은? 제주도의 면적은 약 1,833km2이며 한국에서 가장 큰 섬이자 대표적인 화산섬이다. 오랜 기간 화산활동에 의해 형성된 지형인 제주도는 기반암이 주로 현무암층으로 구성되어 있고, 현무암층 사이에 화산쇄설물 및 공동이 불규칙하게 발달된 연약층이 포함된 층상구조로 이루어져 있다(Kim, 2006). 이러한 연약층은 점토, 모래층의 미고결 고토양층과 화산분출에 의해 생성된 다공질의 스코리아층, 그리고 용암이 흐르면서 용암 경계부를 중심으로 생성된 클링커층과 용암동굴의 공동 등으로 구성되어 있다(Yang et al.
제주도의 특징은? , 2008). 제주도의 면적은 약 1,833km2이며 한국에서 가장 큰 섬이자 대표적인 화산섬이다. 오랜 기간 화산활동에 의해 형성된 지형인 제주도는 기반암이 주로 현무암층으로 구성되어 있고, 현무암층 사이에 화산쇄설물 및 공동이 불규칙하게 발달된 연약층이 포함된 층상구조로 이루어져 있다(Kim, 2006).
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참고문헌 (14)

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  3. Gratchev, I. and Towhata, I. (2010), "Geotechnical characteristics of volcanic soil from seismically induced Aratozawa landslide, Japan", Landslides, Vol.7, No.4, pp.503-510. 

  4. Kim, J. H. (2006), A study on the mechanical characteristics and the strength in Pyoseonri basalt, Thesis, Cheju National University. (in Korean) 

  5. KS F 2307 (2017), Standard Test Method for Standard Penetration Test, KSA(Korean Standards Association). (in Korean) 

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  12. Park, K. H., Ahn, J. S., Ki, W. S. and Park, W. B. (2006), Jeju Island Geological Travel, KIGMR(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources). (in Korean) 

  13. Yang, G. H., Seo, S. D., Cho, Y. S. and Park, J. J. (2013), "Numerical Analysis of Offshore Wind Turbine Foundation Considering Properties of Soft layer in Jeju", Korean Geosynthetics Society, Vol.12, No.4, pp.45-56. (in Korean) 

  14. Yang, K., Park, J., Kim, Y., Byun, Y., Lee, E. and Chun, B. (2014), "A Study on the Ground Reinforcement of Jeju Scoria Layer by Chemical Grouting", Journal of the Korean Geoenvironmental Society, Vol.15, No.2, pp.75-82. (in Korean) 

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