[논문]단계성토 시 쌍곡선법의 개선된 해석방법

장석명; 한희수

doi:10.9720/kseg.2022.4.513

단계성토 시 쌍곡선법의 개선된 해석방법
Modification of the Hyperbolic Method for Staged Fill 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.32 no.4, 2022년, pp.513 - 523

장석명 (한국도로공사 충북본부) , 한희수 (국립금오공과대학교 토목공학과)

초록
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Preloading을 통한 연약지반처리를 할 때 침하관리는 침하량을 구하고 압밀의 진행상황을 확인하여 이를 실측침하량과 비교·분석하여 preloading의 방치기간, 철거시기, 여성토의 결정 등을 확인하는 것을 목적으로 한다. 침하관리를 위해서는 침하량을 예측해야 하는데 실측 data를 기반으로 침하량을 예측하는 방법 중 쌍곡선법을 이용하여 단계성토로 인한 creep 거동을 고려한 연약지반 침하거동해석을 실시하였다. 기존의 쌍곡선법은 단계성토를 통한 연약지반처리 시 최종침하구간의 data만을 통해 침하량을 예측하였으나, 본 논문에서는 각 단계성토의 침하거동을 해석하고 단계성토에 따른 creep 거동 및 초기탄성침하를 고려하여 압밀거동계수(k)를 제시 및 최종압밀침하량을 예측하였다. 단계성토의 침하거동을 고려한 최종압밀침하량 예측결과, 기존의 최종침하구간의 data만 고려하여 예측한 최종압밀침하량(S_r = 1.05 cm)보다 각 단계성토별 𝛼, 𝛽값을 통하여 예측한 최종압밀침하량(S_r = 0.50 cm)이 더 정확한 값을 예측하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of settlement management when treating soft ground through preloading is to determine the amount of settlement, check the progression of consolidation, and compare the settlement with the target settlement amount. Of the various methods available for predicting settlement based on measured data, the hyperbolic method was used in this study to analyze the settlement behavior of soft ground considering the creep behavior resulting from staged fill. Two versions of the method were used: the existing hyperbolic method, and a modified hyperbolic method. The existing hyperbolic method predicts the settlement amount using data for the final settlement section only during soft ground treatment through staged fill, for which the coefficient of consolidation behavior (k) was computed to give a predicted final consolidation settlement amount of Sr = 1.05 cm. In comparison, using the modified method, a predicted final consolidation settlement of Sr = 0.50 cm is obtained by considering the data for each staged fill section. These results show that the modified method considering data from the staged settlement was more accurate than the existing method considering data only from the final settlement section. This modification to the hyperbolic method therefore represents an improvement in performance over the existing method.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Creep behavior of soil.
그림 Fig. 2. Coefficient calculation diagram of the hyperbolic method.
그림 Fig. 3. Preloading height by staged fill.
표 Table 1. Preloading material properties
그림 Fig. 4. Settlement curve over time for each staged fill.
그림 Table 2. Stress increment by staged fill
그림 Fig. 5. Settlement prediction result through hyperbolic method using final settlement data.
그림 Fig. 6. Settlement prediction result through hyperbolic method using entire settlement data.
그림 Fig. 7. Settlement prediction result through modified hyperbolic method (1st staged fill).
그림 Fig. 8. Settlement prediction result through modified hyperbolic method (2nd staged fill).
그림 Fig. 9. Settlement prediction result through modified hyperbolic method (3rd staged fill).
표 Table 3. Comparison of coefficients of the modified hyperbolic method considering staged fill with those of the existing hyperbolic method
표 Table 4. Comparison of actual and predicted settlement using the existing and modified hyperbolic methods

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 creep 거동의 중요성과 쌍곡선법의 초기 creep 거동을 고려하지 못하는 한계를 고려하여 연약지반에 단계성토 Preloading 시 creep 거동을 고려한 개선된 쌍곡선법을 단계성토별 침하곡선에 적용하고 이를 기존의 쌍곡선법 예측결과와 비교〮분석하였다.

제안 방법

(1) 기존의 쌍곡선법은 실측data의 압밀이 상당히 진행된 구간의 data만을 이용하여 α, β값을 산정하여 최종침하량을 예측하였다
본 논문에서는 Preloading을 단계성토로 연약지반처리 시 침하관리를 creep 거동을 고려한 쌍곡선법을 이용하여 예측하고 압밀거동변화계수 k를 제안하였다. 해석결과는 다음과 같다.
이에 본 논문에서는 단계성토에 따른 α, β 값 및 creep 거동을 고려하기 위한 압밀거동변화계수, k를 제안하였다

대상 데이터

본 연구를 위해 00 현장에서 Preloading을 통한 침하량을 계측하여 creep 거동을 고려한 쌍곡선법을 통하여 해석하였다. 해당 현장은 262일 간 3단계성토를 최종성토고 6.
본 연구를 위해 00 현장에서 Preloading을 통한 침하량을 계측하여 creep 거동을 고려한 쌍곡선법을 통하여 해석하였다. 해당 현장은 262일 간 3단계성토를 최종성토고 6.13 m로 진행하였다. Preloading 지반정수는 Table 1과 같다.

성능/효과

(3) 단계성토를 고려한 쌍곡선법 해석결과, 이후 소성압밀침하량이 발생하는데 탄성압밀침하량에 비해 소성압밀침하량의 증가폭이 작기 때문에 α값이 점차 줄어드는 양상을 확인할 수 있었다
(4) 단계성토를 고려한 쌍곡선법 예측결과, 실제침하량과 압밀경과일수(t = 262일)에 따른 예측침하량을 비교하였을 때 1단계성토(+0.05 cm), 2단계성토(-0.09 cm 차이), 3단계성토(+0.09 cm) 모두 매우 높은 정확도를 나타냈으며, 최종예측압밀침하량(t = ∞) 또한 기존의 쌍곡선법(90.4%)보다 높은 정확도(95.2%)를 나타내었다.
(5) 단계성토를 고려한 쌍곡선법은 초기탄성침하 및 creep 거동을 고려할 수 있는 해석방법으로 기존의 쌍곡선법보다 높은 정확도를 가진다. 나아가, 여러 지반을 표본으로 본 논문에서 제안한 해석방법을 적용하여 각 지반에 따른 압밀거동변화계수 k를 제시하여 짧은 계측data으로도 침하거동의 예측이 가능할 것으로 기대된다.
그 이유는 예측된 최종압밀침하량은 계측 data가 수렴하였을 때의 침하량, 즉 t = ∞이며 실측침하량은 t = 50(1단계), t = 100일(2단계)이 지난 시점의 침하량으로 시점이 달라 생기는 차이로 해석된다. 1,2단계성토의 압밀경과일수(t = 50, 100일)에 따른 침하량의 차이는 각각 0.05 cm (2.65 minus 2.60 cm), 0.09 cm (5.50 minus 5.41 cm)로 매우 정확한 예측(98.1%, 98.4%)임을 확인할 수 있다. 3단계성토는 예측된 최종압밀침하량(t = ∞일)과 실측침하량(t = 262일)의 차이가 0.
3단계성토는 예측된 최종압밀침하량(t = ∞일)과 실측침하량(t = 262일)의 차이가 0.5 cm (10.4 minus 9.90 cm)로 정확한 예측을 확인할 수 있다(Table 4 참조)
90 cm)로 정확한 예측을 확인할 수 있다(Table 4 참조). 3단계성토의 압밀경과일수(t = 262일)에 따른 예측침하량과 실측침하량의 차이는 0.09 cm (9.99 minus 9.90 cm)로 매우 정확한 예측(99.1%)임을 확인할 수 있다. 이는 예측된 최종압밀침하량과 실측침하량(t = 262일)의 시점이 모두 수렴되는 구간으로 큰 차이가 나지 않기 때문으로 사료된다.
기존의 쌍곡선법의 일정 구간의 data를 이용한 침하예측결과 실측침하량과 예측된 최종압밀침하량의 차이는 1.05 cm (10.95 minus 9.90 cm)를 보였으며 압밀과정에 따른 침하거동을 고려하지 못하는 특징을 보였다(Table 4 and Fig. 5 참조).
50 cm)를 보였는데 그 이유는 계측 data가 하나의 쌍곡선의 형태가 아닌 단계성토별 3개의 쌍곡선을 형성하는데 이는 비선형성을 띄므로 최적의 α, β값을 산정하지 못하기 때문으로 해석할 수 있다. 단계성토를 고려한 쌍곡선법의 결과로는 1,2단계성토의 예측된 최종압밀침하량과 실측침하량의 큰 차이(2.15 and 4.47 cm)를 보였다. 그 이유는 예측된 최종압밀침하량은 계측 data가 수렴하였을 때의 침하량, 즉 t = ∞이며 실측침하량은 t = 50(1단계), t = 100일(2단계)이 지난 시점의 침하량으로 시점이 달라 생기는 차이로 해석된다.

후속연구

(5) 단계성토를 고려한 쌍곡선법은 초기탄성침하 및 creep 거동을 고려할 수 있는 해석방법으로 기존의 쌍곡선법보다 높은 정확도를 가진다. 나아가, 여러 지반을 표본으로 본 논문에서 제안한 해석방법을 적용하여 각 지반에 따른 압밀거동변화계수 k를 제시하여 짧은 계측data으로도 침하거동의 예측이 가능할 것으로 기대된다.

참고문헌 (11)

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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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