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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 부지 조성후 공용기간 동안에 발생되는 이차압밀 침하량을 합리적으로 평가하기 위하여, 각 압밀하중 단계별로 이차압축지수(Cα)와 압축지수(Cc)를 산정하여, 두 압축지수간의 선형관계를 평가하였다.
제안 방법
- 광양항 인근의 준설매립층과 원지반층에서 채취한 해성점토 시료에 대해 장기압밀 시험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 오사카만 지역의 점토는 예전에 유효상재압 이상의 압밀압력을 경험한 적이 없는 반면에, 쿄토 지역의 점토는 상부점토의 침식 작용에 의하여 과압밀 상태에 놓여 있는 것으로 알려졌다. 그러나, 오사카만 점토는 유효상재압 이상의 응력을 경험하지 않은 것으로 평가되었으나, 이차압밀과 cementation 작용에 의하여 유사과압밀 특성을 나타낸다는 것을 장기압밀시험을 통하여 규명하였다. 두 지역 점토의 과압밀 영역에서의 압밀특성을 분석한 결과, 그림 3에나타낸 바와 같이, 오사카만 지역의 점토는 과압밀 영역에서 침하가 크게 발생되는 반면에, 쿄토 지역의 점토는 과압밀 영역에서 거의 침하가 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
- 준설매립층은 A, B, C로, 원지반층은 A-1, B-1, C-1로 각각 표시하였다. 또한, 준설매립 상부층의 유사과압밀 특성을 분석하기 위하여, 준설매립층과 원지반층에서 각각 1개의 시료를 채취하여 하중단계별로 60일 동안 재하하는 장기압밀시험을 실시하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 부지 조성후 공용기간 동안에 발생되는 이차압밀 침하량을 합리적으로 평가하기 위하여, 각 압밀하중 단계별로 이차압축지수(Cα)와 압축지수(Cc)를 산정하여, 두 압축지수간의 선형관계를 평가하였다. 또한, 준설매립지반의 상부고결층에 대한 유사 과압밀 특성을 규명하기 위하여, 각 하중단계별로 재하기간 60일을 적용하여 장기압밀시험을 실시하였다.
- 준설매립층과 원지반층에서 각각 채취한 시료에 대해 각 응력단계별로 60일 동안 장기압밀 시험을 실시하였다. 본 연구에서는 선행압밀하중 산정시 Casagrande 방법외에 기존에 제시된 방법들을 적용하여표 1에 나타낸 바와 같이 선행압밀하중을 산정하였다. 특히, 준설매립지반과 같이, 미압밀 특성을 나타내는 경우에는 Casagrande 방법을 이용할 경우, 그림 6에 나타낸 바와 같이, 선행압밀하중 산정이 불가능한 경우도 있었으며, 최소곡률반경을 합리적으로 평가하기 어려운 경우가 발생되기도 하였다.
- 본 현장은 원지반상에 약 7m 두께의 준설토가 투기된 이후에, 방치기간이 약 10년 정도 경과한 상태이다. 부지 조성후 공용기간동안 발생되는 장기침하량을 보다 정도 높게 평가하기 위하여 장기압밀 시험(하중단계별 3일 동안 재하)을 실시하였다. 준설매립층은 A, B, C로, 원지반층은 A-1, B-1, C-1로 각각 표시하였다.
- 압밀시험을 통하여 얻어진 압밀곡선에서 각 하중단계의 접선에 해당하는 Cc를 구하고, 각 응력단계별로 이차압밀 유발부분에 대한 Cα를 구하였다.
- 준설매립층과 원지반층에서 각각 채취한 시료에 대해 각 응력단계별로 60일 동안 장기압밀 시험을 실시하였다. 본 연구에서는 선행압밀하중 산정시 Casagrande 방법외에 기존에 제시된 방법들을 적용하여표 1에 나타낸 바와 같이 선행압밀하중을 산정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 장기압밀시험시 준설매립층의 경우, 심도 2m 깊이에서 채취한 A 시료를, 원지반층의경우, 심도 8m 깊이에서 채취한 A-1 시료를 이용하였다. 그림 7(a)는 준설매립층에 대한 실험결과를 나타내고 있으며, 유효상재압(Po)과 선행압밀하중(Pc)은 각각 23kPa, 44kPa로 산정되었다.
- 본 현장은 원지반상에 약 7m 두께의 준설토가 투기된 이후에, 방치기간이 약 10년 정도 경과한 상태이다. 부지 조성후 공용기간동안 발생되는 장기침하량을 보다 정도 높게 평가하기 위하여 장기압밀 시험(하중단계별 3일 동안 재하)을 실시하였다.
성능/효과
- 1) 압밀하중에 따른 Cα/Cc 변화 양상은 선행압밀하중 근처에서 급격히 증가한 후, 감소하는 경향을 나타냈다.
- 2) 준설매립층의 과압밀 영역에서의 장기압밀침하는 시간경과에 따라 점점 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 지금까지 유효상재압 이상의 압밀압력을 경험하지 않은 준설매립 상부층이 desiccation 및 cementation 작용에 의해 발생된 유사과압밀 점토의 전형적인 장기압밀특성을 나타내고 있다. 한편, 원 지반 층에서는 과압밀 영역에서 시간경과에 따라 발생되는 장기압밀 침하는 거의 미비한 것으로 나타났다.
- 그림 4는 준설매립층과 원지반층에서 산정된 압밀압력에 따른 이차압축지수와 압축지수의 변화를 나타내고 있다. 각 시험에 대해서 압밀압력에 따른 각각의 지수의 변화를 살펴보면, 초반에는 일정한 값을 보이다가 선행압밀하중에 가까워짐에 따라 급격히 증가한 이후에 선행압밀하중 부근을 지나면서 다시 감소하여 평형을 이루는 경향을 보인다. 그림에서 알 수 있듯이 두 지수는 서로 비슷한 거동을 보이며, 동일한 시료에 대해서는 지수의 분포가 압밀압력에 따라 비슷한 값을 나타냄을 알 수 있다.
- 그러나, 오사카만 점토는 유효상재압 이상의 응력을 경험하지 않은 것으로 평가되었으나, 이차압밀과 cementation 작용에 의하여 유사과압밀 특성을 나타낸다는 것을 장기압밀시험을 통하여 규명하였다. 두 지역 점토의 과압밀 영역에서의 압밀특성을 분석한 결과, 그림 3에나타낸 바와 같이, 오사카만 지역의 점토는 과압밀 영역에서 침하가 크게 발생되는 반면에, 쿄토 지역의 점토는 과압밀 영역에서 거의 침하가 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
- 따라서, Cα/Cc의 개념을 제안하였으며, 특정한 흙에 대하여 시간, 유효응력, 간극비에 관계없이 Cα/Cc의 비는 일정하다고 결론지었다.
- 본 연구를 통해서, 광양항 인근지역의 Cα/Cc 값은 원지반 기준으로 0.0382로 평가되었으며, 이는 Mesri&Castro(1987)가 제시한 비유기질 점토에 대한 추천값 Cα/Cc=0.040±0.01과 유사한 경향을 나타냈다.
- 그림 7(a)는 준설매립층에 대한 실험결과를 나타내고 있으며, 유효상재압(Po)과 선행압밀하중(Pc)은 각각 23kPa, 44kPa로 산정되었다. 실험결과를 살펴보면, 5kPa과 10kPa을 적용하여 실시한 유효상재압 이하의 압밀압력에서는 시간경과에 따른 침하가 거의 발생되지 않는 것을 알 수 있다. 그러나, 20kPa과 40kPa을 적용한 압밀압력, 즉, 유효상재압과 선행압밀압력 사이의 응력단계에서는 과압밀 영역임에도 불구하고 시간 경과에 따라 압밀침하가 점차 증가 하는 경향을 나타냈다.
- 한편, 그림 7(b)의 원지반층은 준설매립하중에 의해 유효상재압 이상의 압밀압력을 경험하였으며, 유효상재압(Po)과 선행압밀하중(Pc)은 각각 37kPa, 58kPa로 산정되었다. 유효상재압이하 및 유효상재압과 선행압밀압력 사이의 응력단계, 즉, 과압밀 영역에서는 60일간의 장기압밀시험 결과, 장기압밀침하가 거의 발생되지 않은 것을 알 수 있다. 본 현장은 원지반상에 약 7m 두께의 준설토가 투기된 이후에, 방치기간이 약 10년 정도 경과한 상태이므로, 유효상재압 이상의 압밀압력을 경험하지 않았다.
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