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문제 정의
- 본 연구를 위하여 과업구간 전체를 대상으로 한 SPT결과와 입도분포곡선 등 지반조사 자료를 이용하여 PL치(Potential of Liquefaction)를 분석하였으며, 대규모 지역에서의 PL치 분포를 추정하기 위하여 Arcinfo 프로그램에서 Kriging 기법을 이용하여 본 과업구간 전체의 액상화 현상에 대한 안정성 확보여부를 확인하고자 하였다.
제안 방법
- 그림 9에서 평가된 액상화 발생 구간에 대하여 진동삼축시험결과를 이용하여 상세검토를 수행하였다. 그 결과를 근거로 다시 PL치 재산정하고 GIS에서 시각화 하였다. 상세조사내용을 시각화하여 검토한 결과 과업구간 전체적으로 액상화 발생 가능성은 없지만 일부구간에서 액상화 발생 가능성이 있는 것으로 나타났으며 정리하면 표 5와 같다.
- 우선 현장에서 수행한 SPT 결과 및 입도분포 곡선, 단위중량, D50, D10, 소성지수, 단위체적중량 등의 실내시험결과를 정리한다. 그리고, Shake 프로그램을 통하여 지표면최대가속도를 결정한 후 연구대상 전구간에서의 액상화 발생여부를 검토하는 것으로 하였다. 액상화 판정 방법은 우리나라의 도로교 설계기준해설(2008)로 판정하였으며, 일본 도로교시방서·동해설 V내진설계편(2002), Youd and Idriss (2001) 및 Andrus and Stokoe II (2000)의 방법과 비교 · 검토하여 신뢰성 향상을 도모하였다.
- 그림 9에서 평가된 액상화 발생 구간에 대하여 진동삼축시험결과를 이용하여 상세검토를 수행하였다. 그 결과를 근거로 다시 PL치 재산정하고 GIS에서 시각화 하였다.
- 3절에 나타나 있는 설계일반사항의 내용에 준하여 결정한다. 대상지반의 주상도와 입도분포자료로부터 액상화 평가가 필요한 지역으로 판단되면 대상지반에 대해 지반응답해석을 수행한다. 이때 지반응답해석은 리히터규모 6.
- 전체적인 액상화 발생구간에 대한 경향 및 PL치 크기가 네 가지 방법 모두 비슷하게 나타나 도로교설계기준에 의한 방법에 의한 액상화 위험도 판정 방법이 타당한 것을 확인 하였다. 도로교설계기준으로 검토된 액상화 위험구간에서 진동삼축시험을 수행하여 상세조사를 수행하였다. 상세조사된 결과를 바탕으로 PL치를 재산정하여 GIS 프로그램에서 다시 시각화하여 액상화 대책이 필요한 구간을 선정하였다.
- 동진1호 방수제와 동진3호 방수제를 대표해서 각각 BR-2(8m 지점)과 BR-7(12m 지점)에서의 액상화 강도를 진동삼축시험을 통하여 조사하였다. 시험결과 액상화강도는 과업구간 전체지반에서 대체적으로 0.
- 08g로 나타났다. 본 연구에서는 두 가지 결과 중 큰 값인 0.11g를 선정하여 보다 안전한 설계가 되도록 고려하였다.
- 도로교설계기준으로 검토된 액상화 위험구간에서 진동삼축시험을 수행하여 상세조사를 수행하였다. 상세조사된 결과를 바탕으로 PL치를 재산정하여 GIS 프로그램에서 다시 시각화하여 액상화 대책이 필요한 구간을 선정하였다.
- 액상화 판정 방법은 우리나라의 도로교 설계기준해설(2008)로 판정하였으며, 일본 도로교시방서·동해설 V내진설계편(2002), Youd and Idriss (2001) 및 Andrus and Stokoe II (2000)의 방법과 비교 · 검토하여 신뢰성 향상을 도모하였다. 시추조사 지점에서의 PL치를 정리하여 GIS상에서 Kriging 방법으로 시추조사가 수행되지 못한 지점에서의 PL치까지 평가하여 과업구간 전체에서의 액상화 발생 여부를 시각화하였다. 액상화 예상구간에서 진동삼축시험을 수행하고 그 결과를 이용한 상세조사를 수행하여 지반개량 범위를 산정하였다.
- 시추조사 지점에서의 PL치를 정리하여 GIS상에서 Kriging 방법으로 시추조사가 수행되지 못한 지점에서의 PL치까지 평가하여 과업구간 전체에서의 액상화 발생 여부를 시각화하였다. 액상화 예상구간에서 진동삼축시험을 수행하고 그 결과를 이용한 상세조사를 수행하여 지반개량 범위를 산정하였다.
- 그림 5는 본 연구수행 방법의 흐름도를 나타내고 있다. 우선 현장에서 수행한 SPT 결과 및 입도분포 곡선, 단위중량, D50, D10, 소성지수, 단위체적중량 등의 실내시험결과를 정리한다. 그리고, Shake 프로그램을 통하여 지표면최대가속도를 결정한 후 연구대상 전구간에서의 액상화 발생여부를 검토하는 것으로 하였다.
- 본 연구 대상구간은 새만금방수제 동진5공구 건설공사구간이다. 이 구간은 향후 고층건물 등과 같은 주요 구조물들이 개발될 것으로 계획되어 있어, 본 과업구간의 지진 시 발생할 수 있는 지반액상화 발생여부를 수치해석 기법인 GIS를 이용하여 시각화 하였다.
대상 데이터
- 그림 3은 본 연구대상으로 선정한 구간으로 본 구간은 전북 부안군 동진면, 김제시 광활면, 성덕면 등 일원의 공유수면 내에 위치하고 있으며, 동진 1호 방수제와 동진 3호 방수제에 해당된다. 동진5공구 동진1호 방수제 및 동진3호방수제 시점부는 동진4공구와 연결되며, 종점부는 동진대교 부근에 연결된다.
- 본 연구 대상구간은 새만금방수제 동진5공구 건설공사구간이다. 이 구간은 향후 고층건물 등과 같은 주요 구조물들이 개발될 것으로 계획되어 있어, 본 과업구간의 지진 시 발생할 수 있는 지반액상화 발생여부를 수치해석 기법인 GIS를 이용하여 시각화 하였다.
이론/모형
- 한편, 심도별 액상화 판정 후 나타나는 FL치를 岩崎 등(1980)이 제안한 방법에 따라 액상화 발생 가능성을 PL치(Potential of liquefaction)로 나타내어 조사 지점별 액상화 발생 가능성을 지수화 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 도로교설계기준 해설(2008), 일본 도로교시방서 · 동해설(2002), Youd and Idriss(2001) 및 Andrus and Stokoe II(2000) 방법으로 계산된 액상화 발생 가능성을 식(1)과 같이 岩崎 등(1980)이 제안한 PL치로 지수화 하였다.
- 지금까지 GIS 프로그램을 이용하여 새만금방수제 동진5공구 과업구간에서의 액상화 발생 가능성에 대하여 도로교설계기준(2008)에 따라 과업구간에서 액상화 판정을 수행하였고 일본도로교시방서(2002), Youd and Idriss(2001) 및 Andrus and Stokoe II(2000)가 제안한 방법으로 비교·검토하였다.
- 한편, 심도별 액상화 판정 후 나타나는 FL치를 岩崎 등(1980)이 제안한 방법에 따라 액상화 발생 가능성을 PL치(Potential of liquefaction)로 나타내어 조사 지점별 액상화 발생 가능성을 지수화 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 도로교설계기준 해설(2008), 일본 도로교시방서 · 동해설(2002), Youd and Idriss(2001) 및 Andrus and Stokoe II(2000) 방법으로 계산된 액상화 발생 가능성을 식(1)과 같이 岩崎 등(1980)이 제안한 PL치로 지수화 하였다.
성능/효과
- 1. 도로교설계기준을 이용한 간이 검토결과 방수제가 계획된 시점구간(BH-13 ～ BR7-1)에서 PL치가 2.9～11까지 나타나 액상화 발생 가능성이 있는 것을 알 수 있다. 동전교부근 및 동전～장등도로 구간에서는 BR-9와 BL-2 부근에서의 상세조사가 필요하다.
- 3. 대창 승수로 및 대창교 구간(BR-4～BS-17)에서는 PL치가 0～1.5까지 분포하고 있어 낮은 액상화 발생가능성을 내포하고 있는 것으로 나타났다. 원평천 승수로 및 원평천교에서는 PL치가 각각 0～0.
- 4. 진동삼축시험결과를 이용한 상세조사 결과 과업구간은 전체적으로 일부 구간을 제외하고 액상화 발생 가능성은 없는 것으로 검토되었다.
- 동진1호 방수제와 동진3호 방수제를 대표해서 각각 BR-2(8m 지점)과 BR-7(12m 지점)에서의 액상화 강도를 진동삼축시험을 통하여 조사하였다. 시험결과 액상화강도는 과업구간 전체지반에서 대체적으로 0.32 ～ 0.36의 범위 정도 발휘되는 것을 확인하였다.
- 한편, Youd and Idriss 방법 및 Andrus and Stokoe II 방법에 의한 간이평가 결과는 도로교설계기준 해설의 평가결과 보다 다소 작게 나타났다. 전단파속도를 이용한 Andrus and Stokoe II 방법에 의한 간이평가 결과가 N치를 이용하는 다른 평가방법과 큰 차이를 나타내지 않아 실무에서도 충분히 적용가능 한 것을 알았다.
- 그림 10～12 일본도로교시방서, Youd and Idriss 방법 및 Andrus and Stokoe II 방법에 의한 PL치 분포도를 나타내고 있다. 전체적인 검토결과, 일본도로교시방서 기준에 의한 액상화 간이평가 결과는 우리나라의 도로교설계기준 해설에 의한 결과보다 약간 크게 나타났다. 한편, Youd and Idriss 방법 및 Andrus and Stokoe II 방법에 의한 간이평가 결과는 도로교설계기준 해설의 평가결과 보다 다소 작게 나타났다.
- 지금까지 GIS 프로그램을 이용하여 새만금방수제 동진5공구 과업구간에서의 액상화 발생 가능성에 대하여 도로교설계기준(2008)에 따라 과업구간에서 액상화 판정을 수행하였고 일본도로교시방서(2002), Youd and Idriss(2001) 및 Andrus and Stokoe II(2000)가 제안한 방법으로 비교·검토하였다. 전체적인 액상화 발생구간에 대한 경향 및 PL치 크기가 네 가지 방법 모두 비슷하게 나타나 도로교설계기준에 의한 방법에 의한 액상화 위험도 판정 방법이 타당한 것을 확인 하였다. 도로교설계기준으로 검토된 액상화 위험구간에서 진동삼축시험을 수행하여 상세조사를 수행하였다.
- 이를 구하기 위해서는 지진구역계수와 위험도계수를 이용하여 구하는 방법, 지진재해도를 이용하는 방법이 있다. 지진구역계수와 위험도계수를 이용하여 검토한 결과에 의하면 본 과업구간은 전라북도로 지진구역이 I이며, 본 과업의 주요 공종은 방수제 시공으로 향후 배면이 매립되어 운용될 예정이므로 500년 재현주기를 고려하면 위험도 계수가 1.0이 되어 설계지진가속도는 0.11g로 예상하였다. 한편, 지진재해도를 이용하여 검토한 결과 0.
후속연구
- 본 연구는 지추조사된 성과와 실내시험 결과에 근거하여 판정하였다. 액상화 위험구간으로 검토된 구간에서 향후 별도의 조사를 실시하면 보다 명확한 개량범위 및 액상화 대책방법을 구할 수 있을 것으로 사료된다.
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