복합압밀시험기를 이용한 연직배수재의 압밀배수특성에 관한 연구

Abstract

본 연구는 복합압밀시험기를 이용하여 연직배수재에 의한 연약지반 침하거동을 예측하고 복합압밀시험방법 및 압밀침하량 평가방법을 제시하였다. 그리고 시험결과를 수치해석 및 Barron의 해를 이용하여 시간에 따른 침하량을 비교검토 하여 복압압밀시험의 적용성 및 타당성을 평가하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 하중단계별 침하량을 측정한 결과 하중이 1.0 과 2.0 일 때 각각 94.38mm, 59.34mm의 침하가 발생하였다. 그리고 압밀침하에 따른 물의 배수량은 1.0과 2.0일 때 각 각 14,057g, 10,507g이 발생하였다. 이러한 결과는 배수량 측정 시 발생하는 증발량이 실험 결과에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 증발현상을 방치하였을 때 침하량과 배수량의 차이는 23%발생하였고, 증발현상을 억제하였을 때 침하량과 배수량의 차이는 9.8%정도 발생하였다. 2. PVD에 의해 지반 개량효과를 관찰한 결과 배수재 가까운 쪽의 지반이 배수재와 떨어진 지점의 지반보다 15～20kPa 정도 강도가 크게 발생하였다. 그리고 함수비는 지표면 가까이 있는 부분은 약 1.5%의 차이를 발생하였으나 심도가 깊어질수록 5～6%의 함수비 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이는 얕은 심도에서는 압밀하중에 의한 간극수의 배출이 배수재에 의해 발생하기도 하지만 상부 배수층을 통하여 간극수의 배출이 발생한 것으로 판단된다. 3. 점토시료의 함수비를 조절하여 원통형 셀에 타설한 방식 그대로 표준압밀 링에 적용하여 표준압밀실험을 실시한 결과 선행압밀하중 0.8이후 1.6일때 급격한 침하를 나타냈다. 표준압밀실험을 통하여 구한 투수계수 및 압밀계수를 수치해석에 적용하였으며, 수평·수직방향의 투수계수 및 압밀계수를 동일하게 적용하였다. 4. 수치해석 결과 1단계 압밀하중일때 4.7%의 차이가 발생하였으나 2단계 압밀하중일때 29%의 차이가 발생하였다. 이러한 결과는 표준압밀실험결과에서 알 수 있듯이 실제 교란된 점토지반에서는 선행압밀하중 이후 급격한 침하를 나타내므로 2단계 압밀하중일 때 압밀침하에 의해 투수계수 및 압밀계수 값이 급격히 감소하여 1단계보다 2단계 압밀침하량 차이가 크게 발생한 것으로 판단된다. 5. Barron이 제안한 압밀분석해를 이용하여 원통형 셀의 평균압밀도를 분석한 결과 1단계에서 29%의 압밀도가 발생되었고, 2단계 종료 시 51%의 압밀도가 발생하였다. 6. 표준압밀실험에서 구한 간극비의 변화량을 이용하여 최종 침하량을 312.46mm의 침하량을 계산하였다. 최종침하량을 기준으로 Barron의 압밀분석해를 통한 평균압밀도를 침하량으로 바꾸어서 실험결과와 비교한 결과 거의 비슷한 침하량을 나타내고 있었다. 그러나 2단계 압밀침하에서 시간이 경과할수록 침하량의 차이는 조금씩 커지고 있음을 알 수 있다. 이는 압밀침하에 의한 압밀계수의 변화가 발생하여 실제 침하량이 압밀분석해에 의한 침하량 보다 시간이 경과할수록 작게 발생하는 것으로 판단된다.

To solve problems related to soft ground, prefabricated vertical drain method which is one of the soft ground improved method is widely used all over the world. Prefabricated vertical drain method installs a drainage material in the ground. So, this method can reduce the drainage distance of the clay layer and promote the consolidation settlement of the ground in a short period of the time. Although many kinds of prefabricated vertical drain are chosen domestically, PVD is broadly used because of its economy and workability. We measured the settlement and consolidation drainage of PVD by using composite consolidation testing apparatus in chronical order. In addition, we found a method to get more accurate results by comparing the settlement of numerical analysis program and radially consolidation theoretical solution In the case of the composite consolidation testing, the differences between settlement and consolidation drainage showed 23% (the first vertical load) and 9.8% (the second vertical load). After composite consolidation testing, drainage material was bending at the upper and lower part but was folding at the middle part. In the case of the numerical analysis, the difference between settlement was 4.7% (the first vertical load) and 29% (the second vertical load). This was because we didn't consider the changes of coefficient of permeability and coefficient of consolidation related to settlement. In the analysis of consolidation ratio by radially consolidation theoretical solution, we used Barron's method which don't consider smear zone and well resistance. In consequence, the total settlement value was 312.46mm which is similar to the experimental result. However, the difference between the real settlement and consolidation theory-based settlement was greater over time. This was because we didn't take into consideration the change of coefficient of consolidation at the second consolidation load step.