지진시 치환층 변화에 따른 방파제 안정성에 관한 연구

Abstract

본 연구는 부산 신항 서방파제에 대하여 지진파에 대한 동적거동을 2D유한요소 해석법에 의해 수평변위 및 액상화에 대한 안정성을 검토하였다. 또한 치환층 재료의 변화에 대한 안정성의 변화도 비교?검토하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 실내 및 현장 실험을 통해 정적?동적 물성치를 산정 한 후, Proshake를 이용하여 비선형 물성치를 산정하였다. 실제 방파제의 단면에 지진파를 적용시킨 결과 최대 수평변위는 5.8 cm가 발생되어 이값은 적용기준치인 30 cm에 비하여 안정함을 알 수 있다. 또한 과잉간극수압비를 구한 결과 약 0.6으로 나타나 액상화 가능성이 없는 것을 알 수 있었다. 2. 치환층의 재료변화를 위해 점토, 모래, 자갈층으로 치환했을 경우의 결과를 비교했다. 투수계수는 1.0 × 10-4, 1.0 × 10-3, 1.0 × 10-2, 1.0 × 10-1 cm/s 의 4가지 경우에 대하여 적용하였으며, 검토 결과 투수계수가 커짐에 따라 수평변위 및 과잉간극수압비에서 더 안정함을 알 수 있었다. 즉, 하부 점토층이 소요의 지지력만 만족된다면 점토보다는 모래, 자갈층으로 치환하였을 경우 방파제는 더 안정적일 것으로 사료된다. 3. 치환층의 두께에 대한 영향을 알아보기 위해 10 m, 14 m, 18 m에 대하여 해석을 수행하였다. 해석 결과 치환층의 두께가 커짐에 따라 수평변위 및 과잉간극수압비가 감소하는 것으로 나타나 안정한 것을 알 수 있었다. 4. 모든 층이 점토층으로 이루어져 있다고 가정한 후, 치환심도를 15 m로 구하였다. 이런 조건에 대하여 앞서 실행한 투수계수의 변화에 따른 해석을 하였다. 해석 결과 투수계수가 커짐에 따라 안정한 것으로 나타났다. 5. 본 연구는 특정 지역에 대한 지반조건 및 방파제의 경우를 해석 한 결과이므로, 지반조건 및 현장 여건에 맞는 적절한 치환재료를 산정하는 연구와 방파제의 종류에 따른 안정성에 미치는 변수들에 대한 연구도 계속 되어져야 할 것으로 사료된다.

In this study, I examined the stability of horizontal displacement and liquefaction for the dynamic behavior of the earthquake wave for the real breakwater by PLAXIS 2D, finite element analysis method. Also, I examined the change of stability for the replacement-layer. Through laboratory and in-situ test, after determining the static & dynamic soil parameters, I determined nonlinear parameters, making use of Proshake. From the result of applying seismic wave on the section of the real breakwater, The maximum horizontal displacement was 5.8 cm. The excess pore water pressure ratio was 0.6; they were so stable. In case of transporting the displaced layer into the clay, sand and gravel layer, coefficient of permeability was applied for 4 cases such as 1.0 × 10-4, 1.0 × 10-3, 1.0 × 10-2, 1.0 × 10-1 cm/s and, as the coefficient of permeability gets greater, I understood it became stable at the horizontal displacement and excess pore water pressure ratio from the result of examination. To examine the influence on the thickness of the displaced layer, I explained it for 10 m, 14 m and 18 m. From the result of explanation, as the thickness gets greater, the horizontal displacement and excess pore water pressure ratio were shown to get more stable. In assuming all the layers consist of clay layer, I acquired the displacement depth as 15m. For this condition from the result of above performed explanation according to the change for the coefficient of permeability, it was shown to get stable as the coefficient of permeability gets greater. As this study was the result of explaining the ground condition and breakwater, the study of the variables influenced on the stability according to the kinds of the breakwater and study determining a proper displacing materials.