Abstract
In the present study, 2-D consolidation theory of the dredged clay by means of the horizontal drain method is proposed. The horizontal drain method to install the drains such as plastic drain board within the dredged clay is a soil improvement method to accelerate the consolidation by expelling pore water in the vertical direction along the horizontal drains. Based on the finite strain consolidation theory by Gibson et al., the partial differential equation of 2-D consolidation due to the horizontal drain is derived. The consolidation due to the horizontal drain can be illustrated from combined self-weight consolidation effect and consolidation effect by horizontal drains. For the prediction of consolidation settlement and degree of consolidation numerical analysis is suggested on the basis of Dufort-Frankel finite differential algorithm. Also, the analytical procedures proposed in this study are verified by the model tests, and the predictions of the consolidation settlement and degree of consolidation are compared with the results obtained from the tests for the dredged clay gathering at Siwha site in Ansan, Korea. For the predictions, the relationship void ratio vs effective stress and the relationship permeability vs void ratio of the dredged clay are obtained from the odometer tests. Additionally, the parametric study for consolidation settlement by variations of design parameters related with horizontal drain method is carried out. Based on the results of the parametric study, design .charts for the preliminary design are also proposed.
본 연구에서는, 연약한 준설매립점토지반 내부에 플라스틱 배수재를 수평으로 설치하여 압밀침하의 가속화를 유도하는 수평배수공법의 해석절차 체계화에 초점을 두고 이론적 및 실험적 접근을 진행하였다. 이를 위해, 유한변형률 개념을 근거로 한 Gibson등의 1차원 자중압밀이론을 토대로, 자중압밀효과 및 수평배수재 설치에 따른 추가 압밀효과를 복합적으로 고려하는 지배방정식을 제시하였으며, 본 지배방정식 및 수평배수재 설치효과를 고려한 초기조건 및 경계조건 등을 토대로, Dufort-Erankel의 유한차분화 알고리즘을 이용해 시간경과에 따른 침하량 및 압밀도 등의 변화를 예측하기 위한 해석절차를 제시하였다. 또한 제시된 해석절차의 적용 타당성 확인을 위해, 안산 시화지구 준설매립점토 및 플라스틱 수평배수재를 이용한 실내모형실험을 실시하였다. 실내실험을 통해, 안산 시화지구 준설매립점토의 간극비-유효응력 관계 및 투수계수-간극비 관계 등을 정량적으로 정의하기 위한 기초자료를 획득 하였으며. 또한 시간경과에 따른 깊이별 침하량등을 측정하여 본 연구에서 제시된 해석절차에 의한 예측치와 비교.분석하였다. 이외에도 플라스틱 배수재 수평배수공법에 관련된 설계변수가 압밀침하등에 미치는 영향을 제시된 해석절차를 이용해 분석하였으며, 이 결과를 토대로 한 설계도표의 제시도 이루어 졌다.
