연약지반상에 고속도로 노체를 형성하기 위해서는 다양한 지반개량공법이 적용되며 그 중 가장 보편적인 개량공법이 연직배수를 통한 압밀촉진 공법이다. 이와 같은 압밀촉진공법이 효율적으로 이루어지기 위해서는 연약층 내부에 타입하는 연직배수재의 역할도 중요하지만, 연직배수재를 통해서 상승하는 압밀수를 신속히 제체 밖으로 배출시킬 수 있는 수평배수기능도 매우 중요하다. (중략)
본 논문에서는 연약지반개량공법 중의 하나인 PVD공법에 의한 연약지반개량효과를 파악하기 위하여 일련의 수치해석을 실시하였다. 본 연구에서는 기존에 수행된 실내모형실험 결과와의 비교를 통하여 그 신뢰성이 검증된 탄점소성 3차원압밀 유한요소해석 방법을 사용하였다. 수치해석에서는 PVD의 폭과 상재하중의 크기를 다양하게 변화시키며 개량된 점토지반의 압밀거동을 재현하였으며 그 결과를 이용하여 개량된 연약점토지반의 압밀촉진효과에 미치는 PVD의 폭과 상재하중 크기의 영향에 대하여 고찰하였다.
연약지반 구간의 도로 확장공사는 연약지반의 특성으로 인해 우선 시행되는 확장 부 성토 시 발생되는 침하로 기존고속도로에 연동침하가 발생된다. 이 경우 지반침하 및 변형에 의한 포장 평탄성 불량, 차량 주행 안전성 저하, 구조물 안정성 감소 등 시공 및 기존도로 유지관리에서 많은 어려움을 유발한다. 특히 대심도 연약지반에서는 이와 같은 문제가 발생될 수 있는 여지가 대단히 높다. 따라서 이러한 문제점이 고려된 설계가 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서는 연약지반 분포심도 최대 약 50m가 존재하는 남해고속도로 제2지선 확장공사를 대상으로 기존 설계안의 현황을 파악한 후 그 개선안을 제시하였다.
연약지반은 지반강도가 낮으므로 공학적 문제점 개선방법에 대해 많은 연구가 수행되어 왔다. 대상현장은 연약지반의 압밀침하에 대해 안정성을 확보하기 위해 경량성토제인 EPS를 시공하였다. 그러나 포장층의 침하와 경계석의 파손 등 안정성에 문제점이 발생하였으며, 조사결과 현재높이가 설계높이보다 1m 이상 압축된 것으로 나타났다. 분석결과 상재하중에 영향을 받는 EPS가 설계 및 시공당시 상부 지반층 및 교통 하중이 과다하게 적용된 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 연약지반에 EPS가 시공된 현장의 고성토로 인한 문제점을 분석하고, 합리적인 대책공법을 제시한 사례를 소개함으로서 EPS 설계 및 시공 시 유의점을 제시하고자 한다.
최근 특별한 연약지반 처리공법을 적용하지 않고 자중을 감소시키고 구조적인 특성을 이용하여 연약지반 위에 설치하는 방파제가 제안ㆍ개발되고 있다. 본 연구는 이러한 연약지반 방파제의 설계를 위하여 현재 사용하고 있는 중력식 방파제의 설계에서 사용하고 있는 활동, 전도 및 지지력에 대한 안전율 평가 방법을 수정 제안하기 위하여, 다양한 조건의 방파제 형상과 지반조건에 대하여 제안된 방법으로 계산된 안전율과 유한요소해석 결과 얻어진 최대 횡방향 변위를 이용하여 안전율 산정방법의 타당성을 검증하였다. 해석 및 검증 결과, 제안된 안전율 산정방법은 타당한 것으로 나타났다.
연약지반의 공학적 특성을 파악하기 위해 현장 시험방법으로 개발되어 널리 사용되고 있는 flat DMT는 국내 다양한 연약지반에서도 날로 그 적용이 증대되고 있다. 그러나 DMT 자료 분석을 통한 연약지반의 설계변수 추정 시 사용되는 기존의 상관관계식들은 주로 국외의 자료를 바탕으로 제안된 경험적 상관관계로 이에 대한 적용성 검토가 필수적이다. 본 논문에서는 국내 서해안 및 남해안에 위치한 연약지반을 대상으로 flat DMT 시험을 수행하고 기존의 상관관계를 이용하여 얻어진 결과를 실내 시험으로부터 구한 설계변수들과 비교함으로써 기존에 제안된 상관관계식에 영향을 주는 요소들을 규명하고 이를 바탕으로 보정을 수행하였다.
본 연구는 낙동강 하구 대심도 연약지반에 항타관입된 PHC 말뚝에 대하여 SPT 지지력 공식으로 부터 계산된 선단지지력 값과 PDA 시험에서 얻어진 선단지지력 측정값을 비교하였다. 또한, SPT N값이 50이 넘는 경우에 대하여는 N값과 롯드 관입깊이의 선형관계를 가정하여 30cm 관입깊이에 해당하는 N값을 적용한 경우와 CPT $q_c$와의 상관성을 이용하여 $q_c$값으로부터 N값을 산정한 경우의 2가지 분석을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 적용한 SPT 지지력 공식 모두 측정된 선단지지력 값과 차이가 났으며, SPT 지지력 공식은 대심도 연약지반에 항타 근입된 말뚝에 대하여 실제적인 설계를 수행할 때 신뢰하기 어려운 것으로 나타났다. 또한, N>50인 경우에 대하여 N값과 롯드 관입깊이의 선형관계를 적용하는 것은 지지력을 매우 과대평가하는 것으로 나타났다.
횡등방성 암석의 인장강도 특성 해석을 위하여 새로운 이방성 인장파괴함수를 제안하였다. 제안된 함수에서 인장강도는 연약면과 수직한 방향에서 최소가 되며 연약면과 평행한 방향쪽으로 지수함수적으로 증가하면서 최대값에 수렴된다. 제안된 이방성 인장파괴함수는 실험적으로 측정이 가능한 3개의 강도정수로 정의된다. 제안된 함수를 임계면법에 적용하여 연약면의 방향성에 따른 횡등방성 암석의 인장강도 및 파괴면의 방향을 탐색할 수 있는 수치해석적 기법을 제시하였다. 문헌에 보고된 횡등방성 암석의 직접인장시험 결과를 모사함으로써 제안된 방법의 적합성을 검토하였다. 수치해석결과와 직접인장시험 결과는 전반적으로 유사한 결과를 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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