Terzaghi의 1차원 압밀이론은 그 유도과정에 있어 몇 가지 중요한 가정사항을 내포하고 있으며, 이로인해 이 이론을 연약 점토지반의 압밀거동에 적용하는데는 많은 모순이 발생할 수 밖에 없다. 특히, 미소변형 및 선형 물질함수에 대한 가정은 실제 현장의 압밀현상과 비교할 때 많은 오류를 발생시키는 원인으로 작용한다. 이러한 이유에서, Gibson 등은 물질함수의 비선형성을 고려할 수 있는 1차원 비선형 유한변형률 압밀이론에 대한 엄밀해를 발표하였다. 그러나, 이 이론은 연직배수공법이 적용된 일반적인 연약 점토지반의 압밀현상에는 적용시킬 수 없다는 단점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 포화된 지반의 수직 및 수평방향 배수를 고려하며 지반의 자중 및 투수성과 압축성에 대한 물질함수의 비선형적 특성을 반영할 수 있는 압밀모델을 제안하였다. 또한 제안된 모델을 실제 압밀현상에 적용하기 위한 수치해석 기법을 개발하였다. 수치해석에 이용된 물질함수의 특성은 표준압밀 시험 및 로우셀 시험, 개량 표준압밀 시험등을 이용하여 산정되었다.
A numerical study was performed to investigate characteristics of one-dimensional consolidation of soft clay. Results of consolidation tests with the remolded normally consolidation clay of having a very high initial void ratio were analyzed by using the numerical technique of finite difference method based on the finite strain consolidation theory, to evaluate consolidational characteristics of soft clay under surcharges on the top of clay. On the other hand, a numerical parametric study on soft clay consolidated due to its self-weight was also carried out to find its effect on one-dimensional consolidation. Terzaghi's conventional consolidation theory, finite strain consolidation theories with linear and non-linear interpolation of effective stress - void ratio - permeability relation were used to analyze the test results and their results were compared to each other to figure out the difference between them. Therefore, the validity of theories was assessed.
탄소성체지반위에 놓인 원형기초가 축대칭하중을 받았을 경우에 유한요소법에 의한 비선형해석을 수행한 결과로부터, 지반의 소성영역이 원판의 모서리부근에서 일어나기 시작하여 중심축 둘레로 연결되었을 때 접지압이 급격히 변하며 전단파괴가 시작된다고 판단되고 이 때의 외부작용하중을 설계하중으로 정 의하였다. 지반의 항복조건으로 Mohr-Coulomb의 파괴이론을 적용한 수치해석의 결과와 적절한 안전율에 근거한 실험결과가 근사함을 확인하였으나 Terzaghi공식에 의한 값보다는 작았다.
연약 점성토 지반에 고속국도 등 대규모 SOC 공사 시 과대한 침하량으로 인하여 많은 문제점들이 발생하고 있어 정확한 침하예측은 개량공법의 선정, 사업비, 사업기간에 많은 영향을 미치게 된다. 현재 설계 시 사용되고 있는 대부분의 침하량 예측기법으로는 연약 점성토 지반의 두께를 단일층으로 하여 1차원 Terzaghi 압밀이론을 적용하고 있다. 그러나 연약 점성토 지반의 침하예측 시 대상층을 다수의 수평층으로 분할할 경우 침하량에 변화가 발생하고 있다. 본 연구에서는 성토고 변화 조건에서 연약점성토지반 수평분할에 따른 압밀침하거동을 분석하였다.
NATM 터널의 콘크리트라이닝은 국내 도입 초기에는 내장재로서 고려되었으나, 최근에는 구조재로서의 역할로 고려되고 있다. 따라서 설계 시 여러 가지 하중을 고려해야 하며, 그중에서도 지반이완하중은 콘크리트라이닝의 두께 및 철근보강유무를 결정하는 주요 하중이다. 도심지 지하철터널에서는 한계평형이론식 Terzaghi 암반분류 등을 사용하여 비교적 높은 이완하중을 적용하여 설계하고 있다. 본 연구에서는 이완하중 산정식들에 대해 검토하고 이완하중 산정법에 따른 구조계산을 수행하여 콘크리트라이닝의 거동을 파악하고자 한다.
The theory of consolidation has been achieved remarkable development in terms of theory such as finite consolidation theory, two dimensional Rendulic consolidation theory. Though those theories are well defined, the analysis is by no means straightforward, because associated properties are very difficult to determine in the laboratory, Therefore Terzaghi's one dimensional consolidation theory and Barron's cylindrical consolidation theory are still widely used in engineering practice. The theoretical shortcomings of those consolidation theories and uncertainties of associated properties make inevitably some discrepancy between theoretical and field settlements. Field settlement measurement by settlement plate is, therefore, widely used to overcome the discrepancy. Ultimate settlement is one of the most important factor of embankment construction on soft soils. Nowadays the ultimate settlement prediction methods using field settlement data are widely accepted as a helpful tool for field settlement analysis of embankment construction on soft soils. Among the various methods of ultimate settlement prediction, hyperbolic method and Asaoka's method are most commonly used because of their simplicity and ability to give a reasonable estimate of consolidation settlement. In this paper, the reliability of hyperbolic method and Asaoka's method has been examined using analytical methods. It is shown that both hyperbolic method and Asaoka's method are significantly affected by the direction of drainage.
본 연구에서는 제지회를 성토재로 활용할 경우 제지회의 지지력 특성을 파악하기 위하여 원심모형실험을 실시하였다. 모형실험은 기초폭과 중력수준을 변화시켜 실시하였으며, 하중재하에 따른 침하와 수직토압을 측정하였다. 모형실험결과는 지지력 이론 및 유한차분 해석프로그램인 FLAC을 이용한 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 실험결과, 하중-침하특성은 침하비 s/B가 약 25~30%에서 변곡점을 나타내는 국부전단파괴 양상을 보이며, g-level과 기초폭이 증가할수록 하중강도가 증가하고 있다. 실험에서 측정된 극한지지력은 Terzaghi 이론에 의한 결과와 유사한 것으로 나타났다. 기초 중심에서 이격거리가 증가할수록 수직토압이 크게 감소하였으며, E/B가 7이상에서는 하중재하에 따른 응력증가가 거의 발생하지 않았다. 하중재하에 의한 수직변위는 기초 직하부에서 가장 크며, 깊이 4cm 이상, 이격거리 E/B=5.0 이상에서는 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다.
In this study, it was developed that the software could be used to estimate consolidation settlement by curve fitting method according to Terzaghi's consolidation theory on the condition of gradual incremental loading, and the method of estimating settlement caused by lateral displacement was suggested, in which the settlement was calculated from the difference between the settlement calculated with the developed software using the early part of measured data and the settlement measured for the short duration from the beginning of embankment in the field. The verification of the suggested method of estimating settlement caused by lateral displacement showed good results.
The application of Terzaghi's theory of consolidation for analysing the settlement of multi-layered soils is not strictly valid because the theory involves an assumption that the soil is homogeneous. The settlement of stratified soils with confined aquifer can be analysed using numerical techniques whereby the governing differential equation is replaced by 2-dimensional finite difference approximations. The problems of discontinuous layer interface are very important in the algorithm and programming for the analysis of multi-layered consolidation using a numerical analysis, finite difference method(F.D.M.). Better results can be obtained by the process for discontinuous layer interface, since it can help consolidation analysis to model the actual ground The purpose of this paper provides an efficient computer algorithm based on numerical analysis using finite difference method(F.D.M) which account for multi-layered soils with confined aquifer to determine the degree of consolidation and excess pore pressures relative to time and positions more realistically.
The traditional concept after Terzaghi was that consolidation was the dissipation process of pore water pressure compatible to external loading which was generated immediately after the loading. However, a theory of one-dimensional consolidation based on elasto-viscous liquid model proposed by Yoshikuni(1994) explained that the process of primary and secondary consolidation was considered to be not a simple process of dissipation of pore water pressure but a simultaneous process of dissipation and generation by external loading. This study attempts to demonstrate general consolidation behaviour of clayey soils including effects of consolidation history, load increment and thickness of cohesive layer by one-dimensional Finite Difference Method(F.D.M) analysis from the viewpoint of elasto-viscous consolidation theory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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