Column tests in the laboratory were preformed to investigate characteristics of settling process of dredged soil sampled from in-situ. Test results were analyzed by using the existing theories on discrete settling and hindered settling. From column tests of monitoring the interface with time, settling was found to be a linear process with time and the settling rate was increased with initial water content of slurry. The settling rate was also observed to decrease with increasing initial height of slurry. Most of settling process were composed of flocculation, hindered settling and self-weight consolidation. On the other hands, flocculation of soil during settling was observed and it was found that the size and density of flocculated particles could be analyzed by using the method proposed by Richardson and Zaki.
준설토에 대한 연구는 주로 준설토의 1차원 침강 및 자중압밀 특성을 파악하는 실험적 연구가 진행되었다. 하지만 양질의 준설지반 확보를 위한 효과적인 투기장의 설계와 배출수에 의한 환경오염을 최소화하기 위해서는 준설토의 투기에 의한 유동특성의 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 준설토 투기장의 펌핑에 의한 토사의 유동 형상을 모사하기 위하여 준설토사를 단일상으로 가정하고 연속 방정식을 유도하여 좌표축에 따른 힘 평형 방정식을 유도하였다. 준설토장의 3차원 거동 해석을 위한 컴퓨터 연산 부하와 모델링 소요시간을 최적화하기 위하여, 토체의 깊이 방향으로 적분을 수행하는 깊이 적분 방법을 지배 방정식에 적용하여, 3차원적 지형조건을 고려할 수 있도록 하였다. 지배 방정식의 보간함수를 이용한 공간분할에서 Petrov-Galerkin 수식화 기법을 적용하였다. 일반화된 사다리꼴 법칙으로 시간적분을 수행하고 Newton의 반복과정을 이용할 수 있도록 근사화시켰다. 가중행렬은 DG과 CDG 기법을 적용하였으며, 준설토 유동해석에서 가중행렬에 따른 수치적인 안정성을 평가하기 위하여 사각형 기둥 슬럼프 시뮬레이션을 수행하였다. 수치기법에 대한 비교 분석 결과는 DG 기법을 적용한 SU/PG 수식화가 유사진동을 최소화시키는 가장 안정적인 수치해석결과를 보여주는 것으로 나타났다.
In Algeria, wastes are often stored in such conditions that do not meet standards. Today and more than ever, we really must implement an environmentally management of wastes. Recovery of waste in Algeria has a considerable delay due to the absence of a policy favorable to the development of waste management. But many researchers have shown the possibility to reuse dredged sediments in road construction. Through Europe, recent research works have been already performed on dam sediments. Present study fits into the context of the valorization of dredged sediments from Fergoug dam. They are found in considerable quantities and mainly composed of mineral phases, organic matters and water. The reservoir sedimentation poses problems for the environment and water storage, dredging becomes necessary. Civil engineering is a common way of recycling for such materials. Dredged sediments have not the required mechanical characteristics recommended by the standards as GTR guide (LCPC-SETRA 1992). So as to obtain mechanical performance, dredged sediment can be treated with cement, lime, or replaced materials like quarry sand. An experimental study has been conducted to determine physical and mechanical characteristics of sediments dredged from dam. Then different mixtures of sediment and/or quarry sand with hydraulic binders are proposed for improving the grain size distribution of the mixes. Finally, according these mixtures, different formulations have been tested as alternative materials with dredged sediments.
본 연구에서는 준설투기장의 설계를 위하여 실내시험으로 컬럼을 이용한 준설토 침강 자중압밀시험 및 상등수에 대한 부유물 농도시험을 수행하였으며, 현장조건과 배출수의 부유물 농도를 고려한 준설투기장을 설계 검토하였다. 준설투기장 폭과 목표 부유물 농도와의 관계 검토결과, 소요면적에서는 투기장 폭이 좁고 길이가 길수록 부유물 농도가 감소함을 알 수 있었다. 또한 준설투기가 진행됨에 따라 배출되는 상등수의 부유물 농도의 변화를 예측하기 위하여 침강허용깊이의 변화에 대한 영향도 고려되어야 하며, 이는 배출수의 목표 부유물 농도가 낮을수록 더욱 중요하다.
본 연구에서는 침강압밀특성을 분석하기 위하여 준설투기가 예상되는 대표시료 중 점성토와 사질토를 대상으로 침강시험을 실시하였다. 분석결과 침강압밀계수($C_s$), 함수비와 계면고의 관계에서 점성토와 사질토는 뚜렷한 차이를 보이고 있다. 그러나 준설매립 직후 초기 체적변화 예측결과 점성토에서는 시간에 따른 함수비변화가 급감하였으나 사질토층에서 함수비변화에 따른 차이를 보이지 않았다. 또한 본 실험에서 적용한 실험조건에 대한 타당성 검토를 위해 실질토량고에 따른 침강압밀계수와 초기침강 속도를 분석한 결과 실험조건은 적정한 것으로 판단되며, 이와 같은 분석으로 재료 각각에 대하여 압밀침강특성치의 범위와 평균 및 대표적인 관계식을 제안하였다.
This study was carried out to determine the ways in which drying improves and develops dredged soils which exist widely in the lowlands of Korea. Before drying there were large variations in the fundamental physico-chemical properties of dredged soils collected from different places. In the sample soils, saturated hydraulic conductivity decreased gradually with an increase in bulk density with the exception that in air-dried soils a reverse trend was observed. Also in the sample soils, the sedimentation volume and the consistency limits decreased gradually with the decrease in soil water content after the air-drying treatment. The porosity of the sample soils decreased from $0.67{\sim}0.87m^3/m^3\;to\;0.58{\sim}0.66m^3/m^3$ and the liquid-phase range decreased from $0.41{\sim}0.83m^3/m^3\;to\;0.29{\sim}0.71m^3/m^3$. The solid-phase range of sample soils increased $0.13{\sim}0.33m^3/m^3\;to\;0.24{\sim}0.37m^3/m^3$ same as above with air-drying treatment. In conclusion the air-drying treatment caused an irreversible effect on some physical properties. Accordingly, these facts indicate that the effects of air-drying treatment on these properties are considered to be resulted from irreversible changes in the structural status of the sample soils.
It is of importance to determine the zero effective stress void ratio($e_{00}$), which is the void ratio at effective stress equal to zero, and the relationships of void ratio-effective stress and of void ratio-hydraulic conductivity for characterizing non-liner finite strain consolidation behavior for ultra-soft dredged materials. The zero effective stress void ratio means a transitional status from sedimentation to self-weight consolidation of very soft soil deposits, and acts as a starting point for self-weight consolidation in the non-linear finite strain numerical analysis such as PSDDF. In this paper, a new method for determining the zero effective stress void ratio has been introduced with the aid of measuring electrical resistivity of the specimen. A correlation between the zero effective stress void ratio and the initial slurry void ratio has been proposed, which can be used in PSDDF analysis as an input parameter. Combining all of the accessible experimental data, the consolidation characteristics of a dredged soil from the Incheon area has been studied in detail.
소성이 높은 고함수비를 갖는 준설점토에 대한 침강 및 자중압밀 특성에 대한 연구는 국내외에서 활발하게 진행되고 있는 반면, 비소성 준설토에 대한 침강, 퇴적 특성에 대한 연구는 국내뿐만 아니라 국외에서도 거의 진행되지 않고 있는 실정이다. 일반적으로 비소성 준설토는 침강 및 퇴적 단계에서 고소성의 준설점토와 다른 거동 특성을 나타낸다. 본 논문에서는 비소성 준설토에 대한 실내 침강압밀실험을 실시하여 비소성 준설토의 퇴적 및 침강 현상을 제시하였다. 또한 퇴적고 관찰이 이루어진 준설토에 대한 퇴적특성 분석을 통하여 계면고 관찰이 이루어진 준설토에 대한 퇴적 현상을 해석하였으며, 이를 통하여 비소성 준설토에 대한 침강 및 퇴적 거동을 예측하였다. 또한 초기 및 최종 퇴적고에 대한 상관관계, 최종 퇴적고 및 최종 계면고에 대한 상관관계 분석을 통하여 비소성 준설토의 거동 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 준설토 전체건조시료중의 모래함유율을 모래혼합비율, S-C라고 정의하고 단계별 투기방법에 의한 실내침강압밀시험을 통하여 S-C별 침강 및 압밀, 퇴적현상을 제시하였다. 또한 혼합토에서 서로 다른 거동을 보이는 점토분과 조립분을 분리시켜 S-C에 따른 점토분만의 간극비와 침하량을 계산하였다. 투기완료 후 S-C별 실내시험결과를 기존의 경험적인 해석방법과 쌍곡선법을 응용한 새로운 방법으로 산정한 투기완료 후의 계면고, 체적비 변화와 비교, 분석하였다. 시험결과 자중압밀완료 후 S-C가 증가할수록 액성한계가 혼합토의 컨시스턴시에 대한 영향을 많이 끼치며, 그 한계는 대략 65%로 판단된다. S-C에 따라 점토성분만의 간극비를 계산한 결과, 점토간극비는 S-C가 0%와 50%의 경우 투기완료 후 시간이 아무리 경과되더라도 각각 2와4이하가 될 수 없음을 보였다. 침하와 시간의 관계에서 재초기화 곡선의 시작점은 矢野弘一郞(1985)가 제시한 팀강곡선의 변곡점에 해당하였고 직선과 상관계수가 거의 1인 재초기화 곡선의 거동을 보였다. 재초기화 곡선의 기울기와 절편은 30cm이후 전체높이 별 지수함수의 형태로 파악하는게 타당하다고 판단되며, 시료높이별로 계면고변화를 고려하고 투기완료 후 기울기가 시험결과와 잘 일치하는 쌍곡선 법을 응용한 예측방법이 기존의 경험적인 방법보다 모래의 영향을 고려한 지역에서 준설 매립 할 경우 더 합리적이라고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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