연약한 점토지반에서는, 정규압밀상태와 더불어 미약한 과압밀상태에서의 구성관계가 실제 지반구조물의 거동을 해석하는 데 중요한 역할을 한다. 미약한 과압밀상태의 거동에 실용적으로 적용될 수 있는 구성모델은 비교적 간편한 계수만을 사용하여 실제의 다양한 거동을 정확하게 예측할 수 있도록 개발되어야 한다. 이러한 연유로 본 연구에서는 등가응력 (자)으로규준화하였을 때 나타나는 지반의 비 배수거동을 재현하여 미약한 과압밀상태에 적용할 수 있는 구성모델을 제안하였다. 제안된 모델은 단지 정규압밀상태의 거동으로 도출할 수 있는 모델계수만을 사용하여 초기항복면내부에서 발생하는 항복현상을 표현할 수 있다. 뿐만아니라 제안된 모델은 과압밀상태, 2차압밀, 응력이완등의 영향에 따른 실제의 거동을 기존의 모델들에 비하여 더욱 간편하고 정확하게 예측할 수 있다.
이방압밀이 비배수크리프파괴거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 4가지의 압밀응력비(a:In'/clc': 1.0, 0.7, 0.5, 0.4)로서 정규압밀시킨 점토시료에 대해서 비배수크리프시험을 수행하였다. 어떤 최소변형률속도에 이르는 경과시간은 압밀응력비의 감소에 따라 줄어들고 이 최소변형률속도에 대한 파괴시간도 감소된다. Finn and Shead(1.1의 제안식에 의해서 구한 상한항복강도는 압밀응력비의 크기에 관계없이 크리프강도와 잘 일치하며 평균구속응력으로서 정규화한 상한항복 강도는 압밀응력비가 증가할수록 감소한다.
Estimation of geotechnical properties is an essential but challenging task since they are major components governing the safety and reliability of the entire structural system. However, due to time and budget constraints, reliable geotechnical properties estimation using traditional site characterization approach is difficult. In view of this, an alternative efficient and cost effective approach to address the overall uncertainty is necessary to facilitate an economical, safe and reliable geotechnical design. In this paper a probabilistic approach is proposed for real-time updating by incorporating new geotechnical information from the underlying project site. The updated model obtained from the proposed method is advantageous because it incorporates information from both existing database and the site of concern. An application using real data from a site in Hong Kong will be presented to demonstrate the proposed method.
한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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pp.91-97
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2001
Case records comprising the results of down-hole seismic surveys collected at nine sites worldwide, together with comparative results of laboratory bender element tests on reconstituted clay samples, were examined in an attempt to quantify the shear modulus of normally consolidated clays at very small strain of the order of 0.001%. The shear modulus G$_{max}$ under the current state of stresses is given in a formula which includes a newly proposed void ratio function. An empirical expression incorporating the new void ratio function is also proposed for practical use in estimating G$_{max}$ profiles with depth in natural soil deposits from routinely available borehole data.ata.
고소성 점토 및 소성, 비소성 실트의 정규압밀상태시의 처녀압축곡선이 항상 선형적 거동을 하는 것은 아니며, 비선형성을 가진 한국의 남해안 점토의 경우 압밀압력이 증가함에 따라 압축지수가 감소하며, $e-{\log}{\sigma}_{\upsilon}{\prime}$곡선은 아래로 오목한 형태의 거동을 하는 것으로 연구되었다. 본 연구에서는 한국 남부 해안의 점토를 대상으로 압밀시험을 수행하였고, 결과를 분석하여 초기간극비, 액성한계, 소성지수와 압축지수의 비선형성을 분석하였다. Butterfield의 기법을 이용한 ${\ln}{\upsilon}-{\ln}{\sigma}_{\upsilon}{\prime}$에서 액성한계 50~100%사이의 처녀압축곡선은 선형성을 보였으나, 초기간극비 2.24%, 액성한계 100%, 소성지수 60이상에서의 고소성 점토의 시험결과에서는 뚜렷한 비선형성이 나타났다. 비소성 실트(fly ash)를 90%이상 함유한 재성형 시료의 경우 압밀압력이 증가함에 따라 압축지수가 증가하는 경향을 보였다.
낙동강하구 지역에는 두터운 점성토 퇴적지반이 넓게 분포되어 있다. 1990년대 초반부터 이러한 점성토 퇴적지반을 이용한 공업 및 주거단지 등의 확보를 위해 개발이 활발하게 진행되어 왔다. 이 과정에서 수많은 지반조사가 실시되었음에도 불구하고 이들 점성토 지반의 토질특성이 명확하게 규명되지 못했으며, 또한 잘못 결정된 토질정수로 인하여 지반침하 예측이 과소평가 되는 등의 문제점을 안고있다. 이러한 침하거동을 이해하기 위해서는 압축특성을 포함한 토질특성을 명확히 규명하는 것이 필요하다. 본 연구에서는, 부산점토의 압축특성을 규명하기 위하여 재구성된 시료와 불교란 시료를 이용하여 기본적인 물성시험과 압밀시험이 수행되었다. 물리적 특성으로부터 부산점토는 상부와 하부층의 구분이 뚜렷하게 나타나며, 퇴적환경이 서로 상이한 것을 알 수 있었다. Bluland(1990)와 Nagaraj(2000)의 연구를 배경으로 부산점토의 고유상태선과 현장압축곡선을 구할 수 있었으며, 부산점토가 고결작용이 발달된 장년기(young) 정규압밀 점토라는 것과 대개 2개의 성질이 다른 지층으로 구성되어 있다는 사실을 알 수 있었다. 또한 압축지수비(Tsuchida et.al.,1991)와 예민비(Leroueil et. al.,1983)로부터 고결효과를 확인할 수 있었다.
연약지반의 압밀거동은 온도변화에 의하여 영향을 받는다. 연약 점토지반 내에 온도가 증가하면 간극수압이 증가하고 간극수압의 소산은 부피와 간극비를 감소시킨다. 또한 높은 온도는 간극유체의 점성을 감소시키므로 압밀속도가 빨라진다. 본 연구에서는 온도가 압밀침하량, 압밀시간, 간극수압과 같은 압밀거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 위하여 수리역학적(HM) 및 열수리역학적(THM) 거동에 대한 수치해석을 수행하였다. 열주입과 샌드드레인을 동시에 고려하였으며, 온도 변화 및 샌드드레인 직경 변화를 고려하여 해석을 수행하였다. 해석결과, 시료내부의 온도는 열원의 온도와 샌드드레인의 직경 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 또한 열주입은 과잉간극수압을 증가시키고 그에 따라 과압밀 영역에서는 추가적인 침하량을 유발하고 정규압밀 영역에서는 압밀시간을 감소시키는 것으로 나타났다.
During consolidation, the permeability of clay decreases with void ratio because of the reduction in total void space. After Kozeny(1927) and Carman(1956), many researchers have proposed the relations between void ratio and permeability. Most of the relations are expressed in the following forms as : (1) log e - log k(1+e), (2) e - log k, or (3) log e - log k. These relations have been found valid for a large number of normally consolidated clays. From laboratory test(CRS and I $L_{CON}$) results, the relation between void ratio and permeability of Kimhae clay was well defined in all of the three forms. Permeability change index, $C_{k}$, of Kimhae clay was in the range of 0.64~1,03 and average value of $C_{k}$ was 0.821. And the test results satisfied the experimental correlation between $C_{k}$ and e, $C_{k}$=0.5e. In log e - log k(1+e) relation, constant C was in the range of 1.91~4.74$\times$10$^{-8}$ cm/sec and n was in the range of 3.74~4.60.c and n was in the range of 3.74~4.60.74~4.60.0.
A series of one-dimensional consolidation tests and triaxial creep tests were performed on Nansha clays, which are interactive marine and terrestrial deposits, to investigate their time-dependent behaviour. Based on experimental observations of oedometer tests, normally consolidated soils exhibit larger secondary compression than overconsolidated soils; the secondary consolidation coefficient ($C_{\alpha}$) generally gets the maximum value as load approaches the preconsolidation pressure. The postsurcharge secondary consolidation coefficient ($C_{\alpha}$') is significantly less than $C_{\alpha}$. The observed secondary compression behaviour is consistent with the $C_{\alpha}/C_c$ concept, regardless of surcharging. The $C_{\alpha}/C_c$ ratio is a constant that is applicable to the recompression and compression ranges. Compared with the stage-loading test, the single-loading oedometer test can evaluate the entire process of secondary compression; $C_{\alpha}$ varies significantly with time and is larger than the $C_{\alpha}$ obtained from the stage-loading test. Based on experimental observations of triaxial creep tests, the creep for the drained state differs from the creep for the undrained state. The behaviour can be predicted by a characteristic relationship among axial strain rate, deviator stress level and time.
The variation of the undrained shear strength (cu) is an important consideration for assessing slope stability in engineering practice. Previous studies focused on the three-dimensional (3D) stability of slopes in normally consolidated clays generally assume the undrained shear strength increases linearly with depth but does not vary in the horizontal direction. To assess the 3D stability of slopes with spatially varying undrained shear strength, the kinematic approach of limit analysis was adopted to obtain the upper bound solution to the stability number based on a modified failure mechanism. Three types failure mechanism: the toe failure, face failure and below-toe failure were considered. A serious of charts was then presented to illustrate the effect of key parameters on the slope stability and failure geometry. It was found that the stability and failure geometry of slopes are significantly influenced by the gradient of cu in the depth direction. The influence of cu profile inclination on the slope stability was found to be pronounced when the increasing gradient of cu in the depth direction is large. Slopes with larger width-to-height ratio B/H are more sensitive to the variation of cu profile inclination.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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