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액체질소를 이용한 강관압입공법의 역학적 수리학적 안정화공법
지수빈(Subin Ji),이기철(Kicheol Lee),이주형(Ju-hyung Lee),김동욱(Dongwook Kim) 한국지반신소재학회 2016 한국지반신소재학회 논문집 Vol.15 No.3
본 연구에서는 강관압입 공법 적용 시 굴착 선단부에서 수리학적 또는 역학적 불안정으로 인해 발생 가능한 붕괴를 방지하는 목적으로 액체질소를 주입하여 굴착선단부를 안정화하는 공법에 관하여 연구하였다. 강관압입 공법 적용 시 오거 내 중공(中空)에 액체질소 주입관(호스)를 넣어 오거 선단부에 액체질소를 분사하는 방식을 고안하였다. 실내 실험을 위해 직경이 1,000 mm인 강관압입관을 기준으로 1/5축소 모형오거 및 토조를 제작하였다. 화강풍화토로 지반을 조성하여 함수비를 변화시켜가며 액체질소를 주입한 결과 오거 선단부에 동결 구근이 형성되어 강관압입공법 시공 시 발생 가능한 붕괴를 막을 수 있는 것으로 확인되었다. 액체질소를 이용한 동결공법은 지반이 모래일 때 보다는 소성이 있는 화강풍화토일 경우 더 효과적이었으며, 화강풍화토 지반의 경우 함수비가 최적함수비 이상일 경우 동결효율이 증가하는 것을 확인하였다. 액체질소 분사시간이 길어질수록 동결범위가 더 커졌으며 인위적으로 함수비를 급격히 증가시켜 수리학적 불안정을 유발해 보았더니 강관과 오거 전면의 지반이 약 120~300초 이내에 동결 되어 관으로 흙이 유입되지 않았으며, 차수효과가 있는 것으로 분석되었다. 이번 연구에서는 강관압입공법 안정화에 미치는 주요 인자에 대하여 액체질소를 이용하여 강관압입공법 시공 시 역학적 수리학적인 불안정이 발생할 경우, 화강풍화토 지반의 경우 붕괴를 막을 수 있는 효율적인 방법이 될 수 있다는 것을 확인하는데 큰 의의를 둔다. In this study, to prevent possible collapse caused by hydraulic or mechanical instability, liquid nitrogen injection method is developed and implemented at the tip of drilling auger of steel pipe propulsion tunneling. In this study, 1/5-scale model auger and sand chamber were manufactured. The prototype diameter of steel pile (or casing) is assumed about 1,000 mm. For the frictional sandy soils and plastic weathered soils, liquid nitrogen injection methods were tested varying water contents of the soils. For the induced hydraulic instability, the ground near the drilling auger was frozen within approximately 5 minutes preventing mechanical collapse and water infiltration. Securing stability of steel pile propulsion tunneling using liquid nitrogen was much more effective for which the water content of the soil somewhat exceeds the optimum water content.
제올라이트를 이용한 해저오염토 피복 공법 후 안정성 및 침하 평가
지수빈(Subin Ji),이기철(Kicheol Lee),이장근(Jangguen Lee),김동욱(Dongwook Kim) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.11
본 연구에서는 해저에 퇴적된 오염 침전물질을 제올라이트와 모래로 피복하여 중금속 및 오염물질을 격리하는 피복 공법을 적용한 지역의 해저지반의 역학적 안정성 및 변형 예측을 하였다. 문헌조사와 현장조사를 바탕으로 분석해 본 결과, 이 현장에 맞는 피복재는 중금속 흡착효과가 뛰어난 제올라이트가 적합한 것으로 결정되었다. 정밀지반조사 결과를 바탕으로 오염 침전물질을 제올라이트와 모래로 피복한 후 주변 지반에 대한 안정성 평가와 압밀로 인한 장기지반거동을 예측하였다. 역학적 안정해석 결과, 지면이 해수에 포화되는지 여부에 따라 최저 안전율은 약 11.2와 30.1로 계산되어 충분히 안전한 것으로 판단되었다. 압밀량 해석을 진행한 결과 상단면 기준으로 1차 최대압밀량이 209.2mm 정도 발생하고 2차 압밀량은 1.2mm로 아주 적게 예측되었다. 시간에 따른 압밀도를 계산하여 시간에 따른 1차압밀량도 예측하였다. This study evaluated the stability and deformation subsea foundation after implementation of the contaminant isolation method by covering the contaminated materials using Zeolite and sands under subsea condition. The appropriate contaminant adsorption materials used in this study was selected as Zeolite based on the existing research results due to its efficiency. Safety (or stability) was evaluated by calculation and to analyze deformation after completing the contaminant isolation method. The minimum safety factors from slope stability analyses results were 30.1 and 11.2 depending on subsea submerged conditions and the amount of the maximum primary consolidation settlement from consolidation analysis results was 209.2 mm. In addition, change of consolidation amount with increasing consolidation time was evaluated based on consolidation degree.