유기산 재료를 이용한 사질토의 안정화 메커니즘에 관한 연구

기정서(Jungsu Ki),Eric Yee,이종휘(Jonghwi Lee),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.6

지반개량분야에서는 수많은 공법들이 지금까지 발전을 거듭하여 개발되어왔다. 그러나 대부분의 공법들은 지반의 강도 증진에만 중점을 두었으며 환경문제 발생에 대한 구체적인 해결방안을 제시하지 못하고 있다. 이에 최근에 들어 친환경적으로 지반의 강도를 증대시키는 방법으로 유기산 재료를 이용한 지반개량이 개발되어왔으나 아직 근본적인 안정화 메커니즘에 대해서는 잘 알려지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 친환경 개량재인 유기산 재료를 활용한 일축압축강도시험 및 pH시험을 통해 안정화 메커니즘에 대해 규명하였다. 그 결과, 유기산 처리가 된 샘플이 유기산 처리가 되지 않은 샘플보다 시간에 따른 더 큰 일축압축강도를 보였다. 또한, 유기산 재료에 의해 미생물들의 증식이 촉진되며, 토양의 공극 감소를 통해 토양이 개량된다는 것을 규명할 수 있었다. 향후 유기산 재료를 활용한 지반개량 공법의 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다. The field of ground amelioration, many construction methods have been developed more prosperously up to now, but even now, the majority focuses on the improvement of ground strength. And they could not suggest concrete solutions to the occurrence of environmental issues. To address this problem, soil improvement methods employing organic acid materials have recently been developed as eco-friendly technologies for increasing the soil strength, but details regarding the basic stabilization mechanism are not known yet. Against this background, this research was conducted to examine the soil stabilization mechanism; for this purpose, unconfined compressive strength and pH tests were conducted by using an improved eco-friendly organic acid material. The test results revealed that the samples processed with the organic acid showed a considerable increase in the unconfined compressive strength over time as compared to the strength of the samples that were processed without the organic acid. It was also confirmed that the organic acid material promoted microbial breeding and improved the soil structure by reducing the volume of the voids in the soil. Therefore, the sustainable development of this method needs to be analysed more in the future.

수평재하시험결과를 이용한 말뚝의 수평방향 지반반력계수 예측에 관한 연구

천병식,서덕동,이용재 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.2

본 연구에서는 수평재하시험과 공내수평재하시험 결과를 이용하여 지반반력계수를 각각 분석하였다. 또한 이들 값과 수평재하시험 실시 위치에서의 N치를 이용하여 도로교표준시방서, 일본토목학회, Hukuoka식, 일본도로협회 제안식으로 산정한 수평방향 지반반력계수를 비교 및 분석하여 제안식별 적용성을 평가하고자 하였다. 수평방향 지반반력계수 산정시 지반의 변형계수가 큰 영향을 미치는 것으로 볼 때 합리적인 지반의 변형계수 산정이 매우 중요하며, 제안식별 변형계수 적용에 대해 재하시험 결과를 이용하여 검토하였다. 특히 공내수평재하시험 결과를 이용하여 지반반력계수를 산정하는 방법은 수평변위를 고려할 수 없는 등의 문제점이 있는 것으로 나타나 사질토 지반의 수평방향 지반반력계수 산정시 말뚝의 직경과 수평변위를 고려할 수 있는 식을 제안하였으며, 아울러 N치를 이용한 지반의 변형계수를 고려하는 제안식에 대해서는 수평재하시험과 비교하여 지반의 변형계수 추정식을 제안하였다. In this paper, the Coefficient of Subgrade Reaction was analyzed from the data which were the results of lateral pile loading tests and pressuremeter tests on construction sites. The prediction method with N-value was compared with lateral pile loading tests and the results of lateral pile loading tests were compared with the prediction method considering diameter of a pile. Also, the results of lateral pressuremeter tests were compared with those of lateral pile loading tests. As a result, consideration for a diameter and lateral deformation of a pile was needed when the coefficient of horizontal subgrade reaction is presumed. Therefore, a formula which is taking into account the allowable deformation of a pile was suggested from lateral pressuremeter tests in this study.

제방축조에 의한 연약지반의 변위특성

안광국,배우석 한국지반환경공학회 2007 한국지반환경공학회논문집 Vol.8 No.2

In this study, the centrifugal tests were fulfilled to analyze the displacement characteristics caused by the embankment construction on soft ground. Embankment of height, undrained shear strength and with or without geotextile were selected to evaluate the displacement characteristics of soft ground by embankment. As a result, the replacement section without geotextile showed the parabola shape. The replacement section with geotextile showed the trapezoidal shape which represents the uniform settlements. The replacement angle is increasing nearly lineally with increasing the height of embankment and G-level. The position, where the maximum horizontal displacement occurred, was between 0.24H0 and 0.35H0 and was at 0.3H0 on the average. In the case of with and without geotextile, the relationship between the maximum settlement of ground(S) and maximum horizontal displacement(δm) was δm=0.60S, δm=0.54S, respectively. 본 연구에서는 제방축조에 의해 연약점토지반에서 발생되는 지반의 변위 및 변형형태를 파악하기 위하여 제방높이, 지반의 비배수 전단강도, geotextile의 설치여부와 중력수준을 변화시키면서 원심모형시험을 실시하였다. 실험결과, 제방하중에 의한 지반의 치환단면은 geotextile을 설치하지 않은 경우 포물선 형태를 나타내었고, geotextile을 설치한 경우에는 제방하부에서 균일한 침하단면을 나타내는 사다리꼴 형태를 나타내었다. 치환각도는 제방높이와 중력수준이 증가할수록 그리고 지반의 비배수 전단강도가 작을수록 거의 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 최대 수평변위가 발생하는 위치는 지표면에서 점토층 깊이의 0.24~0.35H0(H0 : 초기 모형지반의 높이) 지점으로 평균 0.3H0인 것으로 나타났으며, geotextile을 설치하지 않은 경우 지반의 최대침하량(S)과 최대 수평변위(δm)는 δm=0.54S, geotextile을 설치한 경우에는 δm=0.60S의 관계를 나타내었다.

빅데이터 지반정보의 불확실성을 고려한 중진지역에서의 액상화 위험도 작성기법 개발

곽민정(Minjung Kwak),구태진(Taijin Ku),최재순(Jaesoon Choi) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.1

최근 우리 정부는 안전한 대한민국이라는 슬로건 아래 지진재해를 포함한 자연재해피해를 최소화하는데 많은 노력을 집중하고 있으며, 이를 위해 산사태 위험도와 액상화 위험도와 같은 지진 시 지반피해 GIS 시스템 데이터가 구축되고 있는 실정이다. 우리나라 전역을 포함하는 지진 시 액상화 위험도를 작성하기 위해서는 수많은 지반시추정보에 대한 적용성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 액상화 위험도 작성을 위해 인구밀도가 높은 광역지역의 지반증폭계수를 검토하였으며 이를 위해 S시 522개 시추공지반 정보를 수집하여 지반응답해석을 수행하였다. 이때 지반분류는 지반정보의 불확실성을 고려하고자 현행 내진 설계기준에서 제안하고 있는 시추종료 깊이 이후의 지반 정보를 30m로 가정하는 경우와 지반정보의 오리지널 데이터 값만을 이용하는 경우로 나누어 비교하였으며, 타당성 검토 시에는 지반응답해석 결과에 대한 확률분포와 통계분석을 이용하여 수행하였다. 최종적으로 정규분포를 통한 신뢰도 50%, 70%, 90%에 대한 지반증폭계수를 도출하여 액상화 위험도를 도시하였으며, 이를 지반응답해석을 통해 도시한 LPI 액상화 위험도와 비교하여 가장 유사한 값을 추천하였다. 연구결과 제안된 지반증폭계수가 향후 국내 액상화에 대한 연구와 중진지역의 광역지역 액상화 위험도 작성에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다. Recently, Korean government has tried out to set up earthquake hazards prevention system. In the system, several geotechnical hazard maps including liquefaction hazard map and landslide hazard map for the whole country have drawn to consider the domestic seismic characteristics. To draw the macro liquefaction hazard map, big data of site investigations in metropolitan areas and provincial areas has to be verified for its application. In this research, we carried out site response analyses using 522 borehole site investigation data in S city during a desirable earthquake. The soil classification was separately compared to shear wave velocity considering the uncertainty of site investigation data. Probability distribution and statistical analysis for the results of site response analyses was applied to the feasibility study. Finally, we suggest a new site amplification coefficient, hereby presented with the similar results of liquefaction hazard mapping using the calculated liquefaction potential index by the site response analyses. Above-mentioned study will be expected to help to follow research and draw liquefaction hazard map in moderate seismic region.

지하터파기로 인해 융기(Heaving)가 발생한 지반에 근입된 단독말뚝의 거동

이철주(Lee Cheolju) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.1

본 연구에서는 유한요소해석을 실시하여 지반굴착으로 인해 융기(heaving)가 발생하는 지반에 사전에 근입된 말뚝의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석에서는 말뚝과 점토사이 경계면에서의 미끄러짐(소성항복)을 고려하여 그 상호거동에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 말뚝의 상향변위, 말뚝과 인접지반의 상대변위, 말뚝에 작용하는 전단응력 및 인장력을 분석하였다. 특히, 수직응력의 감소로 인해 말뚝과 인접지반에서의 전단응력이 전이되는 메커니즘에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 굴착에 의해 수직응력이 감소하여 말뚝과 인접지반 사이에서의 상대변위 및 전단응력이 변화하였다. 말뚝 대부분의 위치(Z/L=0.0-0.8)에서는 상향의 전단응력이 발생하였으나, 말뚝 선단부 부근(Z/L=0.8-1.0)에서는 하향의 전단응력이 발생하였고, 이로 인해 말뚝에는 인장력이 발생하였다, Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이이다. 수치해석을 통해서 분석된 말뚝의 거동에 대하여 상세히 보고하였다. A finite element analysis has been conducted to clarify the behaviour of a single pile in heaving ground related to ground excavation. The numerical analysis has included soil slip at the pile-soil interface, analysing the interaction between the pile and the clay has been studied. The study includes the upward movement of the pile, the relative shear displacement between the pile and the soil and the shear stresses at the interface and the axial force on the pile. In particular, the shear stress transfer mechanism at the pile-soil interface related to a decrease in the vertical soil stress has been rigorously analysed. Due to the reductions in the vertical soil stress after excavation, the relative shear displacement and the shear stress along the pile have been changed. Upward shear stress developed at most part of the pile (Z/L=0.0-0.8), while downward shear stress is mobilized near the pile tip (Z/L=0.8-1.0) resulting in tensile force on the pile, where Z is the pile location and L is the pile length. Some insights into the pile behaviour in heaving ground analysed from the numerical analyses has been reported.

친환경적인 비탈면 재해 저감방안

장범수(Buhm-Soo Chang),김보헌(Bo-Heon Kim),이왕곤(Wang-Gon Lee) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2009 No.9

최근 경제성장에 따른 국민생활수준의 향상과 함께 개발과 보전의 조화라는 친환경적인 개발이 중요시되면서, 건설공사 비탈면 설계ㆍ시공 및 유지관리 분야에서도 친환경적인 비탈면을 건설하라는 요구가 점차 증대되고 있다. 최근 건설되는 비탈면의 경우 이러한 요구에 부응하기 위해 소위 환경친화적이라고 주장하는 비탈면 대책공법들을 도입ㆍ개발하여 적용하고 관련기술에 대한 정확한 이해와 검토 없이 무책임한 기술도입과 개발 및 이들 공법의 무분별한 적용으로 비탈면의 안정성이 저해되어 오히려 자연환경을 파괴시키거나 오염시키는 부작용마저도 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 친환경이라는 단순한 전제하게 무책임하게 적용되고 있는 소위 환경친화적이라는 비탈면 대책공법의 문제점 및 개선사항에 대한 고찰과 함께 친환경적인 비탈면 설계를 위한 새로운 패러다임을 제시하고자 하였다.

고속도로 절토비탈면의 친환경 녹화공법 적용

유병옥(Byung-ok You),전기성(Gi-seong Jeon),심재원(Jea-won Shim),장현익(Hyun-ick Jang) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2009 No.9

건설공사는 환경에 반하는 사회적인 통념이 일반적이며 과거에는 도로의 규모가 크지 않았고, 차량의 통행량도 많지 않았기 때문에 자연과 조화로운 도로가 개설되었으나, 최근에는 도로가 주로 산지를 통과하면서 비탈면이 대형화되고 경사가 급해져 경관의 악화와 생물서식처의 파편화라는 환경문제가 심각하게 대두되고 있다. 최근에 녹색성장이나 이산화탄소 배출 저감을 위한 각 분야에서의 노력이 경주되고 있는 시점에 맞추어 도로 건설에도 환경친화적인 접근이 시도되고 있는 실정이다. 특히, 절토비탈면에서의 환경친화적인 접근 및 시도는 시대의 대세로서 고속도로에서도 백두대간 복원사업이나 생태복원을 위한 관심과 노력이 높아지고 있다. 이러한 환경복원 및 친환경적인 절토비탈면의 복원은 경관성과 생태적 기능을 회복하기 위한 생태복원적 입장에서의 녹화기술 개발과 적용이 반드시 필요하며 친환경적인 보호공 및 미적인 비탈면 조성에 대한 발상의 전환이 필요한 시점이다.

도심지 깊은 굴착에 따른 지반 강성의 변화

최종호(Jongho Choi),구본휘(Bonwhee Koo),김태식(Taesik Kim) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.2

도심지 구간에 위치한 지반공학 관련 공사 현장에서는 충분한 안전율 확보와 더불어 사용성도 확보해야 한다. 이를 위해서는 공사 중 인접지반에 발생하는 변형을 제어해야 하므로 지반구조물과 관련된 기술 요구사항도 더욱 높아지고 있다. 사용성 확보를 위해서는 지반의 변형을 예측해야 하므로 지반의 강성을 분석해야 한다. 특히 강성의 비선형성과 이방성은 주요인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 깊은 굴착 중 지반이 경험하는 응력경로에 따른 강성의 비선형성과 이방성에 대해 실내시험 결과와 전산 해석 결과를 비교하였다. 강성은 변형률이 작은 미소변형률 구간에서 비선형성이 두드러졌으며, 응력경로에도 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 실내시험 결과 압축은 작은 강성을 인장은 큰 강성을 나타내었으며, 깊은 굴착 시 지지벽체 뒤는 압축이 앞은 인장이 지배적인 응력경로를 나타내었다. 굴착 중 발생하는 지반의 변형을 정확히 예측하기 위해서는 지반이 경험하는 응력경로에 따라 변하는 강성의 변화 특성을 고려해야 한다. In urban area, many design projects related to geotechnical projects are controlled by serviceability rather than stability requirements. Accordingly, control of ground deformation has become more crucial and many researchers have studied soil stiffness. Recent experimental studies on the stress-strain response of Chicago glacial clays showed that the nonlinearity and anisotropy are the two key factors in evaluating the soil stiffness. In this study, experimental results are applied to analyze the deep excavation site locating in downtown Chicago. The stress paths observed from the observation points located behind and front of the supporting wall yield typical stress paths. Changes in soil stiffness nonlinearity and anisotropy were discussed by comparing experimental and computed stress paths. The stiffness anisotropy were significant even at the first few excavations. The stiffness degradation characteristics are significantly different according to relative location to the support wall even at the same elevation.

연직배수재를 이용한 오염지반 복원의 영향인자 분석

박정준(Park Jeongjun),신은철(Shin Eunchul) 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.2

개발사업과 산업발달로 인하여 발생되는 유해화학물질과 유류사용량이 늘면서 화학물질과 유류를 저장하는 지하저장탱크에서의 오염물질 유출로 토양 및 지하수 오염이 심각해지고 있다.또한,산업지역,공장지대가 밀집된 매립 지반에서는 투수계수가 낮아 오염물질 추출에 한계가 있다. 이러한 문제해결 방안의 하나로 연약지반 개량공법에서 사용되고 있는 연직배수재를 이용하여 기존의 복원기술인 토양세정공법의 효율을 증진시킨 연직배수시스템에 대한 연구를 수행하였다. 오염된 지반의 복원을 목적으로 사용한 연직배수시스템의 적용성 평가를 위하여 오염토양 복원시 오염지반에 영향을 주는 인자에 대한 유효성 등을 분석하였다. 본 연구에서는 연직배수시스템의 적용성을 위하여 오염토양 복원시 오염지반에 영향을 주는 인자에 대한 공학적 특성을 바탕으로 파일럿 규모의 실내 오염복원 실험을 통한 오염물질의 복원효율 등을 분석하였다.또한,염화나트륨을 복원실험의 추적자로 사용하였고, 도출된 결과를 바탕으로 SEEP/W와 CTRAN/W 유한요소해석 프로그램을 이용하여 압력수두와 지속시간에 따른 농도변화, 각각의 지반조건에 대한 복원률의 오염물질 흐름 해석을 통한 유효성을 평가하였다.결과,오염지반의 투수계수는 흐름속도와 연직배수재를 통한 추출률과 관계되며, 흐름속도와 추출률은 분산지수에 영향을 미치게 되어 결국 원위치 오염복원 과정시 중요한 역할을 하게 된다. Due to the growth in industrialization, potential hazards in subsurface environments are becoming increasingly significant. The extraction of the contaminant from the soil and movement of the water are restricted due to the low permeability and adsorption characteristics of the reclaimed soils. There are a number of approaches to in-situ remediation that are used in contaminated sites for removing contaminants. These include soil flushing, dual phase extraction, and soil vapor extraction. Among these techniques, soil flushing was the focus of the investigation in this paper. Incorporated technique with PVDs has been used for dewatering from fine-grained soils for the purpose of ground improvement by means of prefabricated vertical drain systems. The laboratory model tests were performed by using the flushing tracer solutions for silty soils and recorded the tracer concentration changes with the elapsed time and flow rates. The modeling was intended to predict the effectiveness and time dependence of the remediation process. Modeling has been performed on the extraction, considering tracer concentration and laboratory model test characteristics. The computer model used herein are SEEP/W and CTRAN/W, this 2-D finite element program allows for modeling to determine hydraulic head and pore water pressure distribution, efficiency of remediation for the subsurface environment. It is concluded that the coefficient of permeability of contaminated soil is related with vertical velocity and extracted flow rate. The vertical velocity and extracted flow rate have an effect on dispersivity and finally are played an important role in-situ soil remediation.

친환경 고결제와 미생물을 혼합한 점성토의 강도 변화특성

김태연(Taeyeon Kim),박종서(Jongseo Park),이봉직(Bongjik Lee) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.10

지금까지의 지반개량공법은 지반의 강도증진을 중점으로 개발되어 왔으며, 경제성과 취급 성이 우수한 시멘트계 안정재를 이용한 지반개량공법이 주로 사용되고 있다. 시멘트계 안정재를 이용한 지반개량 공법은 효과가 우수하지만 환경 및 인체에 유해한 물질이 검출되며 이산화탄소 배출 및 지하수 오염 등의 환경적인 문제가 지적되고 있다. 따라서, 이런 문제를 해결할 수 있는 대체 공법의 일환으로 생물학 기술을 접목한 지반개량공법의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 이 연구는 점성토에 친환경 고결제와 미생물을 혼합하였을 때의 강도변화 특성을 파악하고자 친환경 고결제와 미생물의 혼합여부와 양생일수에 따라 일축압축시험, 직접 전단시험, SEM 분석 및 X선 회절분석 등을 실시하였으며 시험결과 미생물의 탄산칼슘생성작용으로 인한 고결화와 그로 인한 장기 강도증진을 확인하였다. The soil improvement method so far has been developed with an emphasis on enhancing the strength of the ground. A soil improvement method using a excellent cementitious stabilizer in economical efficiency and handling property is mainly used. The soil improvement method using cementitious stabilizer is effective but environmental and human harmful substances are detected and environmental problems such as carbon dioxide emission and groundwater pollution are pointed out. Therefore, as part of an alternative method capable of solving such problems, researches on the soil improvement method incorporating biological technology are being actively carried out. This study was conducted to investigate the characteristics of strength change when mixed with environmentally friendly soil binder and microorganism in clay, and it was analyzed by uniaxial compression test, direct shear test, SEM, XRD. As a results of the test, we confirmed the cementation caused by microbially induced calcite precipitation and the strength increase enhancement by it.