부유물 침전을 고려한 준설투기장 설계에 관한 연구

지성현(Jee Sunghyun),허병주(Huh Byungjoo),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.8

본 연구에서는 준설투기장의 설계를 위하여 실내시험으로 컬럼을 이용한 준설토 침강ㆍ자중압밀시험 및 상등수에 대한 부유물 농도시험을 수행하였으며, 현장조건과 배출수의 부유물 농도를 고려한 준설투기장을 설계ㆍ검토하였다. 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. For optimum scale design of containment area, a series of laboratory tests using column were performed in this study as followings; sedimentation test and self-weight consolidation test for dredged soil, and suspended solid concentration test for supernatant. Containment area has been designed and evaluated, based on field condition and concentration of suspended solid of effluent water. In addition, the relation between width of containment area and target concentration of suspended solid was analyzed. The results show that concentration of suspended solid decreases as the width of containment area decreases and the length of containment area increases. It was also observed that influence of change in ponding depth should be considered to predict the change in suspended solid concentration in supernatant discharged as disposal is conducted; the lower target suspended solid concentration of effluent water, the more important.

부유물 침전을 고려한 준설투기장 설계의 적합성 평가

지성현(Jee Sunghyun),김찬기(Kim Chanki),정혁상(Jung Hyuksang),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.10

본 연구에서는 기존에 적용된 준설투기장 설계에서 준설투기장에서 배출되는 상등수의 부유물 농도 예측에 대한 적합성 평가를 위하여 실제 현장 준설 시 준설투기장 내에서 준설토의 입도분포 및 상등수의 부유물 농도 분포를 측정하여 설계 예측 값과 비교하였으며, 상등수의 유속과 부유물 농도와의 관계를 분석하였다. 평가 결과, 현장 측정값과 설계 예측값이 비교적 유사한 경향을 보였으나, 준설 초기 및 상등수 유속이 증가한 시점에서는 설계 예측값과 상이한 측정값을 보였다. 이는 기존에 적용된 준설투기장 설계법이 준설 기간에 따라 민감하게 변화하는 준설토의 침강 깊이 및 상등수의 유속 등을 반영하지 못하기 때문으로 판단된다. 또한 준설투기장에서 동시에 측정된 유속과 부유물 농도의 분포가 유사한 경향을 보이므로 상등수의 유속과 부유물 침전이 상당히 밀접한 관계가 있는 것으로 관측되었다. 따라서, 현장 준설투기장 상황 변화를 보다 정확히 예측하기 위하여 준설토 계면고, 침강깊이, 상등수 유속에 따라 변화하는 부유물 침전을 고려한 준설투기장 설계법이 필요하다고 사료된다. In this study, grain size distribution of dredged soil and suspended solid distribution of supernatant in containment area were measured and compared with design prediction for suitability evaluation on prediction of suspended solid concentration of supernatant in conventional design of containment area. In addition to that, relationship were also analyzed between current velocity and suspended solid concentration of supernatant. Evaluation results show a relatively good agreement between field measurement and design prediction. On contrast, field measurement and design prediction show a quite different value each other in the early stage of dredging or at a point that current velocity increases. It is believed that this is due to that conventional design method of containment area does not account for ponding depth and current velocity which change sensitively with dredging period. Since current velocity and distribution of suspended solid concentration measured simultaneously show a similar trend, it is observed that there exists a close relationship between current velocity and distribution of suspended solid concentration. Therefore, a new design method for containment area, which can consider sedimentation of suspended solid that changes with interface height of dredged soil, ponding depth, current speed of supernatant, is necessary in order to predict the situation change of containment area more precisely.

석탄회를 활용한 CLSM의 pH 저감에 관한 연구

김영일(Kim Youngil),지성현(Jee Sunghyun),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.9

CLSM은 다짐이 필요없고 유동성이 큰 물질로 일반적으로 시멘트, 잔골재, 물, 혼화재 등을 혼합하여 만들어진다. 기존의 저강도고유동화재는 잔골재로 모래를 사용하고 있으나 모래를 구하기 점점 어려워지는 현 시점에서 저강도고유동화재를 대량으로 활용하기 위해서는 모래를 대신할 대체재의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 석탄회의 공학적 성질은 모래와 유사하여 모래의 대체재로써의 CLSM에 적용 가능하며 친환경재료로써의 검증이 필요하게 되었다. 이중 식생에 관한 연구는 자연과 화합할 수 있는 중요한 연구분야로써 식생이 가능한 적정 pH를 만족시킬 경우 적용의 확대가 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 목적은 석탄회의 대량유효활용의 일환으로 석탄회를 활용한 CLSM을 pH가 식생이 가능하도록 저감하기 위한 방안으로, 양생방법과 중성화처리에 따른 pH의 저감효과를 확인하여 식생에 관한 기초 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 공시체의 제작은 일축압축강도 0.5~1.0㎫을 만족하며 매립회와 비회의 비율이 70:30인 것을 기준으로 하여 총 5가지 Case로 배합하였으며, CLSM의 알칼리 용출을 억제하기 위해 이인산암모늄 용액에 공시체를 침지하는 방법으로 중성화처리를 실시하였다. 연구결과 중성화처리와 양생에 의한 방법을 적용하기 이전의 CLSM는 pH 11이상의 알칼리성이었으나, 중성화처리와 양생방법을 적용한 이후의 pH는 9.5 이하로 저감시켜 식생이 가능한 조건을 만족하였다. Controlled low strength material(CLSM) is produced by mixing portland cement, fine aggregates, water and chemical admixtures. Sand is the most commonly used as the fine aggregates in the conventional CLSM. It is getting more and more difficult to obtain sand in Korea so it is required that the alternative materials be developed as the replacement of sand. Since the engineering characteristics of coal ash are similar to the sand, it becomes necessary to examine the application of the coal ash as the alternative material for CLSM and as the environment-friendly material. When the results meet the optimum pH level that plants can live, it can be expanded the scale of application of the study on the plant as the important field. This study was subjected to present the method to reduce the pH range of CLSM to a suitable condition that plants can survive. To verify this method, the care of neutralization was conducted by immersing the specimen to Ammonium monohydrogen phosphate. Before curing and neutralization, the maximum pH of developmental CLSM is approximately 11. However, the pH value of developmental CLSM has under 9.5 after peaceful curing and neutralization management.

점토지반에 적용된 저회다짐말뚝의 치환율에 따른 압밀침하특성 및 전단특성

박세현(Park Sehyun),지성현(Jee Sunghyun),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.7

국토의 70%를 산이 차지하고 있는 우리나라의 여건으로 볼 때 효율적이고 경제적인 연약지반 개량의 필요성이 점차 높아 지고 있다. 해양개발을 위한 연약지반개량 공법에는 모래다짐말뚝공법, 치환공법, 프리로딩공법, 대기압공법, 지하수위 저하공법, 팩드레인공법, 생석회말뚝공법 등이 있는 데, 그 중 모래다짐말뚝공법은 모래의 수급이 어려워져 수입하는 등의 경제적인 문제점과 모래채취로 인한 자연 훼손의 문제점을 야기하므로 이에 대한 대책공법이 시급한 실정이다. 최근, 모래와 공학적 성질이 유사한 화력발전소 부산물인 저회를 대체 재료로 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있으나 연약지반 개량 재료로 활용하기 위한 연구는 미미한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 10~80%의 치환율로 복합지반을 조성하여 대형직접전단시험, 전단시험, 표준압밀시험을 실시한 후 저회다짐말뚝의 전단특성과 압밀특성을 규명하였다. 연구결과 저회다짐말뚝의 치환율이 증가에 따라 전단강도 정수는 증대하고, 침하저감 계수 및 t??은 감소하는 경향이 나타났다. The necessity of effective and economical improvement for soft ground is required more and more as mountains form 70% of country. The soft ground improvement methods for ocean development are sand compaction pile method, displacement method are applied to the soft ground improvement from ocean development pre-loading method, air pressure method, well point method, pack drain method, quicklime pile method etc. Among them, the sand compaction pile method, has many problems such as the economical problem on importing materials due to the lack of sand and destroying the nature while collecting sand. To replace the sand with other alternative materials, a study on the bottom ash compaction pile method because the bottom ash has the similar engineering properties with sand. Therefore, in this study, after compose the complex soil with a replacement rate of 10~80% and a large direct shear test, shear test, consolidation test with replacement rates of bottom ash are performed to estimate whether its shear and consolidation characteristics are suitable for the alternative material of compaction pile method. As a result of test, Shear Strength Parameters tend to be increased in accordance with the increase of replacement ratio of bottom compaction pile, and Settlement Reduction Factor and t?? tend to be decreased.

사질토 지반에 설치된 버킷기초 및 얕은기초의 수직지지력 산정

박정선(Jeongseon Park),박두희(Duhee Park),지성현(Sunghyun Jee),김동준(Dongjoon Kim) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.9

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수(sq · dq )를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다. The vertical bearing capacity of a bucket foundation installed in sand can be calculated as sum of the skin friction and end bearing capacity. However, the current design equations are not considering the non-associated flow characteristics of sand and the reduction in the skin friction and increase in the end bearing capacity when the vertical load is applied. In this study, we perform two-dimensional axisymmetric finite element analyses following non-associated flow rule and calculate the vertical bearing capacity of circular bucket foundation of various sizes installed in sand of different friction angles. After calculating the skin friction and end bearing force at the ultimate state, design equations are derived for each. The skin friction of bucket foundation is shown significantly small compared to the end bearing capacity. Considering the difference with the available design equation for piles, it is recommended that the equation for piles is used for the bucket foundation. A new shape-depth factor (sq?dq) for bucket foundation is recommended which also accounts for the increment of the end bearing capacity due to skin friction. Additionally, the shape and depth factor of embedded foundation proposed from the associated flow rule can overestimate the bearing capacity in sand, so it is more adequate to use the shape-depth factor proposed in this study.