탄소섬유 배합비에 따른 전도성 그라우트 재료의 주입특성평가

최효준,조완제,허형석,방태완,윤찬영 한국지반환경공학회 2023 한국지반환경공학회논문집 Vol.24 No.1

The grouting method is a method of construction for the purpose of waterproofing and reinforcing soft ground. When grout is injected into the ground, there are various types of penetration and diffusion of grout depending on the shape of the ground, the size of soil, the porosity, and the presence or absence of groundwater. the current situation. Therefore, in this study, to investigate the penetration performance of the grouting to conductive material, laboratory tests were performed on the addition of the conductive material. In the injection test, 0%, 3%, and 5% of the mixed water were added as conductive materials to the grout, and the original ground condition was composed of various types of ground composed of gravel and silica sand. Conductive grout is injected by pressure into the model ground using a dedicated injection device, and the injection time (t), pressure (p), flow rate (v) and injection amount (q) are measured, and the hardened body injected in the model ground is collected. Penetration performance was evaluated. In the results of the grout injection experiment, the amount of conductive material used and the grout injection rate showed an inverse relationship, and it was confirmed that the penetration pattern was changed according to the size of the soil particles in the model ground. The grout containing the conductive material has relatively good penetration into the ground and excellent strength and durability of the hardened body, so it was judged that it could be used as an additive for measuring the penetration range of the grout. 그라우팅 공법은 연약지반의 차수 및 보강을 목적으로 시공되는 공법이다. 그라우트가 지반 내에 주입될 때, 지반을 구성하는 지반의 형태, 토립자의 크기, 공극율 및 지하수의 유무에 따라 그라우트가 침투 및 확산하는 형태가 다양하게 나타나고 있으나, 그라우팅 설계 시에는 이러한 요인을 적용하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전도성 재료를 함유한 그라우트를 지반 내로 주입하는데 있어서 전도성 재료 첨가에 따른 그라우트의 침투 성능을 파악하기 위하여 실내시험을 수행하였다. 주입시험에서는 전도성 재료를 혼합수의 0%, 3% 및 5%를 그라우트에 첨가하고, 원지반 조건을 자갈과 규사로 구성된 다양한 지반으로 조성하였다. 전도성 그라우트는 전용주입장치를 사용하여 모형지반 내로 압력에 의해 주입되면서 주입시간(t), 압력(p), 유속(v) 및 주입량(q)를 계측하고, 모형지반 내 주입된 경화체를 채취하여 침투성능을 평가하였다. 그라우트 주입실험 결과에서는 전도성 재료의 사용량과 그라우트 주입율은 역의 관계를 나타내었으며, 모형지반 토립자 크기에 따라 침투형태가 변화되는 것을 확인하였다. 전도성 재료를 함유한 그라우트는 지반 내 침투가 비교적 양호하고 경화체의 강도 및 내구성이 우수하여 그라우트의 침투범위 측정을 위한 첨가제로 사용하는 것이 가능하다고 판단하였다.

저유동설 몰탈주입에 의한 연약지반의 침하억제 효과

천병식,여유현,정영교 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.6

본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 CGS공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 시험시공 현장은 파일에 의하여 지지된 기 시공 된 아파트의 주변지반으로서 사전에 sand drain공법으로 지반에 대한 처리를 실시하였으나 이후에도 지속적인 침하가 발생하고 있는 연약지반이다. CGS주입 전. 후의 지반개량특성을 파악하기 위하여 현장 및 실내토질시험과, 주입시공 중 거동특성을 파악하기 위하여 계측관리와 FDM해석을 실시하였다. 분석결과 연약지반의 지반침하 방지를 주목적으로 하는 CGS공법은 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건으로부터 시공관리가 가능하며, 따라서 설치된 CGS구체는 파일의 지지효과와 더불어 주변지반을 압축강화시켜 복합적으로 지반을 개량시키므로 N치가 평균 2.1 증가하는 등 지반의 지지력 증대 및 침하억제에 효과가 있었다. 또한 적용성 있는 다양한 현장에 일반적으로 사용하게 될 경우 개량효과와 더불어 경제성이 확보될 수 있을 것으로 기대된다. In this study the pilot test of CGS as injection method by low slump mortar was performed and the results were analyzed in order to find out the application of this method and effect of settlement restraint. The site far pilot test is adjacent to apartments supported by pile foundations. Sand drain method was performed previously as countermeasures against settlement, but settlement occur continuously because this ground is very soft. Site investigations such as SPT, DCPT and vane shear test were performed to determine the characteristics of ground improvement. Field measurements and FDM analysis were performed on purpose to find out the displacement of ground during injection works. From the results of this study, CGS method can be optimized by the control of diagram, space, depth, injection material, and injection pressure. CGS improved soft ground compositely by the bearing effect of CGS columns and reinforcement of adjacent ground. Considering that increase of N value is about 2.1, CGS can be considered as an effective method to increase the bearing capacity as well as to stop the settlement of soft ground. It is also expected to be economic and effective in improvement of ground when it is used in applicable sites.

2023년 가을학술발표회 세션후기

편집부(편집자) 한국지반공학회 2023 지반 : 한국지반공학회지 Vol.39 No.6

지반침하로 인한 지하공동 복구재료의 현장적용성 평가

방성택(Seongtaek Bang),백승주(Seungju Baek) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.3

최근 도심지에서 많이 발생되는 지반함몰은 교통흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 재산적인 손실과 함께 인명피해도 심각하게 발생되는 등 시민들의 안전을 위협하는 요인이 되고 있다. 따라서 함몰된 지반을 긴급하게 복구하여 추가 피해에 대비하여야 하는데 현재 국내의 지반 함몰에 대한 구체적인 기준이 미흡하고 함몰 원인의 정확한 규명 및 재발생에 대한 대책이 미흡한 실정이다. 함몰된 지반의 복구방법으로는 함몰된 흙을 재사용하여 되메우기를 하거나 기타 성토재료를 사용하여 되메움 한 후 도로를 포장하는 방법을 가장 많이 사용하고 있는데 이는 지반함몰을 일시적으로 방지하는 방법에 불과할 뿐 근본적인 해결책으로 볼 수 없다. 또한 이러한 방법으로 보강된 지반은 되메움재의 불량 및 다짐불량 등으로 인하여 추가적인 지반함몰이 발생될 가능성을 배제할 없다. 이 연구에서는 지반 침하로 발생된 지하공동의 복구에 활용할 수 있는 복구재료로써 개량된 준설점토의 공학적 특성을 분석하기 위하여 친환경고화재(EHSM) 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 제작한 공시체에 대한 일축압축강도시험을 수행하였으며, 복구재료의 환경변화에 따른 강도 특성을 규명하기 위하여 동결융해시험을 수행하고 각 단계별 시험이 종료되면 강도분석을 위하여 일축압축강도 시험 및 동탄성시험을 수행하였다. 또한 복구된 지반의 강도특성을 평가하기 위하여 동평판재하시험을 실시하여 복구된 지반의 개량효과를 검증하였다. Recently, ground pits that have been occurring frequently in urban areas are hindering traffic flow and causing property damages and loss of human life, acting as factors that are threatening the safety of citizens. Therefore, sunken ground must be quickly restored and provisions must be made for additional damage but current domestic detailed standards regarding ground pits and accurate definitions regarding causes and measures to be taken for reoccurrences are lacking. Restoration methods of sunken ground include backfilling by reusing sunken soil or other fill material and paving the road and while this is the most often used method, this only prevents ground from sinking temporarily and can not serve as a fundamental solution. Also, additional ground pits can occur on ground that is reinforced using this method due to faulty backfill material or faulty hardening. This study used Eco-friendly High-Strength Material (EHSM) as restoration material that can be used in the restoration of underground cavities that have occurred due to ground subsidence to analyze the engineered characteristics of modified dredging clay and test pieces made from changed ratios of EHSM and weathered granite soil were uniaxial compression tests were conducted and freezing-thawing tests were conducted to study strength properties according to environmental changes of restoration material, and after tests were concluded by each level, uniaxial compression tests and dynamic elasticity tests were conducted for intensity analysis. Also, to evaluate strength characteristics of the restored ground, dynamic plate load tests were conducted to verify the improvement effectiveness of the restored ground.

3차원 지반모델링 기반의 지반함몰 위험 지반 레이어 개발 방법

강정구(Junggoo Kang),강재모(Jaemo Kang),박준환(Junhwan Parh),문두환(Duhwan Mun) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.12

도심지에서 빈번하게 발생하는 지반함몰 사고는 지하시설물의 노후화, 지하개발 활동에 따른 지반의 교란과 지하수 변화 등 다양한 원인에 의해 발생하고 있다. 지반함몰 위험을 사전 예측하기 위해서는 지반함몰 사고에 영향을 미치는 인자들에 대한 지반 공학적 및 수리학적 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 현재 운영되고 있는 지반조사 데이터 및 지하수위 변동 정보를 이용하여 지반함몰이 발생한 연구대상 지역의 3차원 지반모델링 및 월별 지하수위에 대한 자료 분석을 수행하였으며, 이를 활용해 실제 지반함몰 발생 이력과 지반조건 및 지하수위 변화와의 관계성을 확인하였다. 또한, 기존 시추정보에서 통일 분류 체계(USCS)에 따라 제시된 흙의 공학적 특성을 지반함몰과 연관된 공학적 지표인 흙의 내부 침식 민감도로 재구성하여 지반함몰 위험도를 가시화하는데 활용하는 방법론을 제시하였다. 연구결과, 지반함몰 발생 지역의 지반은 내부 침식이 취약한 모래(SM, SC, SP, SW)가 40% 이상 구성되어 있음을 확인했으며, 지하수위 변화에 따른 지반함몰 발생빈도와의 관계성도 확인할 수 있었다. The deterioration of underground facilities, disturbance of the ground due to underground development activities, and changes in ground water can cause ground subsidence accidents in the urban areas. The investigation on the geotechnical and hydraulic factors affecting the ground subsidence accident is very significant to predict the ground subsidence risk in advance. In this study, an analysis DB was constructed through 3D ground modeling to utilize the currently operating geotechnical survey information DB and ground water behavior information for risk prediction. Additionally, using these results, the relationship between the actual ground subsidence occurrence history and ground conditions and ground water level changes was confirmed. Furthermore, the methodology used to visualize the risk of ground subsidence was presented by reconstructing the engineering characteristics of the soil presented according to the Unified Soil Classification System (USCS) in the existing geotechnical survey information into the internal erosion sensitivity of the soil, Based on the result, it was confirmed that the ground in the area where the ground subsidence occurred consists of more than 40% of sand (SM, SC, SP, SW) vulnerable to internal erosion. In addition, the effect of the occurrence frequency of ground subsidence due to the change in ground water level is also confirmed.

원심모형실험에서 관측된 건조 지반-말뚝 동적 상호작용의 수치 모델링

권선용,김석중,유민택 한국지반공학회 2016 한국지반공학회논문집 Vol.32 No.4

"건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한,제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다."

지반특성에 따른 지중 연성관의 거동특성

장용채(Chang Yongchai),김용휴(Kim Yonghyu),이승은(Lee Seungeun),박기철(Park Kichul),노진숙(No Jinsuk) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.4

표준사로 형성된 지반 10㎝아래에 연성관을 매설하여 각각의 상대밀도에서 지반거동에 따른 관의 변형을 관찰을 하였다. 지반보강 상태에서의 관의 거동을 파악하기 위하여 지오그리드를 매설관 하부에 설치한 후 각각 지반에서의 관의 변형을 관찰하였다. 관아래 지오그리드를 설치한 후 보강된 지반의 관 변형형태를 관찰하였다. 지오그리드로 보강한 지반은 수직하중이 높아질수록 보강재에 인장력이 형성되어 보강유무에 따른 동일한 수직하중에서 침하가 감소하였다. 상대밀도 100%지반과 70%지반 변형분포가 차이가 나타났다. 보강 70%지반에서는 최종침하 100㎜일 때 무보강 100%지반의 최종침하에서의 지반반력에 가깝게 수렴 하였다. 매설관의 하부 변형 형태에서도 무보강 100%지반의 매설관 변형 형태와 유사한 것으로 보아 연약지반에서 지오그리드의 보강효과가 기대된다. A flexible pipe was buried 10cm below the ground formed with standard sand to observe changes in the shape of the pipe according to the behavior of ground at each relative density. Changes in the shape of the pipe in each ground were observed to examine the behavior of the pipe under the state of reinforced ground after installing geogrid under the pipe. Ground reinforced using geogrid formed tensile force on the reinforcement material with increase in the vertical load and showed reduction in settlement under identical vertical load with existence of reinforcement. Distributions of ground deformation of 100% relative density and 70% relative density had clear difference. Reinforced ground with 70% density converged to the ground reaction of final settlement of non-reinforced ground with 100% density at final settlement of 100 mm. Because the shape of lower part strain of the buried pipe is similar to that of un-reinforced ground with relative density of 100%, reinforcement effect by geogrid in soft ground can be anticipated.

국내 지질 및 지반조사 자료 관리 현황에 대한 실용적 고찰

장용구(Yonggu Jang),전흥수(Heungsoo Jeon),채덕호(Deokho Chae),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.4

최근 들어, 건설 시공의 정보화에 더불어 이를 이용한 원가 및 비용 절감 방안에 대한 연구가 많이 수행되고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 구조물의 설계에서 필수적으로 이용되고 있는 지질 및 지반정보의 관리 현황을 파악하여 비교ㆍ분석하여 보다 나은 활용성을 가진 관리 시스템을 만드는 것은 매우 중요하다고 생각된다. 현재 지질 및 지반 정보는 한국 지질자원 연구원의 지질도 및 지질공학도 그 외 여러 가지 주제도, 한국광물공사의 국가광물자원지리정보망, 한국건설기술연구원 국토지반정보 포털시스템의 시추정보, 서울특별시의 지반정보시스템, 해양조사원의 종합해양정보시스템을 통하여 수집 및 관리되고 있다. 이와 더불어 건설 시공과 밀접한 관련이 있는 지하수 정보는 한국수자원공사의 국가지하수정보센터와 한국농어촌공사의 농어촌지하수넷을 통하여 그 정보를 수집·관리하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 현재 정부 출연 연구소에서 수집 및 관리되고 있는 지질 및 지반 정보의 종류를 소개하며, 미국, 일본, 유럽에서 사용되고 있는 관리 시스템과의 비교를 통하여 적극적으로 활용될 수 있는 형태의 자료제공 및 관리 시스템의 방향을 제시하였다. Recently, there have been various researches on the cost reduction and savings during the construction activities with the development of automation and computerized information system. Considering the cost savings during the construction, the development of the geological and geotechnical information system with high practical use becomes very important since the geologic and geotechnical data are required for the design of the various structures. Currently, the geological and geotechnical data are collected and distributed as a geological/geotechnical map or engineering geology map and map with other specific purpose through geoinfo system at Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Korea Mineral Resources GIS at Korea Mineral Resources Corporation, Geotechnical Information Portal System at Korea Institute of Construction Technology, Geotechnical Information System at the City of Seoul and the Ocean Data Integration Material System at Korea Hydrographic and Oceanographic Administration. Furthermore, the information on the groundwater is monitored and collected via Integrated Ground Water Information Service at Korea Water Resources Corporation and Rural Groundwater net at Korea Rural Community Corporation. Therefore, in this study, the contents of the geological and geotechnical data collected from the above mentioned government organization are compared and the DB and distribution system with higher utilization are suggested based on the comparisons with those from other countries such as United States of America, Japan and Germany.

지반함몰 방지를 위한 지하수 재주입 실험적 연구

신은철(Eunchul Shin),박춘성(Chunsung Park) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.5

지하수위 저하를 방지하기 위한 방법으로 지반 굴착에 따라 배출된 지하수를 대상 지반에 다시 재주입함으로써 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 방지하는 방법에 관한 연구이다. 지하수 재주입에 따른 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 분석하기 위해 지하수 재주입 여부와 흙막이 벽체 배면으로부터 거리 등 조건을 달리하며 재주입정 위치별 효과를 확인할 수 있는 실내모형실험을 수행하였다. 실험을 통해 지하수위에 영향을 미치는 인자와 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하경향을 분석하고, 지하수 재주입에 따른 지반함몰 방지효과에 대한 연구를 수행하였다. 지하수위의 영향을 고려한 침하분석 결과, 흙막이 전면을 굴착할 때 지하수위 저하에 따라 지표면 침하가 발생, 흙막이 벽체 배면에서 최대가 된다. 또한 흙막이 길이를 기준으로 흙막이 벽체배면으로부터 재주입정 위치별 거리 비에 따라 침하량이 달라지는 것으로 분석되었다. 지하수의 영향에 의한 지반함몰 및 침하를 방지하기 위한 방법으로 흙막이 벽체 배면으로부터 가까운 위치에 지하수를 재주입 할 때 지반함몰 및 침하 방지 효과가 크고 최대 침하영향거리도 감소하는 것으로 분석되어 지하수 재주입정 공법의 지반함몰 방지효과를 확인하였다. It is a method of suppressing back ground subsidence by re-injecting groundwater back to the target ground and recovering the underground water level. In order to analyze the subsidence of the back ground due to maintaining the underground water level, indoor model experiments were conducted. Through this study, the factors influencing on the groundwater and the tendency of subsidence back ground by experiments were analyzed and the effect of ground subsidence by reinfusion of groundwater was also investigated. As a result of the subsidence analysis with considering only the influence of the underground water level, the settlement of the ground occurs as the underground water level at the time of ground excavation goes down. The closer to the back of the retaining wall, the maximum settlement occurred. Moreover, it was analyzed that the influence distance where subsidence occurs from retaining wall to the point of about 1.8 H on the basis of the ground collapse. The most effective location of water reinjection is the closet location to the back of braced-cut wall for reducing the groundwater down and also minimizing the ground settlement.

시멘트 혼합토 및 복합지반의 강도, 변형 특성 및 수치해석

전제성(Jesung Jeon) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.8

본 연구에서는 원지반 점토와 시멘트 혼합토를 포함하는 복합지반을 조성하고 이에 대한 실내 일축압축강도 시험을 통해 원지반 점토 함수비 및 치환율, 시멘트 함유율 등에 따른 강도 및 변경 특성치를 분석하였으며, 혼합토에 대한 개별요소 수치모델링을 수행하였다. 시멘트 함유율 15 % 이상에서는 최종적인 복합지반의 강도에 있어 치환율을 증가시키는 것보다 시멘트 함유량증가 등을 통한 혼합토의 강도를 증가시키는 것이 더욱 유리함을 알 수 있었으며, 회귀분석을 통해 원지반 점성토의 일축압축강도와 시멘트 혼합토의 시멘트 함유율, 복합지반 치환율을 이용하여 최종적인 복합지반의 일축압축강도 및 탄성계수 예측이 가능하였다. 치환율과 함께 최종적인 복합지반의 강도 및 변형 특성치 예측에 가장 중요한 요소인 시멘트 혼합토의 일축압축강도는 실내시험 및 본딩모델이 적용된 3차원 개별요소 수치모델링을 통해 그 검증과 예측이 가능하였다. In this research, the composite grounds including original clay and soil-cement were constructed for conducting uniaxial compression test. Strength and deformation properties were analysed using results of laboratory tests with variations of water content of clay, replacement ratio and cement content. Numerical simulation using 3D distinct element method was conducted for soil cement. For strength of composite ground that contains more than cement contents of 15 %, it is more effective to increase cement content than increase of replacement ratio. Strength and elastic modulus of composite ground could be predicted by regression equations using uniaxial compression strength of clay, cement content of soil cement and replacement ratio. For strength and elastic modulus of soil cement, which is most important things for predicting final strength and elastic modulus of composite ground, numerical simulation using the distinct element method adapted bonding model could be used to verify laboratory test, and predict strength and elastic modulus.