연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방토압

홍원표(Hong Wonpyo),김재홍(Kim Jaehong) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.9

모형실험과 유한요소법에 의한 수치해석을 통하여 측방변형지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방토압을 관찰하였다. 모형실험에서는 모형지반 속에 매설관을 설치한 후 모형지반에 측방변형이 발생될 수 있게 모형실험기를 제작하여 실제 지반에서의 상황을 시뮬레이션하였다. 이 모형실험기는 지반의 변형속도를 여러 가지로 조절할 수 있게 제작하였다. 여러 가지 직경과 형상의 매설관에 대하여 실험을 실시함으로써 이들 요인이 측방토압에 미치는 영향을 조사하였다. 모형실험결과 연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방하중은 연약지반의 측방변형속도가 빠를수록 크게 작용하였다. 순간재하 조건에 의한 수치해석결과는 지반변형속도가 중간 정도 빠르기인 0.3㎜/min에서 1.0㎜/min 사이의 지반변형속도의 조건에서 실시한 모형실험 결과와 유사하였다. 대부분의 모형실험결과 지반변형량이 작은 시점에서 측방하중의 제1항복이 발생하며 이때까지 탄성변형거동을 보이다가 제2항복에 이르기까지 하중이 한 동안 수렴되는 소성거동을 보였다. 지반변형이 계속하여 증가하면 측방하중도 다시 증가하여 압축거동을 보였다. 그러나 빠른 지반변형속도에서의 실험 결과에서는 항복하중에 도달한 후 수렴과정이 없이 계속하여 하중이 증가하였음을 볼 수 있다. 매설관의 직경이 클수록 측방유동 연약지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방하중의 크기와 하중증가 속도가 컸으며 초기지반변형에서는 측방하중이 매설관의 직경 및 형상의 영향을 적게 받지만 지반변형량이 증가함에 따라 그 영향이 크게 나타났다. A series of model test as well as numerical analysis by FEM was performed to investigate lateral earth pressure acting on a buried pipe in soft ground undergoing horizontal soil movement. A model test apparatus was manufactured so as to simulate horizontal soil movement in model soft ground, in which a model rigid buried pipe was installed. The velocity of soil deformation could be controlled as wanted during testing. The model test was performed on buried pipes with various diameters and shapes to investigate major factors affected the lateral earth pressure. The result of model tests showed that the larger lateral earth pressure acted on the buried pipes under the faster velocity of soil movement. The result of numerical analysis, which was performed under immediate loading condition, showed a similar behavior with the result of model tests under 0.3㎜/min to 1.0㎜/min velocity of soil deformation. Most of model tests showed the soil deformation-lateral load behavior, in which the first yielding load developed at small soil deformation and elastic behavior was observed by the yielding load. Then, lateral load was kept constant by the second yielding load, in which plastic behavior was observed between the first yielding load and the second yielding one. Beyond the second yielding load, the compression behavior zone was observed. When the velocity was too fast, however, the lateral load was increased with soil deformation beyond the first yielding load without showing the second yielding load. The buried pipes with the larger diameter was subjected to the larger lateral load and the larger increasing rate of lateral load. At small soil deformation, the influence of diameter and shape of buried pipes on lateral load was small. However, when soil deformation was increased considerably, the influence became more and more.

한국지반공학회 논문 투고 규정 외

편집부(편집자) 한국지반공학회 2020 한국지반공학회논문집 Vol.36 No.3

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.

계류식 돌핀구조물에 대한 지반-말뚝계의 비선형 지반반력 해석

오세붕,이진학,이상순,김동수,정태영 한국지반공학회 1999 한국지반공학회논문집 Vol.15 No.2

현재 국내에서는 부유식 구조물을 이용하여 소각로 및 담수화 공장을 해상에 축조하는 BMP(Barge Mounted Plant) 시스템에 관한 연구를 수행중에 있다(한국기계연구원 1997). 본 논문에서는 이러한 BMP의 계류 돌핀(mooring dolphin) 구조물하부의 말뚝기초의 거동을 모델하는 기법에 관하여 다루었다. 지반-말뚝계의 축하중 및 횡하중에 대한 거동은 지반을 비선형 스프링으로 모델하고 말뚝을 일축부재 및 보로 모델하여 유한차분적으로 해를 구하는 비선형 지반반력해석을 수행한다. 이러한 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 등가강성을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거제도 주변 해역을 대상으로 지반조사를 수행하였고 이를 토대로 지반의 깊이에 따른 축방향 및 횡방향 하중전이 관계를 도출하였다. 그리고 돌핀하부의 말뚝에 대하여 축하중 및 횡하중에 대한 지반반력해석을 수행하였다. 이러한 해석과정을 통하여 대상지역에 적합한 말뚝의 관입깊이 및 단면을 합리적으로 산정할 수 있었다. 결국 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 강성을 모델함으로써, 지반조건을 고려하여 돌핀구조물의 동적해석을 합리적으로 수행할 수 있었다. 해석결과 지반-말뚝계의 강성을 고려할 경우에는 강체로 고려한 경우에 비하여 변위 진폭이 상당히 크게 나타났다. 그리고 돌핀의 케이싱 상부의 모멘트가 더 크게 나타나고 해저지표 말뚝두부에 전달되는 모멘트는 더 작게 나타남을 알 수 있었다. The objective of BMP( Barge Mounted Plant) project is to construct plants on mooring floating structures at sea. To analyze the pile behavior under mooring dolphins, generally, axial or lateral behavior of soil-pile system is evaluated by using a nonlinear subgrade reaction method which models the pile as a structural element and the soil as series of nonlinear springs along the depth. As a result, load-displacement curves at pile head can be solved by finite difference method and the equivalent stiffness of bottom boundaries of dolphin structure is evaluated. In this study off-shore site investigation was performed on the marine area of Koje Island and axial and lateral load transfer curves of the ground were modeled with depth. The subgrade reaction analysis was performed for piles under axial or lateral loadings, and the required penetration depth and section of the pile were determined. Subsequently, the spring boundaries under the dolphin structure could be modeled from the calculated load-displacement curve and then the dynamic response of the dolphin structure was analyzed reasonably by considering ground conditions. The analysis considering the stiffness of the soil-pile system has resulted in larger displacement amplitudes than those for rigid foundations. Furthermore, moment distributions of the casing were dependent on the soil-pile system so that deformable foundation induces the larger moment of top section of casing and the smaller moment of pile head.

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.

현장 계측 결과와 시공단계를 고려한 역해석기법을 이용한 연약지반의 특성값 재산정에 관한 연구

이규진,윤형석,이상조 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.5

A primary factor affecting on the design of soft ground is to determine the soil properties (Compression index, Coefficient of consolidation) and the depth of soft ground. It could be the basic sources to estimate settlement behavior of soft ground. Even though the reliable soil examination equipment was used to examine soil to determine the depth of soft ground, it's very hard to find out the accurate properties of soft ground, because the condition of indoor experiment cannot reproduce the circumstances of ground perfectly. Therefore, this study was re-estimated to find out the most reliable soil properties by using back-analysis with field monitoring data of "Site preparation for Airplane Mooring of Incheon International Airport Phase II Development" for 317days. 연약지반 설계시 영향을 미치는 주요 요인으로는 연약지반의 심도 및 지반의 특성값(압축지수, 압밀계수)을 결정하는 것이다. 이것은 연약지반의 설계시 지반의 침하거동을 예측할 수 있는 기초 자료가 된다. 신뢰성이 높은 지반조사 장비로 연약층의 심도를 결정하였더라도, 연약지반의 역학적 특성을 찾기 위한 실내시험 조건이 실제 지반환경을 완벽하게 재현하지 못하기 때문에 정확한 지반 특성값을 결정하는 것은 상당히 어려운 것이 현실이다. 따라서, 본 연구에서는 가장 신뢰성 있는 지반 특성값을 재산정하기 위해 인천국제공항 2단계 여객계류장 부지조성시의 317일간의 현장 계측데이터를 역해석 기법을 이용하여 지반의 특성값을 재산정하였다.

기계학습 기반 지하매설물 속성 및 밀집도를 활용한 지반함몰 위험도 예측 모델

이성열,강재모,김진영 한국지반환경공학회 2023 한국지반환경공학회논문집 Vol.24 No.4

Ground subsidence shows a mechanism in which the upper ground collapses due to the formation of a cavity due to the movement of soil particles in the ground due to the formation of a waterway because of damage to the water supply/sewer pipes. As a result, cavity is created in the ground and the upper ground is collapsing. Therefore, ground subsidence frequently occurs mainly in downtown areas where a large amount of underground facilities are buried. Accordingly, research to predict the risk of ground subsidence is continuously being conducted. This study tried to present a ground subsidence risk prediction model for two districts of ○○ city. After constructing a data set and performing preprocessing, using the property data of underground facilities in the target area (year of service, pipe diameter), density of underground facilities, and ground subsidence history data. By applying the dataset to the machine learning model, it is evaluated the reliability of the selected model and the importance of the influencing factors used in predicting the ground subsidence risk derived from the model is presented. 지반함몰의 주요 발생원인은 지하매설물의 손상으로 알려져 있다. 지반함몰은 상·하수관의 손상으로 인한 물길 형성에 따른 지반 내 토립자의 이동으로 공동이 형성되어 상부지반이 붕괴되는 메커니즘을 보이고 있다. 따라서 지반함몰은 지하매설물의 밀집도가 높은 도심지를 중심으로 발생하고 있으며, 사고 발생 시 인명 및 경제적 피해를 야기하므로 사고에 대한 대비가 반드시 필요하다. 이에 따라 지반함몰 위험을 예측하기 위한 연구가 꾸준히 수행되고 있으며, 본 연구에서는 ○○시의 2개 구를 대상으로 지반함몰 위험도 예측 모델을 제시하고자 하였다. 대상 지역의 지하매설물 속성 데이터(활용년수, 관직경)와 지하매설물 밀집도, 지반함몰 이력 데이터를 활용하여 데이터셋을 구축하고 전처리를 수행한 뒤, 기계학습 모델에 적용하여 최적의 평가지표가 도출되는 모델을 선정하였으며, 선정된 모델의 신뢰도를 평가하고 모델에서 도출되는 지반함몰 위험도 예측 시 활용된 영향인자의 중요도를 제시하고자 하였다.

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.

국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성 및 개량표준관입시험기 개발

정혁상(Jung Hyuksang),조창구(Cho Changkoo),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.6

본 연구에서는 국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성파악을 위해 남해안 일대 초연약지반 5개 현장에서 표준관입시험, 베인전단시험, 콘관입시험을 실시하여 분석하였고, 초연약지반상에서 적용 가능한 개량표준관입시험기를 개발한 내용을 다루었다. 연구결과 초연약지반(N값 2미만)의 비배수전단강도는 표준관입시험의 결과를 선행연구자들이 제안한 식으로 비배수전단강도를 환산했을 경우 12.5㎪ 이하, 현장시험에서의 베인전단강도 분석결과 50㎪ 이하, 콘관입시험결과 65㎪ 이하의 범위에 있는 것으로 나타났다. 원위치시험의 결과가 표준관입시험의 결과를 비배수전단강도로 환산한 값보다 높게 나타났고 초연약지반의 비배수 전단강도는 실질적으로 상당히 폭넓은 전단강도의 범위를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 또한 개량표준관입시험기에 의한 Nm값과 베인전단시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.76Nm-10.47, 콘관입시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.82Nm-9.71로 분석되었다. In this study, SPT, FV, and CPT tests were performed at five very soft grounds in southern coast of Korea to characterize the Su of very soft ground. In addition, a new modified SPT that is applicable to very soft ground was developed. Tests results showed that in very soft ground (N<2), the Su was lower than 12.5 ㎪ using the empirical N-Su correlation, and lower than 50 ㎪ and 65 ㎪ using vane shear test and CPT, respectively. It was shown that the results of in-situ tests were higher than those estimated from the N-Su correlation, and it was also demonstrated that the range of estimated Su was quite wide. New correlations that relate the modified SPT Nm with Su from FV and CPT were developed, which are Su=1.76Nm-10.47 and Su=1.82Nm-9.71, respectively.

지중관로 매설 밀집도에 따른 지반함몰 발생 상관 분석

김진영(Jinyoung Kim),강재모(Jaemo Kang),최창호(Changho Choi) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.11

최근 도심지를 중심으로 지반함몰이 꾸준하게 발생되고 있어 시민들의 안전을 위협하고 있다. 도로 하부에는 상수관로, 하수도관로, 통신관로 등 각종 지하 시설물이 매설되어 있다. 이러한 지하시설물의 노후화와 지하 난개발로 인해 지반함몰의 원인으로 작용하고 있다. 기존 관로의 노후도에 따라 지반함몰 발생 위험도를 분석된 결과가 있지만 지반 교란상태를 나타내는 관로의 밀집도를 활용한 지반 함몰 위험도를 분석한 결과는 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 서울시의 대표 지하 관로 6종 데이터를 활용하여 지하공간의 밀집도를 분석하여 지반함몰과 상관성이 있는지에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 지반함몰 발생 지역에서는 지하 시설물의 밀집도가 높은 것으로 나타나 지반함몰에 관로의 밀집도가 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. Recently, ground subsidence has been steadily occurring mainly in downtown areas, threatening the safety of citizens. Under the road, various underground facilities such as water supply pipe, sewage pipe, and communication pipe are buried. Due to the aging of these underground facilities and the reckless development of the underground, it is acting as a cause of ground subsidence. Although there is a result of analyzing the risk of ground subsidence according to the deterioration of the existing pipeline, there is no result of analyzing the risk of ground subsidence using the density of pipelines indicating ground disturbance. Therefore, in this study, the density of the underground space was analyzed using the data of six types of representative underground pipelines in Seoul, and a study was conducted on whether there is a correlation with the ground subsidence. As a result, it was found that the density of underground facilities is high in the area where the ground subsidence occurred, indicating that the density of pipelines have an effect on the ground subsidence.