MASW 탐사를 활용한 소규모 그라우팅 지반 보강 실효성 검증 = MASW Exploration to Verify the Reinforcing Effect of a Small-size Grouted Region within Ground

국문 초록 (Abstract)

최근 국내에 지반 함몰 발생 현상이 증가하고 있다. 국내에서 발생하는 지반 함 몰 대부분은 도심지에 위치하며 그 규모가 대부분 2 m 이내의 소규모이다. 지반 함 몰은 구조물의 붕괴를 야기하기 때문에 지반 보강을 통한 지반 함몰 방지는 매우 중요하며 현재 지반 함몰의 직접적인 원인이 되는 지하 공동 및 이완 영역을 보강 하기 위해 그라우팅 공법을 주로 적용하고 있다.
그라우팅 공법 적용 이후 그라우팅 구근의 시공 품질 확인은 매우 중요하나 지하 공간에 위치하는 그라우팅 구근 특성상 시공 품질을 육안으로 확인하기에는 한계점 이 존재한다. 따라서 현재 그라우팅 공법 적용 이후 시공 품질 확인을 위해 전기비 저항 탐사와 시추공식 탄성파 탐사가 주로 수행되고 있으나 시추공식 탄성파 탐사 의 경우 경제적 측면과 환경적 측면에서 제약이 존재하며 전기비저항 탐사는 탐사 여건에 의해 정확한 결과를 도출하기 어렵고 지반 강성도 평가에 어려움이 있다. 하지만 MASW 탐사의 경우 지반 안정성과 직결되는 강성도 평가가 가능하며 탐사 방법이 간단할 뿐만 아니라 신뢰성 높은 결과를 보여준다.
따라서 본 연구에서는 소규모 영역을 그라우팅 보강하였을 경우 그라우팅 구근 시공 품질 확인을 위해 MASW 탐사를 수행하였다. 그라우팅 구근 모사를 위해 Test bed를 그라우팅 보강하였으며, 원지반, 재령 7일, 20일 MASW 탐사를 수행하여 결과 를 분석하였다. 재령 7일 탐사 결과 일반 그라우팅 주입 심도(2~3 m)에서 원지반 탐 사 결과 대비 증가하는 전단파 속도와 N을 확인하였다. 또한 재령 20일 탐사 결과 재령 7일 대비 증가하는 전단파 속도와 N을 확인하였으며 이는 재령 경과에 따라 강도가 발현되는 그라우팅 구근 특성에 의한 영향인 것을 확인할 수 있다.
재령 20일 탐사의 경우 재령 7일에 비해 많은 데이터를 획득하기 위해 타격 지점 별 탄성파 소스를 두 번 발생시켜 그 결과를 중첩하였으며 결과적으로 2차원 전단 파 속도 주상도에서 재령 7일대비 그라우팅 구근을 보다 정밀하게 탐지하는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, ground cave-ins have occurred more frequently in South Korea. Most ground cave-ins that occured in domestic are located in urban areas and are mostly less than 2 m in size. Because ground cave-ins causes collapse of structures, preventing ground cave-ins is important, and grouting methods are recently applied to reinforce underground cavities and relaxation zone, which are directly cause of ground cave-ins.
Verifying reinforcing effect of grouted region is important after grouting, but grout bulb is located in underground space, so there are limitations to verify grout bulb’s quality. Therefore, electrical resistivity exploration and downhole seismic exploration are mainly applied to verify the grout bulb’s quality, but in case of downhole seismic survey, there are restriction in economic and environmental aspect, and electrical resistivity exploration is difficult to derive accurate results due to field conditions, and there are difficulties in evaluating ground stiffness. However, MASW exploration is possible to evaluate ground stiffness, which is directly related to ground safety, and the exploration method is not only simple, but also shows highly reliable results.
Therefore, in this research, MASW exploration was conducted to evaluate grout bulb’s quality, when a small-area was reinforced by grouting. To simulate grout bulb, the test bed was reinforced with grouting. and MASW exploration was conducted on the existing ground, 7 days, and 20 days of age to analyze the results. As a result of the exploration day 7, can confirm that the increase of shear wave velocity and N value at the grouting injection depth (2~3 m) compared to the existing ground exploration result. In addition, as a result of the exploration day 20 can confirm that the increase of shear wave velocity and N value at the grouting injection depth (2~3 m) compared to the day 7 ground exploration result. Increase of shear wave velocity and N value is influence of the characteristics of the grout bulb, which develops strength with age.
In the case of day 20 exploration, to obtain more data than day 7 exploration, seismic sources were occurred twice at each exploration point, and the results were overlapped. As a result, it was confirmed that the 2D shear wave velocity graph from the day 20 exploration detected grouting bulb more precisely than the 2D shear wave velocity graph from the day 7 exploration.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.1.1연구 배경 1
• 1.1.2연구의 필요성 2
• 1.2 연구 내용 및 방법 3
• 1.3 연구 동향 3
• 제 2장 연구 대상 및 이론적 배경 6
• 2.1 탄성파 탐사 개요 6
• 2.1.1 굴절파 탐사 일반 6
• 2.1.2 표면파 탐사 일반 6
• 2.1.3 CSW(Continuous Surface Wace)탐사 11
• 2.1.4 SASW(Spectral Analysis of Shear Waves)탐사 12
• 2.1.5 MASW(Multichannel Analysis of Shear Waves)탐사 13
• 제 3장 MASW 탐사 15
• 3.1 탐사 목적 15
• 3.2 탐사 개요 15
• 3.3 Test bed 시료의 물리적 특성 22
• 3.3.1 입도 분석 시험(KS F 2302) 22
• 3.3.2 다짐 시험(KS F 2312) 24
• 3.3.3 비중 시험(KS F 2308) 24
• 3.3.4 직접 전단 시험(KS F 2343) 25
• 3.4 탐사 지반 조성 26
• 3.5 탐사 방법 29
• 제 4장 탐사 결과 32
• 4.1 원지반 탐사 32
• 4.2 재령 7일 탐사 35
• 4.2.1 일반 그라우팅 보강 지반 탐사 결과 36
• 4.2.2 전도성 그라우팅 보강 지반 탐사 결과 38
• 4.3 재령 20일 탐사 40
• 4.3.1 일반 그라우팅 보강 지반 탐사 결과 41
• 4.3.2 전도성 그라우팅 보강 지반 탐사 결과 43
• 4.4 전단파 속도로 산정한 표준관입시험 N
• 제 5장 결론 47
• 표 목 차 v
• 그 림 목 차 vi