낙동강 하구유역의 사질토층에 대한 침하특성 및 분석 = Settlement Characteristics of Sand Deposits in the Mouth of Nakdong River

국문 초록 (Abstract)

낙동강 하구지역에서는 대단위 부지조성공사가 수행되고 있으나, 예측에 비하여 과대침하가 발생하고 있어서 사회문제로까지 비화되고 있다. 이 지역에서는 점성토 뿐만 아니라 사질토의 지층두께가 두터워서 사질토에 대한 침하량을 정확히 예측하는 것도 몹시 중요하다.
본 논문에서는 지층내에 광범위하게 분포하고 있으며, 점토지반과 더불어 과다침하가 발생하고 있는 사질토지반의 침하특성을 분석한다. 그리고 낙동강 하구지역에 위치한 녹산국가공단지역 및 을숙도지역의 설계침하량이 실측침하량에 비하여 아주 과소예측되었던 이유를 규명하며, 기존의 경험식의 올바른 적용 및 계측침하량을 이용한 역해석을 통하여 이 지역에 적용할 수 있는 경험침하량공식을 찾고자 하였다. 이러한 연구과정을 통하여 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
(1) DeBeer(1952)가 제안한 즉시침하량을 구하는 반 경험식을 이용한 녹산 지역에 대한 설계는 매우 과소평가되었다. 이의 원인은 우선 모래층내에 세립질이 다량 포함되어 있는 상태를 설계시 충분히 고려하지 못한 것으로 보인다. 다량의 세립질은 압밀침하 및 크리프침하를 유발하여 더 많은 침하가 발생한다. 또한, 사질토층의 두께산정의 오차와 공사중의 진동 등의 영향 등이 과다침하의 원인으로 추정된다. 상대적으로 세립질이 많은 사질지반은 N치는 작게, 정규화된 침하량은 크게 나오는 경향을 보였다. 비슷한 상대밀도를 가진 지반의 정규화된 침하량은 사질토층내의 세립토의 함유율에 근사적으로 비례하는 경향을 보였다.
(2) DeBeer(1967)의 경험식에 세립분의 함유상태를 고려하여 qc/N의 관계를 적용한 결과와 DeBeer(1952)식에서 역해석한 결과는 계산침하량이 계측침하량의 평균 80∼90% 까지 근사적으로 일치하나, Schmertmann(1978)침하식을 이용한 역해석 결과는 현장조건 등의 원인으로 적용타당성이 매우 낮았다.
(3) 을숙도지역의 경우, 표준관입시험의 N치와 콘관입시험의 qc값이 커질수록 정규화된 침하량은 작아지는 일반적인 경향을 보였다. 그리고 모래층의 침하량은 적절한 탄성계수의 선정과 연직배수재의 관입에 의하여 발생된 침하량(SPBD)의 고려 유무에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났으며, 새로이 제안된 경험식을 적용한 결과는 실제 계측된 침하량과 좋은 일치를 보였다.
(4) N-value를 이용한 DeBeer(1952)의 경험침하식에 지반의 세립분의 함유 상태를 고려하여 수정한 식을 적용한 결자와 CPT-qc를 이용한 DeBeer(1952)의 경험침하식의 적용 결과는 본 연구지역의 최종계측침하량의 80∼110%까지 일치하였다. 토질특성을 고려하여 수정된 기존 경험식들과 역해석을 통한 제안식은 낙동강 하구일대의 사질토층의 침하산정에 근사적으로 사용가능할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

At the most reclamation sites in the mouth of Nakdong river, settlement observed two or four times larger than designed one, the underestimation of which extended a very serious social issue. To predict exactly settlement of sand layer is very important like clay layer, because sand layer is thick and it's observed settlement is 40∼60% of total settlement.
In this study, the soil properties of sand layers in this areas are reviewed, and final observed settlement on sand layer was analyzed in comparison with theoretical settlement applied by several empirical equations. Modified equation significantly considering soil properties in sand layer is applied, and back-analysis is performed by using the result of final observed settlement.
From this study, we came up the following conclusions.
1. Observed settlements on sand layer art larger than designed ones in this study areas, and it is inferred as follow. A state of high silt content was not considered enough in designing settlement of sand layer. And sand layer was settles more or less due to vibration induced by installation of PBD during first stage of embankment construction.
2. Modified from DeBeer's empirical equation, was considered well the state of silt and clay contents, was useful for calculating immediately settlement on sandy soils in study areas.
3. An empirical equation for settlement calculation of sandy in this area was newly suggested using result of back analysis.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅲ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구동향 = 1
• 3. 연구범위 및 내용 = 4
• Ⅱ. 사질토층의 침하량산정의 경험식들 = 6
• 1. 기존의 이론침하량 산정법 = 6
• 가. Schmertmann & Hartman (1978) = 6
• 나. B. K. Hough = 7
• 다. DeBeer (1967) = 9
• 라. Buisman-DeBeer (1952) = 9
• 마. Terzaghi & Peck (1967) = 10
• 바. Meyerhof (1974) = 10
• 사. Boweles (1977) = 11
• 2. 탄성계수의 산정법 = 11
• 가. 현장시험 결과로부터 탄성계수 E_(s)의 산출 = 12
• (1) 표준관입시험의 결과(SPT-N치)를 이용 = 12
• (2) 콘관입저항치(CPT-q_(c))를 이용 = 13
• 나. SPT-N치와 CPT-q_(c)의 관계 = 14
• 3. 본 연구에서 사용된 침하식 및 영향계수 산정법 = 16
• Ⅲ. 연구대상 현장 = 18
• 1. 녹산지역 = 18
• 가. 연구지역 및 공사개요 = 18
• 나. 지반조건 = 18
• (1) 지질학적 특성 = 18
• (2) 지층구조 및 토질특성 = 22
• 다. 설계 및 시공 = 22
• (1) 설계 = 22
• (가) 지반조건 및 토질정수 = 22
• (나) 즉시침하량 = 23
• (2) 연약지반개량공사 = 24
• 라. 현장계측 및 결과 = 25
• (1) 현장계측기의 설치 및 종류 = 25
• (2) 계측결과 = 28
• (가) 모래층에 대한 계측결과 = 28
• (나) 설계침하와 계측결과의 비교 = 28
• 2. 을숙도지역 = 29
• 가. 연구지역 및 공사개요 = 29
• 나. 지반조건 = 29
• (1) 지질학적 특성 = 29
• (2) 지층구조 및 토질특성 = 29
• 다. 설계 및 시공 = 34
• (1) 설계 = 34
• (가) 지반조건 및 토질정수 = 34
• (나) 사질토의 즉시침하량 = 34
• (2) 최종성토고로 설계침하량의 재계산 = 37
• (3) 연약지반개량공사 = 38
• 라. 현장계측 및 결과 = 39
• (1) 현장계측기의 설치 및 종류 = 39
• (2) 계측결과 = 40
• (가) 모래층에 대한 계측결과 = 40
• (나) 설계침하와 계측결과의 비교 = 42
• 3. 요약 = 42
• Ⅳ. 사질토지반의 침하특성 분석 = 44
• 1. 녹산지역 = 44
• 가. 현장계측결과를 이용한 침하특성의 분석 = 44
• (1) 모래층의 침하곡선 = 44
• (2) 정규화된 침하량과 N치, 입도의 관계 = 44
• 나. 모래층의 이론침하량의 재계산 = 49
• 다. 재계산된 침하량들의 비교 및 분석 = 52
• 2. 을숙도지역 = 57
• 가. 현장계측결과를 이용한 침하특성의 분석 = 57
• (1) 모래층의 침하곡선 = 57
• (2) 정규화된 침하량과 SPT-N치 및 CPT-q_(c)의 관계 = 66
• 나. 모래층의 이론침하량의 재계산 = 70
• 다. 재계산된 침하량들의 비교 및 분석 = 74
• 3. 요약 = 79
• Ⅴ. 사질토층에 대한 경험상수의 산정 = 81
• 1. 역해석을 통한 경험상수의 산정 = 81
• 2. 제안식에 의한 침하량의 계산 = 92
• 3. 요약 = 97
• 가. 녹산지역 = 97
• 나. 을숙도지역 = 97
• 다. 낙동강 하구유역의 사질토층의 즉시침하계산 = 97
• Ⅵ. 결론 = 99
• 부록 = 102
• 부록 A-1 녹산지역의 s-t 및 s-log t 관계곡선 = 102
• 부록 A-2 녹산지역의 정규화된 침하곡선 = 115
• 부록 B-1 을숙도지역의 s-t 및 s-log t 관계곡선 = 128
• 부록 B-2 을숙도지역의 정규화된 침하곡선 = 136
• 참고문헌 = 144
• ABSTRACT = 147