연약지반에 설치된 지오그리드 보강 쇄석말뚝의 거동에 대한 길험적 연구

Abstract

현재 국내에서는 강모래의 고갈로 인해 양질의 모래 확보가 어려워 바다모래 및 부순모래를 이용하는 등 열악한 모래수급실정을 보이고 있다. 이에 대한 대안으로 대표적인 연약지반 개량공법으로 시공되었던 SCP(Sand Compaction Pile)보다는 현장에서 직접 재료를 구하기 쉬운 쇄석말뚝공법(Stone Column Method)이 1960년대부터 개발되어 전 세계적으로 널리 사용되고 있다. 쇄석말뚝공법은 채움재로서 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 자갈 및 쇄석을 사용하여 진동다짐공법을 통해 연약지반상에 다짐말뚝을 형성, 지반을 개량하는 공법이다. 그러나 횡방향 구속압력이 충분하게 발휘되지 않는 지반에서는 팽창파괴 및 전단파괴에 대한 저항이 약해 적용하기 어려운 단점이 있다. 이런 팽창파괴와 전단파괴를 효율적으로 감소시키고 쇄석말뚝의 침하량을 억제시키기 위해 지오그리드를 이용한 지오그리드 보강 쇄석말뚝(Geogrid Reinforced Stone Column, GRSC)을 제안하였다. 본 연구에서는 지오그리드 보강 쇄석말뚝을 모형토조를 통해 연약지반 상에 1/10의 크기로 조성을 하여 크게 단일말뚝과 무리말뚝에 대해서 실험을 하였다. 먼저 단일말뚝의 경우는 쇄석말뚝 주변을 감싸고 있는 지오그리드의 적정 보강깊이를 산출하기 위해 무보강, 직경(D)의 2, 4, 6배, 그리고 말뚝전체깊이만큼 보강을 실시하여 최적의 지오그리드 보강깊이를 계측을 통해 알아보았고, 산출된 적정깊이로 보강된 쇄석말뚝을 무리말뚝의 형태인 삼각배열과 사각배열의 형태로 배치시켜 사전에 설치된 계측기를 통해 최적의 배치형태에 대한 실험을 수행하였다. 또한, Midas GTS프로그램을 이용하여 토조실험과 동일한 조건으로 프로그램을 통해 구현하여 모형 토조실험 결과값과의 비교․ 분석을 하였는데, 이상적인 균질체로 가정하는 수치해석에서는 어느 특정구간에서 쇄석말뚝이 파괴되는 구간은 도출되지 않았으며, 6D 보강이 최적깊이임을 알 수 있었다. 그렇지만, 경제성을 고려한 효율적인 지오그리드의 최적 보강깊이는 지표하 4D깊이이며, 최적의 배치형태는 실험과 동일하게 삼각형태의 배열에서 침하량과 토압이 사각형태보다는 효율적인 것으로 나타났다.; Recently in korea, it is increasing to apply vibro compaction method as a weak ground reform method of construction because it is also hard to get fine sand in the country. So, for the solution of this problem, stone column method is developed which uses pebble and stone as stuffing in the 1960's. The stone column method is a construction method which improves the weak ground to form compaction pile with using the rigid and less compressible small stones. In the following research, to increase practical use, grogrid reinforced stone column (GRSC) method is developed which prevents expansion failure and shear failure, so suppresses much of subsidence amount and increses to bearing capacity. For this developed GRSC method's optimal geogrid reinforcement depth is estimated, laboratory model tests are performed with changing the geogrid reinforcement depth variously and examine closely the behavioral characteristics of GRSC based on the measured results of the installed earth pressure sensor and LVDT for this research. Also, For GRSC method's optimal arrangement position is decided, grogrid reinforced stone column's arrangement is changed for triangle or square position. Finally, using for the numerical analysis program, geogrid reinforced stone column examine the behavioral characteristics by computer.