압축지수의 불확실성이 압밀침하 거동에 미치는 영향에 대한 수치적 평가

Abstract

최근 항만과 대규모 단지, 준설․ 매립 지반 및 쓰레기 매립지 등 연약지반의 사용에 대한 관심이 증가하고 있으나 장기침하 및 부등침하 문제와 지지력 문제에 직면하여 전단강도를 증가시키거나 침하를 억제하기 위한 다양한 공법이 적용되고 있다. 그러나 아직까지도 연약지반 대책공법 적용, 충분한 압밀촉진 효과, 관련이론 및 경험, 정밀 시공 등의 정립에 있어 많은 문제점들이 발생되고 있다. 이로 인하여 이들의 사후처리를 위하여 상당기간동안 막대한 유지보수비가 투입되는 사례가 많다. 본 연구에서는 국내외 적용중인 압밀지수의 값을 조사하고 조사된 표준편차 범위를 분석하고, 편차에 따른 침하량을 계산하였다. 또한 지반에서 내재한 불확실성 변수인 압축지수가 연약지반 처리공법 하에서 미치는 영향을 분석하였으며, 이러한 지반의 불확실성의 영향을 최소화하는 최적의 처리공법이 무엇인지 분석하였다. 먼저, 국․ 내외 적용중인 압밀지수의 값을 조사하고 조사된 표준편차 범위를 분석하고, 편차에 따른 침하량을 계산하였다. 두 번째로는 수치해석을 통해 프리로딩공법, 배수촉진 공법, 치환공법을 적용하여 성토단계별 침하거동을 분석하였고, 추가적으로 장기적인 침하에 안정적인 Piled Raft공법을 추가로 분석하여 침하거동을 파악하였다. 마지막으로 수치해석 결과를 바탕으로 입력 값의 편차에 따른 침하량의 범위를 다변량의 변수들간의 관계성 분석을 통해 각 공법별로 비교하여 압축지수가 주는 불확실성에 대한 분석을 수행하였다. 그 결과, 연약지반 처리공법별 압밀 침하량은 각 공법별로 차이를 보였다. SCP공법과 Piled Raft공법은 장기적으로 침하거동이 발생하지 않은 반면에 PBD공법과 프리로딩공법은 계속적인 압밀침하가 발생하였다. 최종침하량에 따른 평균분석 결과는 해석 값의 평균, 해석 값의 최대 최소의 중간값, 평균 압축지수(Cc=0.35)를 사용할 경우에 발생된 침하량이 상이한 것으로 나타났다. 최종침하량에 따른 변동계수의 비교·분석 결과, 각 공법별로 시간에 따라 변동계수의 차이를 보였다. 그 중 Piled Raft공법이 시간의 경과와 상관없이 일정한 변동계수 값을 보이며, 다른 공법보다 낮은 값으로 불확실성 지반정수의 압축지수에 영향이 가장 적은 것으로 확인되었다.