수치해석을 이용한 느슨한 매립지반에서 동다짐 개량심도와 진동영향 예측

Abstract

동다짐 공법은 대상 지반에 동적인 하중을 가하여 지반의 액상화 현상을 유발시킴으로써 지반내 입자의 재배열에 의한 다짐효과를 이용하는 공법으로 시공성 및 경제성이 우수하여 비교적 널리 쓰이는 지반개량공법 중의 하나이다. 이에 액상화 유발이 쉬운 포화된 느슨한 사질토 지반을 개량하는데 효과적이며, 많은 양의 즉시침하를 일으킬 수 있는 쓰레기 매립지반과 느슨한 잡석 성토지반에도 이용된다. 동다짐 공법의 설계에 있어서 지반개량심도의 결정은 중요한 요소이나 지반의 동적인 특성을 완전히 이해하기 어렵고 불확실 요소도 상당히 많으므로 시뮬레이션 하여 예측하기에는 많은 어려움이 따른다. 이에 사실상 현재까지 주로 Menard(1975)가 제안한 경험식에 의존하고 있으며 반복되는 시험시공을 통해 수정·보완하여 개량심도를 결정하는 실정이다. 또한, 공법 특성상 지반에 큰 충격을 가하게 되므로 작업 지역 주변에 소음과 진동을 유발하여 주변 구조물 등에 큰 손상을 줄 수 있어 진동영향에 따른 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 유한요소 범용해석프로그램인 ADINA ver.8.3을 사용하여 첫째, 현장 조건에 따라 지반을 모델링하고 낙하 높이별로 동적하중을 적용하였으며, 둘째, 개량심도는 수치해석 지반의 연직 최대 입자 가속도를 도출하여 기존의 Menard(1975)의 경험식과 비교·분석을 하였고, 셋째, 진동영향 평가를 위해 진동원으로부터 거리별 최대 입자 속도를 도출하여 Mayne(1985)식과 비교·분석을 하였다. 수치해석 결과, 개량심도의 경우 기존의 경험식과 비슷한 양상을 띄고 있으며, 진동영향의 경우는 기존 식과 특정 구간에서 차이를 보이고 있으나, 어느 정도 소요이격거리를 예측 할 수 있었다. 이들 해석결과는 경험적인 방법과 더불어 동다짐 설계의 신뢰도 향상을 위한 기초적인 자료가 될 것으로 보인다.