한국지반공학회 논문집 · 한국지반공학회

Research Article

Demonstration of Developed Numerical Procedure to Describe 3-dimensional Long-term Behavior of the Pleistocene Marine Foundations
Pleistocene 해저지반의 3차원 장기거동 해석을 위해 개발한 수치해석 기법의 입증

Yun, Seong-Kyu
윤성규

간사이 공항은 1994년 9월에 개항하였다. 제 1기섬 완공 후 26년이 지났지만 여전히 장기침하가 진행되고 있다. 이 침하는 Pleistocene층에서 발생하고 있다. 계속적으로 변하는 ... + READ MORE

간사이 공항은 1994년 9월에 개항하였다. 제 1기섬 완공 후 26년이 지났지만 여전히 장기침하가 진행되고 있다. 이 침하는 Pleistocene층에서 발생하고 있다. 계속적으로 변하는 수평방향으로의 지층두께 및 세립분의 함유량이 달라 Pleistocene 모래층의 투수성을 결정하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 또한 인접한 제 2기섬의 건설에 따른 지반의 상호거동을 예측에 대한 어려움도 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 인접한 두 매립 섬의 건설에 따른 교차하는 Pleistocene 지반의 상호거동을 포함한 장기변형을 평가하기 위해 탄점소성을 고려한 2차원 유한요소해석이 수행되었다. 일반적으로 2차원해석은 한 개의 단면이 전체 단면을 대표할 수 있을 때 사용이 가능하다. 하지만 간사이공항은 매립에 의한 인공섬으로서 2차원 해석으로는 섬의 코너(corner) 부분의 응력 변형문제에 적용할 수 없으며, 물리탐사를 통한 실제 하부지반의 구조도 불균질하며 그 두께 또한 일정하지 않아 2차원해석만으로는 한계가 있다. 즉, 3차원 해석이 강력히 요구된다. 이러한 요구에 의해 본 저자는 탄점소성 해석이 가능한 기존의 2차원 프로그램을 3차원으로 확장하였으며, 1차원 압밀해석해을 통해서 개발한 3차원 프로그램의 검증(verification)을 완료하였다. 본 논문은 검증을 마친, 개발한 3차원 프로그램의 유효성을 입증하기 위해서, 2차원 프로그램을 이용한 기존의 연구와 동일한 해석조건으로 해석을 수행하여, 해석결과를 2차원 결과와 실제 계측값과 비교함으로서 개발한 3차원 수치해석프로그램의 유효성을 입증(demonstration)하였다. Kansai International Airport (KIX) was opened in September 1994. Although 26 years have passed since the completion of the first island, long-term settlement is still in progress. This settlement occurs in the Pleistocene layer. For it is not easy to determine the permeability of the Pleistocene sand layer because the thickness and the degree of fine content in the horizontal direction are constantly changing. In addition, it is also a difficult to predict the interactive behavior of the ground due to the construction of the second phase island adjacent to it. In order to solve this problem, a two- dimensional finite element analysis considering elasto-viscoplastic was performed to evaluate the long-term deformation, including the interactive behavior of the alternating Pleistocene foundation due to the construction of two adjacent reclaimed islands. In general, two-dimensional analysis can be used when a section can represent the entire sections. However, Kansai Airport is an artificial reclaimed island so two-dimensional analysis cannot solve the problem such as the stress deformation in the corners of the island. Additionally, the structure of the actual sub-ground through physical exploration is non-homogeneity and its thickness is also not constant. Therefore, there are limitations for the two- dimensional analysis to explain the phenomena. That is, three-dimensional analysis is strongly required. Due to these demands, the author extended the existing two-dimensional program capable of elasto-viscoplastic analysis to three- dimensional and completed the verification of the three-dimensional program developed through one-dimensional consolidation analysis. In order to demonstrate the validity of the developed 3D program that has been verified, an analysis is performed under the same analysis conditions as the existing research using a two-dimensional program. The effectiveness of the developed 3D numerical analysis program was demonstrated by comparing the analysis results with the 2D results and actual measurement data. - COLLAPSE

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July 2020
Research Article

Estimation of Load-Settlement Curves of Embedded Piles Combining Results of End of Initial Driving and Restrike Dynamic Pile Tests
초기항타 및 재항타 동재하시험 결과를 조합한 매입말뚝의 하중-침하량 곡선 산정

Seo, Mi Jeong, Park, Jong-Bae, Park, Min-Chul, Lee, Jong-Sub
서미정, 박종배, 박민철, 이종섭

매입말뚝의 주면마찰력은 공벽에 주입되는 시멘트풀로 발휘되므로, 시멘트풀이 양생되기 이전에 수행되는 초기항타시험으로 매입말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 없다. 또한, 재항타시험 시 항타에너지 부족으로 충분히 ... + READ MORE

매입말뚝의 주면마찰력은 공벽에 주입되는 시멘트풀로 발휘되므로, 시멘트풀이 양생되기 이전에 수행되는 초기항타시험으로 매입말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 없다. 또한, 재항타시험 시 항타에너지 부족으로 충분히 선단지지력이 발휘되지 않아 매입말뚝의 최종 지지력이 제대로 평가되지 않을 수 있다. 본 연구에서는 매입말뚝의 초기항타시험과 재항타시험의 결과를 조합하는 새로운 하중-침하량 곡선을 제안하고자 하였다. 현장에 시험말뚝을 매입말뚝공법으로 시공하였으며, 초기항타 및 재항타시험을 수행하고 동재하시험 결과에 대하여 CAPWAP(CAse Pile Wave Analysis Program) 분석을 수행하였다. 초기항타 시 선단 지지거동과 재항타 시 주면 지지거동을 조합한 말뚝 내 하중전이곡선을 가정하였으며, 하중-침하량 곡선을 새롭게 산정하였다. 또한 조합된 하중-침하량 곡선을 이용하여 시험말뚝의 지지력을 평가하였으며 이를 초기항타 및 재항타시험 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 조합된 하중-침하량 곡선으로 산정된 지지력은 항타에너지 부족으로 인한 지지력 과소평가를 극복할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 가정된 하중전이곡선은 초기항타 및 재항타시험 결과와 비교했을 때 매입말뚝의 지지거동에 더 가까우므로, 조합된 하중-침하량 곡선을 이용함으로써 정재하시험 결과와 더 유사한 지지력을 산정할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 본 연구에서 제안한 조합된 하중-침하량 곡선을 사용함으로써 매입말뚝의 동재하시험 시 지지력을 효과적으로 평가할 수 있다. As the skin friction of an embedded pile is produced by the cement paste injected into the borehole, the skin friction cannot be evaluated by the end of initial driving test, which is conducted before the cement paste is cured. In addition, the total resistance of an embedded pile may not be properly evaluated during the restrike test if the base resistance is not fully mobilized because of the insufficient driven energy. The objective of this study is to suggest a new load-settlement curve of embedded piles by combining the results of the end of initial driving and restrike tests. Test piles are installed at fields by using the embedded pile method, and the results of the dynamic pile tests are analyzed using CAse Pile Wave Analysis Program (CAPWAP) after the end of initial driving and restrike tests are conducted. A new load transfer curve, which combines the behaviors of the pile base at the end of initial driving and of the pile shaft at the restrike, is suggested, and a new load-settlement curve is obtained. Subsequently, the resistances of the test piles are evaluated using the combined load-settlement curve, and compared with the results from the end of initial driving and restrike tests. The results showed that the resistances, which are evaluated using the combined load-settlement curve, may overcome the underestimation of the resistance because of the insufficient driven energy. In addition, the resistance resulted from the combined load-settlement curve may be more similar to that from the static load test because the suggested load transfer curve is closer to the behavior of the embedded pile compared to the results of end of initial driving and restrike tests. Therefore, this study demonstrates that the combined load-settlement curve may be effectively used for the evaluation of the bearing capacity of embedded piles. - COLLAPSE

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July 2020
Research Article

Mechanical Characteristics of Basalt in Jeju Island with Relation to Moisture Condition
함수상태에 따른 제주도 현무암의 역학적 특성

Park, Sangyeol, Moon, Kyoungtae
박상렬, 문경태

본 연구는 제주도 현무암의 함수상태가 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다양한 실내시험을 수행하였다. 시험편은 제주 북서부의 상가리와 어음리에서 채취한 현무암으로 각각 ... + READ MORE

본 연구는 제주도 현무암의 함수상태가 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다양한 실내시험을 수행하였다. 시험편은 제주 북서부의 상가리와 어음리에서 채취한 현무암으로 각각 20개씩 제작하였다. 시험은 포화 및 건조상태로 구별하여 진행하였으며, 이를 바탕으로 함수상태에 따른 물성 및 역학적 특성간의 관계를 고찰하였다. 기존 연구결과들과 함께 분석한 결과, 포화상태의 경우 건조상태보다 일축압축강도, 압열인장강도 및 탄성계수가 비슷한 비율로 감소함을 알 수 있었다. 또한 압열인장강도와 일축압축강도는 선형비례관계에 있으며, 함수상태는 이 관계에 큰 영향을 주지 않았다. In this study, various laboratory tests were conducted to evaluate the effect of the moisture conditions of Jeju basalt on the mechanical properties. Twenty specimens were produced respectively from basalts collected from Sangga-ri and Eoeum-ri in northwestern Jeju. The tests were performed under saturated and dry conditions, and the results of these tests were used to examine the relationship with the physical properties and the mechanical properties depending on the moisture conditions. As a result of analysis with the test results and references, it was found that the uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength and elastic modulus in the saturated condition decrease at a similar ratio as compared with the dry condition. Also, the Brazilian tensile strength and the uniaxial compressive strength were in a linear proportional relationship, and in the moisture conditions, this relationship was not significantly affected. - COLLAPSE

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July 2020