| 연구개발개요 |
최근 연약 또는 초연약지반상에 모래나 점토 등을 준설하여 대규모 항만, 공항, 신도시, 공업단지 및 농업용지를 확보하기 위한 해안매립 공사가 활발하게 이루어지고 있다. 과거에는 공사 현장 인근지역의 육상토사를 이용하여 매립공사를 수행하였으나, 최근에는 토취장 건설로 인한 주변환경오염 유발과 공사비용 증가 등의 경제적인 이유로 육상 매립토 확보가 매우 어려워져, 대수심 항로 확보 및 항만의 표사 매몰 방지를 위한 준설 공사시 발생하는 잉여토를 매립에 이용하고 있는 실정이다. 준설 공사시에 발생하는 잉여토는 함수비가 매우 높아 해성퇴적층 보다 더 연약한 초연약점토로 구성되는 경우가 많으며, 초연약점토를 이용해 조성된 지반에는 공사에 필요한 장비는 물론 사람의 진입조차 어려운 경우가 대부분이다. 이와 같은 초연약지반을 개량하는 공법에 대한 연구는 상당히 많은 진전이 있었으나, 정작 초연약지반을 개량하기 위해 사용하는 중장비의 안전한 진입을 위한 표층처리공법에 대한 연구는 상당히 뒤쳐져 있는 것이 현실이다. 초연약지반을 자연고화 시키는 데에는 10년 이상의 오랜 방치기간이 필요하지만, 대부분의 경우에는 토목섬유 보강재를 이용하거나 Belt conveyor를 이용한 모래 살포방법(FBC공법), 수평진공압밀공법, 초습지용 트렌치를 이용한 PTM 공법 및 대나무매트 공법 등을 사용하여 초연약지반의 표층처리를 수행하고 있다, 그러나 표층 처리된 지반의 공학적인 거동, 설계법 그리고 시방기준 등이 확고하게 마련되어 있지 않아, 현장에 매우 많은 애로사항이 있는 것이 사실이다. 현재는 불가피하게 외국의 설계 사례나 설계자의 판단에 의해 경험적으로 시공하고 있는 실정이다. 따라서, 현장에서 실무적으로 가장 문제가 되고 있는 표층처리설계 방법을 체계적으로 수립하고, 이 기술을 준설매립 지역에 널리 사용할 수 있도록 하는 활성화 방안이 필요하다. 국내의 초연약지반에 맞는 표층처리공법의 설계법이 정립된다면 안정적인 침하관리로 지반개량의 품질을 향상시킬 수 있고 심층지반 개량 시 장비의 안정시공을 극대화시킬 수 있다. 또한 준설매립지반의 원지반 상태의 초기 물성치 획득으로 지반개량기술의 발전이 기대되며 재래경험기술과 현장착안기술의 실용화로 기술자는 누구나 경험기술을 이론화시킬 수 있다는 동기를 유발시킬 수 있다. 또한 경제성과 시공의 안정성을 제고시킴으로서 관련분야의 기술 발전을 이룩할 수 있으며 해당 부지를 조기에 개발 할 수 있는 준설매립기술의 발전이 기대된다.
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| 최종목표 |
ㅇ 본 연구는 연약지반을 개량하기 위하여 강성재(대나무망) 및 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일)로 지반을 보강하고 복토를 시행하는 표층처리공법을 국내 연약지반에 적합하게 체계적으로 정립시켜 안정적인 침하관리로 지반개량의 품질을 향상시키고 심층지반 개량 시 장비의 안정시공을 극대화하는데 그 목적이 있다. ㅇ 또한, 현장에서도 쉽게 사용할 수 있는 연약지반 표층처리 공법의 해석 및 설계소프트웨어(S/W)를 개발하여 경제성과 시공의 안정성을 제고시킴으로서 관련분야의 기술 발전을 이룩하려고 한다. ㅇ 특히, 연약지반 표층처리공법의 설계/시공 지침서(안)를 제안함으로 과다/과소한 설계로 인한 불필요한 공사비를 절약하고, 장비 전도 등의 안전시공 저해요인을 최소화시켜 신속한 표층처리를 이룩해 이로 인한 공기 단축으로 국가적인 이익효과와 투자 효율을 증대시키는데 그 목적이 있다.
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| 연구내용 및 범위 |
본 연구의 대상범위는 국내 연약지반에 맞는 연약지반 표층처리공법의 설계기법을 정립하고 표층처리공법 설계 소프트웨어의 개발 및 설계/시공/유지관리 지침서(안)를 제안하는데 있다. 본 연구는 총 3년으로 예정하고 있으며 연구내용은 크게 다음과 같이 3가지 세부과제로 나눌 수 있다. ①연약지반 표층처리공법의 설계기법 분석②실내 및 현장시험결과 분석을 통한 연약지반 표층처리설계 공법 정립③연약지반 표층처리공법 설계소프트웨어(S/W) 개발 및 설계/시공/유지관리 지침서(안) 제안3가지 세부연구과제의 연구내용은 다음과 같다.① 제 1 세부과제 제 1세부과제의 목표는 연약지반 표층처리공법 설계기법을 분석하는데 있다. - 본 과제에서는 먼저 연약지반 표층처리에 관한 자료 분석을 통해 국내외 표층처리공법의 활용기법을 분석하고 강성재(대나무망), 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일) 표층처리 공법에 사용되는 설계정수를 구한다. - 또한 문헌연구를 통한 표층처리 공법의 장단점을 분석하고 국내외 사용되는 강성재(대나무망), 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일) 표층처리 공법의 해석 및 설계방법을 정립시킨다. - 실내 모형시험을 실시해 강성재(대나무망), 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일) 표층처리 공법의 정성적인 거동을 분석하여 다양한 연약지반 조건에 적합한 합리적인 설계기법을 제시한다. - 수치해석을 이용하기 위하여 강성재(대나무망), 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일) 표층처리공법의 수치해석 방법을 분석한다. ② 제 2 세부과제 제 2세부과제의 목표는 현장시험결과 분석을 통해 연약지반 표층처리설계 공법을 정립하는데 있다. - 본 과제에서는 먼저 기존 설계법의 문제성을 분석하기 위하여 현장에서 발생할 수 있는 다양한 조건의 모형실험을 실시해 각 설계법의 적정성을 분석한다. - 또한 대표적인 초연약지반 (초연약 준설매립지반, 초연약 점성토지반) 현장에 대한 정재하시험과 수치해석을 통해 강성재(대나무망), 비강성재(지오그리드, 지오텍스타일) 표층처리공법의 침하 및 지지력을 평가 분석하여 합리적인 설계기법을 제시한다. - 반복평판재하 시험등의 현장시험을 통해 장비주행으로 인한 지반교란에 의한 강도저하를 특성을 평가하고 이를 고려한 지반의 설계정수를 평가한다. - 수치해석을 이용한 표층처리공법의 설계이론과 현장시험 결과를 비교 분석하여 제시한 연약지반 표층처리공법의 설계기법을 정립시킨다.③ 제 3 세부과제 제 3세부과제의 목표는 연약지반 표층처리공법 설계소프트웨어(S/W) 개발 및 설계/시공 지침서(안)를 제안하는 것에 있다. - 먼저 표층처리공법 설계 소프트웨어를 개발하기 위해 실내모형실험과 다양한 조건의 수치해석을 실시한다. - 현장에서도 쉽게 사용할 수 있는 표층개발처리 공법 최적설계를 위한 소프트웨어를 개발하고, 개발된 소프트웨어를 이용하여 현장시험시공 결과와 비교 검증한다. - 또한 시험시공 지역의 준설매립이후 시간경과에 따른 지반의 물리적 특성에 대한 연구성과를 정리하여 평가한다. - 마지막으로 국내의 연약지반에 적합한 표층처리 공법 설계/시공/유지관리 지침서(안)를 제안한다.
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