쇄석다짐말뚝으로 개량된 복합지반의 지반조건 별 응력 및 침하거동 예측

Abstract

Granular compaction pile is one of the soil improvement method used on soft soil. When constructed at a sufficient size, it is known to be the most effective and economical method used in supporting the weight of a structure. Locally, sand compaction pile and granular compaction pile are the commonly used in the improvement of soft soil. However, Since there is no quantitative granular compaction pile design method, this method is designed by experiential method. Because of this, several failures occur such as bulging, shear failure and other phenomenon. Therefore, it is difficult to confirm the definite cause and to establish the prevention plan for failure. Also, although it is different to design and construct by the different equipment and material characteristics, domestic method is intactly applied by the method of foreign country. As a result, the granular compaction pile method may produce a significant error between actual values of bearing capacity, stress concentration ratio, settlement and expected values. In this study, this study aims to suggest a rational design method, through literature review and numerical analysis, specifically to propose a formular to estimate the settlement reduction factor depending on the different shear strength of soil. Numerical analysis using the finite element program has been performed for the composite ground with granular compaction pile. Design parameter such as stress related coefficient and settlement reduction factor of composite ground have been analyzed for both the area replacement ratio(10∼40%) and shear strength of soil(25∼75kPa). As a result of numerical analysis, as the soil strength and area replacement ratio increased, the average stress related coefficient and stress concentration ratio for depth tended to decrease softly, and stress related coefficient of upper layer tend to decrease equally, but the stress concentration ratio decreased inversely. Therefore, tendency that the value in the upper layer differs from the value in other depths was displayed. Care should be taken because it is possible to make mistakes in designing the entire composite ground with the values measured in the upper layer. In addition, this study proposed settlement reduction factor formula using the area replacement ratio for area replacement ratio(10∼40%) and shear strength of soft ground(25∼50kPa) in the composite ground improved by granular compaction pile.|쇄석다짐말뚝공법은 연약지반을 개량하는 공법 중 하나로, 적당한 규모로 건설되는 경우에 구조물을 지지하기 위해 가장 효과적, 경제적인 공법이다. 그러나 쇄석다짐말뚝공법은 정량적인 설계법이 없기 때문에 벌징파괴, 전단파괴등의 현상들이 발생하게 되며, 설계과 시공함에 있어 장비와 재료특성이 다름에도 불구하고 국내에서는 국외의 방식을 그대로 적용하고 있기 때문에 지지력, 응력분담비와 침하의 실제 값과 예상값에 상당한 오차가 발생하게 된다. 따라서 명확한 파괴원인, 파괴예방의 계획을 세우는 것이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 선행연구조사 및 유한요소해석에 의하여 합리적인 설계법을 제안하는 것을 목적으로 하고 있다. 쇄석다짐말뚝으로 개량된 복합지반에 대하여 유한요소법을 이용한 수치해석을 수행하였으며, 치환율과 지반강도에 따른 복합지반의 응력관련계수와 침하저감계수의 관계를 분석하였다. 분석결과, 지반강도와 치환율이 증가할수록 깊이 별 평균 응력관련계수와 응력분담비는 증가하는 경향이 나타났다. 상부에서의 응력관련계수는 동일하게 증가하는 경향이 나타났지만, 응력분담비는 감소하였다. 따라서, 상부층에서의 값은 다른 깊이에서의 값들과 다른 경향이 나타 상부층에서 측정된 값으로 복합지반 전체를 설계한다면 과오를 범할 수 있으니 주의가 필요하다. 또한, 쇄석다짐말뚝으로 개량된 복합지반에서 저치환율, 연약지반의 경우에 대하여 치환율을 이용한 침하저감계수 식을 제안하였다.