Full-Scale Model Test of Vertical Drain Materials using Recycled Aggregates and Crushed Stone

DOI:http://dx.doi.org/10.5389/KSAE.2012.54.5.103

순환골재와 쇄석을 이용한 연직배수재의 실내모형실험

Full-Scale Model Test of Vertical Drain Materials using Recycled Aggregates and Crushed Stone

이달원

․이정준

Lee, Dal Won․Lee, Jeong Jun

ABSTRACT

In this study, the full-scale laboratory model test on utilization of recycled aggregates and crushed stone as vertical drains to use an alternative material of sand in soft ground is performed. The settlement and pore water pressure were measured to evaluate the discharge capacity and filed application, and the results were compared and analyzed through the finite element method. The measured and estimated settlement in all vertical drain materials decreases gradually with the load increase. The measured settlement 6.55～

8.63 mm, and the estimated by the Hyperbolic model was 7.45～7.92 mm. So the model used for the analysis can be applied to the settlement estimation of the actual field. The variations of pore water pressure with time showed constantly regardless of the load in all vertical drainage materials. The pore water pressure was similarity to that of sand after rapid drawdown. Therefore, it was applicable to the field because discharge capacity was enough to be an alternative material to the sand which had been being used as the vertical drains.

Keywords: Recycled aggregates; crushed stone; finite element method; pore water pressure; settlement

I. 서 론

^*

산업발전과 사회적 요구에 따라 각종 사회기반시설의 구축 등 의 건설공사가 연약지반에서도 활발히 이루어지면서 특히 골재 의 수요가 과거에 비해서 급격히 증가하고 있다. 이들 조성사업 에는 막대한 양의 건설재료의 수급이 요구되고 있으나 천연자원 의 고갈과 환경파괴로 인해 많은 문제점이 대두되고 있는 실정 이다. 연약지반 상에 축조되는 대규모 기반사업에서 압밀침하를 촉진하기 위해서 연직배수재로서 모래를 사용하고 있다. 그러나 육지 및 해상에서의 모래 채취는 생태환경 파괴와 천연자원 경 관 훼손 및 생산제한으로 인하여 점차적으로 어려워지고 있어 대체 재료의 개발이 절실히 요구되고 있다. 도시 재개발에 따른 구조물 해체 시 발생하는 많은 양의 건설 폐기물 중 골재를 연직 배수재로 재활용하기 위한 방안이 요구됨에 따라 정부에서도 건 설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률을 제정하고 여러 가지 시

* 충남대학교 지역환경토목학과

** 충남대학교 대학원

† Corresponding author Tel.: +82-42-821-5793 Fax: +82-42-821-8877

E-mail: [email protected] 2012년 6월 29일 투고 2012년 8월 30일 심사완료 2012년 9월 3일 게재확정

행령을 법제화하여 순환골재의 소요량을 증가하도록 유도하고 있다 (MLTM, 2009). 이에 따라 환경적으로 무해하고 가용 폐기 물을 건설재료로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

우리나라의 건설폐기물 발생량은 183,351 톤/일 (2009년)으 로 재활용이 97.8 %, 매립 1.5 %, 소각 0.7 %를 차지하고 있다 (ME, 2009). 건설폐기물 발생량 중 순환골재 생산원료인 폐 콘 크리트 발생량의 경우는 전체 건설 폐기물의 63 %, 폐 아스팔트 콘크리트의 경우는 17.8 %를 차지하고 있다 (KORAS, 2009).

현재 건설폐기물의 재활용률은 매우 높고 앞으로 건설폐기물은 배출 및 처리에 관한 법률이 강화되고 재개발, 재건축 및 택지개 발 등 대형 공사의 증가로 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

그러나 대부분 성토 등의 저급용도로 재활용 되고, 연직배수재, 수평배수재용, 도로기층용, 도로포장 아스팔트 및 콘크리트용 등 과 같은 고부가가치용도로의 재활용률은 매우 낮은 실정이다.

그 동안 연약지반에서 쇄석 기둥에 관한 수치해석과 실내 및 현장실험 연구를 통하여 모델 검증과 효율적인 거동 평가, 지지 력 증대 효과 및 응력분담에 관한 연구가 수행되었다 (Yoo et al., 2007; Lee et al., 2003; Wang, 2009; Huang et al., 2009). 연약지반에 대한 압밀특성과 개량공법 등에 관해서는 많 은 연구가 진행되어 왔지만, 연직배수재로서 기존에 사용해왔던 모래의 대체공법으로서 순환골재와 쇄석에 관한 연구가 미약하 여 품질관리기준 뿐만 아니라 실내 및 현장시험 사례가 거의

Table 1 Geotechnical properties of used clay







_ (cm/s)





 









45.9 2.76 26.4 8.6 29.43 20.0 0.206 0.980 1.21E-3 0.016 3.7E-7 32



Table 2 Geotechnical properties of used materials

Sample Symbol Maximum particle size Passing No.200 (%)

Angle of internal friction,

_ (cm/s)

_

(cm/s)





Sand SA 2 mm 4.35 35 2.86E-02 7.82E-02 2.88



Recycled aggregate

RAB10 below 10 mm 2.71

40

3.33E-02 1.43E-01 7.26



RA25 25 mm 0 6.24E-02 2.23E-01 1.83



RAB25 below 25 mm 1.31 7.03E-02 3.12E-01 14.77



Crushed stone CS25 25 mm 0 42.5 8.60E-02 2.55E-01 1.8



없어 실용화 되지 못하고 있다 (Onoue, 1988; Yoshikuni and Nakanodo, 1979; Lee, 2008; You et al., 2009; Kim and Lee, 2012).

앞으로 모래의 대체 재료로서 순환골재와 쇄석을 이용한 연직 배수재의 특성이나 배수성능 실험에 관한 연구는 실내모형실험 과 현장시험 시공 등을 통하여 공극수압, 침하량, 토압 등의 계 측자료를 비교분석하여 현장 적용 가능성을 향상시키려는 연구 가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

따라서 본 연구에서는 연약지반 개량시에 연직배수재로서 사 용되고 있는 모래의 대체 재료로써 순환골재와 쇄석의 배수성능 을 평가하기 위해 실내모형실험을 실시하고, 재료별 침하량과 공 극수압 등의 측정치와 유한요소 해석에 의한 예측치를 비교 분 석하여 연직배수재의 현장 적용 가능성을 검토하고자 한다.

II. 재료 및 방법 1. 사용시료

실험에 사용한 점토는 연약지반현장에서 채취한 시료를 이용 하여 물리적 성질, 역학적 성질, 압밀시험을 실시하였으며, 그 결 과는 Table 1과 같다. 통일분류법상 로 분류되고, 자연함수비 (



연직 배수재로 사용한 모래 (해사), 순환골재와 쇄석은 충남 당진군 석문면에서 채취 및 구입하였고, 골재생산 업체에서 가장 보편적으로 이용되고, 실내모형실험에 적용 가능한 재료를 선정 하였다. 사용된 재료의 최대입경은 모래 (2 mm), 순환골재 10 mm 이하, 25 mm 이하, 25 mm와 쇄석 25 mm 총 5종으로 그 의 물리적 특성과 입도곡선은 Table 2 및 Fig. 1과 같다 (Lee and Lim, 2010).

2. 연직배수재의 실험

가. 모형장치

모형실험장치는 높이 100 cm, 폭 80 cm, 길이 200 cm의 크 기로 철재와 아크릴로 제작하였다. 현장에서 채취된 교란된 점토 를 균질하게 하고 패류, 유기물질, 사력분을 제거하기 위하여 No.

4 체에서 통과시켜 수중에서 약 20 cm 두께로 자중 압밀시킨 후, 약 3개월 후에 같은 방법으로 40 cm를 추가로 수중에서 자 중 압밀시켜 실내모형을 축조하였다. 그 후 약 9년 동안 압밀시 킨 후 최종 점토층의 높이는 58 cm로 압밀되었다.

나. 측정 장치 및 하중재하

모형지반의 상부 (7 cm)와 하부 (10 cm)는 모래와 부직포를 약 17 cm 정도 부설하여 양면배수조건으로 하였고, 측면마찰을 감소시키기 위하여 비닐에 그리스를 바르고 모형지반이 침하되 는 만큼 비닐이 내려갈 수 있도록 하여 측면마찰을 경감시켰다.

Fig. 1 Grain size accumulation curve

연직배수재의 투입은 특별히 제작된 원형관을 이용하여 직경 10 cm로 보링 후 원형관 안쪽의 점토를 제거한 후 배수재를 투 입하였고, 토조의 밑면에는 각각의 재료별로 배수구멍을 뚫어 배 수재내의 물이 일시에 배수되도록 하였다. 연직배수재를 타설할 경우 현장에서는 타설장비의 진동으로 교란영향이 크게 나타나 지만 본 실험에서는 교란영향을 최소화하기 위해 원형관 (두께:

3 mm) 외부에 그리스를 바르고 직경 10 cm로 보링한 후 원형 관과 함께 내부점토를 밖으로 들어냈다. 원형관 하부에는 회전 원판 디스크를 부착하고 와이어로 고정한 후 상부로 연결하였다.

압입시에는 점토 하부까지 관입시킨 후 상부에서 와이어를 잡아 당겨 내부 시료가 빠져나가지 않도록 하고 인출시에는 최대한 교란을 방지하기 위해 수직으로 들어 올렸다.

모형지반은 Fig. 2와 같이 각 연직배수재의 중앙과 하부에 공 극수압계 (Ⓟ) 및 토압계 (Ⓔ)를 설치하였고, 상부에는 자동 및 수동 침하계를 설치하였다. 각각의 측정값은 Data Logger와 Computer에 의해 자동적으로 저장하도록 하였고, 측정기기 매 설 후 PP매트를 한 겹으로 덮은 후 모래를 부설 하였다.

재하방법은 모래, 순환골재, 쇄석으로 3개 부분으로 구분하고 각각에 대하여 하중을 재하한 후 점토층의 침하량을 측정하였다.

재하판은 3개 부분으로 나누어 재하하고, 상부모래층 위에는 나 무판과 형강을 부설하여 상부하중이 모형지반에 균등하게 전달 되도록 하였다. 하중은 측면 아크릴의 변형을 고려하여 75 kg, 150 kg, 225 kg, 300 kg을 약 25일 동안 재하 시켰다. 시험은 모래, 순환골재, 쇄석을 연직배수재로 이용하여 점토층에 타입하 였을 경우의 침하량을 파악하기 위한 것이므로 배수재와 점토층 의 침하량을 동시에 측정한 것이다.

다. 연직배수재 배치

연직배수재 재료별로 타설한 후 재하 하였을 경우에는 점토의 측방변형이 발생될 것으로 판단되어 모래, 순환골재, 쇄석 등 10 개의 조건에 대해 토조내에 동시에 타설하였다.

연직배수재의 단면은 현장에서 적용되고 있는 연직배수재의 직경 범위 (6.6-12 cm)를 고려하고 실험토조모형의 크기를 고 려하여 Fig. 2와 같이 직경 10 cm, 배치간격 20 cm의 정사각 형 배치로 타입 하였다. 재료별 이격거리 50 cm이고, 연직배수 재 휠터는 PVD 공법에 사용되는 filter를 사용하였다 (규격 : 100×4 mm, 유효구멍크기 (_) : 90 ㎛ 이하, 투수계수 1×





No Type No Type No Type

① FSA

(Filter＋Sand) ⑤ FRAB25

(Filter＋RAB25) ⑨ FCS25 (Filter＋CS25)

② SA (Sand) ⑥ RAB25 ⑩ CS25

③ FRAB10

(Filter＋RAB10) ⑦ FRA25 (Filter＋RA25)

④ RAB10 ⑧ RA25

Fig. 2 Laboratory model apparatus and arrangement of vertical drains

연약지반에 연직배수재를 타입하였을 경우 배수성능을 평가하 는 방법 중의 한 가지는 동일한 재하조건에서 일시에 배수를 허 용하였을 경우 (수위 급강하시)에 연직배수재 내의 공극수압이 얼마만큼 감소하느냐에 따라서 각 재료의 우수성을 판단할 수 있다. 연직배수재로 사용되는 5종의 배수재의 배수성능을 확인하 기 위하여 5일 간격으로 하중을 재하하고 300 kg의 하중이 재 하되었을 때 수위를 급강하시켜 완전배수상태에서 공극수압의 변화를 측정하였다.

3. 유한요소 분석방법

모형토조 실험으로 측정된 배수재별 침하량과 공극수압 실측치 를 해석치와 비교분석하기 위하여 영국 Cambridge 대학에서 개 발한 SAGE CRISP 해석 프로그램을 이용하였다 (Rahim, 1999).

이 프로그램은 지반공학문제를 해석하기 위한 유한요소해석 프

Table 4 Parameters of Hyperbolic model

Soil  _

(



_{   } (



_ ()

_ ()

c

(



 



Clay 0.4 1.0E-5 1.889E-5 0.31968 0.15984 0.004 3.652 0.101 0.908 1.177

로그램으로 2차원, 3차원 및 축대칭 압밀해석을 적용할 수 있다.

또한 지반의 과잉간극수압과 응력분포 및 연직배수재가 설치된 지역에서의 압밀해석이 가능하다. 외부하중은 시간증분에 따라 일정하게 증가하고, 시공단계를 고려하여 실제 현장상황을 재현 할 수 있게 구성되어 있다.

유한요소 프로그램 분석에 사용된 단면은 하중이 재하 되는 드 레인 한 구간을 2차원 평면으로 나타내어 분석하였다. 전처리 과 정에서의 유한요소망을 각각의 하중단계와 수위를 적용시켜 연 직배수재 별로 분석한 후, 후처리 과정에서 시간에 따른 배수재 별 침하량과 공극수압 변화량을 그래프로 나타냈다. 해석치는 실 내모형토조에서 직접 측정한 실측값과 비교 ․ 분석하였고 이를 바 탕으로 분석 모델 적용의 가능성 및 정확성을 판단하여 연약지 반에서 연직배수재의 대체 재료로서 순환골재와 쇄석의 현장 적 용 가능성을 검토하였다.

연직배수재로 사용된 모래, 순환골재, 쇄석의 경우 모델을 단순 화 하여 Isotropic Elastic 모델을 사용하였으며, 점토는 Duncan- Chang의 Hyperbolic model을 사용하였다 (Duncan and Chang, 1970; Kondner, 1963; Tan et al., 1991). 분석에 사용된 토질 상수는 각각 Table 3은 및 Table 4와 같다. Table 4에서 수직 투수계수는 압밀시험으로 구하였고, 수평투수계수는 Rowe cell 압밀시험으로 구하였으며, 쌍곡선 매개 변수는 삼축압축시험으 로 구하였다.

지반재료의 비선형거동을 예측하기 위해 다양한 모델들이 제 안되었고, 흙의 응력-변형률 거동은 비선형적이고 구속응력이나 응력 경로 등에 의존하는데, 흙 거동의 비선형성과 응력 의존성 을 고려하는 간단하고도 실용적인 응력-변형률 관계로 제안된 것이 Hyperbolic model이다. 이 모델은 점토, 모래질, 자갈성분 등의 응력-변형률 관계에 적용할 수 있고, 삼축시험이나 평면 변형률 시험, 직접 전단 시험 등의 실내시험으로부터 매개 변수

Table 3 Parameters of isotropic elastic model

Sample Symbol



(





_{   } (



Sand SA 0.968 0.36

1.0E-5

1.942E-5 Recycled Aggregate

RAB10 1.068 0.34 2.063E-5

RAB25 1.168 0.33 2.154E-5

RA25 1.268 0.32 1.848E-5

Crushed Stone CS25 1.268 0.32 1.938E-5

들을 쉽게 구할 수 있고 유한 요소 해석에 적합한 간단한 식으로 표현되는데 있다. 구성방정식의 단순성으로 인한 오차와 극점 이 후의 거동을 해석할 수 없는 단점을 가지고 있지만 실제 흙의 응 력-변형률 거동의 비선형성, 응력의존성, 비탄성 등을 내포하므 로 유한요소해석을 통한 지반공학적인 많은 문제들에 적용되었 다 (AI-Shayea et al., 2003). 이 모델에서 접선변형계수는 삼축 압축시험 결과를 기초로 흙의 응력-변형률 관계를 쌍곡선 관계 로 다음과 같이 나타낸다.

_

_{   }

  cos  

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_

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여기서,  : 변형계수 정수, _ : 대기압



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

 



III. 결과 및 고찰

1. 연직배수재별 침하량 변화

실내모형실험에 사용된 연직배수재는 모래 (SA), 순환골재 10 mm 이하 (RAB10), 25 mm 이하 (RAB25), 25 mm (RA25), 쇄 석 25 mm (CS25)로 총 5종의 재료를 사용하였다. 하중은 75 kg, 150 kg, 225 kg, 300 kg을 총 25일간 재하한 후 수위를 급 강하시켜 완전배수상태로 연직배수재별 침하량을 측정하였다. 시 험은 모래, 순환골재, 쇄석을 연직배수재로 이용하여 점토층에 타입하였을 경우의 침하량을 파악하기 위한 것이므로 배수재와 점토층의 침하량을 동시에 측정한 것이다. 침하량은 측정시 3개 부분으로 나누어 재하 하였기 때문에 측정시간에 ±1일 정도의 변화가 발생되었지만, 예측침하량은 평균 5일을 기준으로 분석 하였다.

Fig. 3～Fig. 5는 점증하중 재하시 5종 재료중에서 모래 (SA), 순환골재 25 mm 이하 (RAB25), 쇄석 25 mm (CS25)에 대한 침하량을 나타낸 것이다. 하중증가에 따라 각 연직배수재에서 침 하량은 점차적으로 감소하면서 완만한 침하형태를 나타내고 있 다. 실내모형실험에서 측정된 침하량은 전체적으로 6.55～8.63 mm (평균 7.2 mm)로 나타났다.

Fig. 3 Variations of settlement (SA)

Fig. 4 Variations of settlement (RAB25)

Fig. 5 Variations of settlement (CS25)

수위 급강하시에 각각의 배수재별 실측치는 모래 (SA: 8.63 mm), 순환골재 10 mm 이하 (RAB10: 8.63 mm), 순환골재 25 mm 이하 (RAB25: 6.55 mm), 25 mm (RA25: 6.55 mm), 쇄 석 25 mm (CS25: 6.8 mm)이고, Hyperbolic model 예측치는 7.45～7.92 mm (평균: 7.69 mm)로 실측치와 거의 유사한 값 을 나타냈다.

전체적인 침하량 분포 결과를 살펴보면, 실측치와 예측치 모두 하중 증가에 따라 각각의 연직 배수재에서 점차 침하량이 증가 하면서 시간경과에 따라 완만한 형태를 나타냈다. 침하량이 작 게 나타난 것은 실내모형토조의 제한으로 압밀하중이 작게 재하 되었기 때문으로 판단된다. 예측침하량은 각 배수재에 따라 큰 차이 없이 비슷하게 나타났는데 이는 각 재료의 투수계수가 큰 상태에서는 배수가 빠르게 진행되기 때문에 침하량도 유사하게 나타난 것으로 판단된다. 따라서, 연직배수재에 따라 다소 차이 는 있지만, 실측치와 예측치의 침하량 변화 형태가 유사한 것으 로 나타나 분석에 사용된 Hyperbolic model로 실제 현장의 침 하량 예측이 가능할 것으로 판단된다.

Fig. 6은 연직드레인의 예측 압밀도를 나타낸 것이다. 일반적 으로 예측압밀도의 크기는 Barron 방법이 크고 스미어 효과와 웰 저항을 고려한 Hansbo, Onoue 및 Yoshikuni 방법 등이 작 게 나타난다.

실측침하량 자료로부터 Asaoka 방법으로 예측한 압밀도와 Barron 방법 및 Hansbo 방법에 의해 예측한 압밀도는 약 25일 에서 약 36 % 정도로 매우 큰 차이를 나타냈다 (Asaoka, 1978;

Barron, 1947; Hansbo, 1979). 압밀도 예측방법에 의해 스미어 효과와 웰 저항을 고려하였을 경우, 교란영역의 직경, 스미어 존 에서 투수계수 등은 경험식에 의존할 수밖에 없어 압밀도 추정 에 어려움이 있다. 그러나 본 토조모형실험에서는 현장과 달리 원형관 타입시 정적으로 하였기 때문에 교란영역이 매우 작아 각 방법과의 압밀도 차이가 거의 유사하게 나타나서 Hansbo

Fig. 6 Variations of the degree of consolidation

방법만 나타내었다. 또한 실측침하량 자료로부터 구한 압밀도는 모형토조의 한계로 인하여 침하량이 매우 작게 측정되었기 때문 에 Barron 방법 등에 의해 추정된 압밀도와 차이가 크게 발생 된 것으로 판단된다.

2. 공극수압 변화에 따른 배수성능 평가

연약지반에 연직배수재를 타입하였을 경우 배수성능을 평가하 는 방법 중의 한 가지는 공극수압 변화, 즉 공극수가 얼마나 빨 리 배수되었는가에 따라 우수한 연직배수재라고 판단할 수 있다.

이와 같은 조건을 현장에 적용하였을 경우는 동일한 지반조건하 에서 매우 오랜 기간 동안 측정이 되어야만 신뢰성 있는 결과를 얻을 수가 있다. 그러나 실내모형실험에서는 동일한 지반조건과 재하 하중에서 현장보다는 단기간에 신뢰성 있는 자료를 얻을 수 있다.

따라서 연약지반에 연직배수재를 타입하였을 경우 배수성능을 평가하기 위해 동일한 조건하에서 일시에 배수를 허용하였을 경 우 (수위 급강하시)에 연직배수재 내의 공극수압이 얼마만큼 감 소하느냐에 따라서 각 재료의 우수성을 판단할 수 있다. 연직배 수재로 사용되는 5종의 배수재의 배수성능을 확인하기 위하여 5일 간격으로 하중이 재하되어 300 kg의 하중이 재하되었을 때 수위를 급강하시켜 완전배수상태에서 공극수압의 변화를 실측치 와 예측치를 비교분석하였다.

Fig. 7은 연직배수재로 모래 (SA)를 사용한 경우로, 실측치와 예측치의 공극수압 분포형상은 침하량과 달리 큰 차이를 나타냈 다. 실측치의 공극수압은 하중증가와 상관없이 거의 수평적으로 일정한 반면, 예측치는 하중이 증가함에 따라 증가와 감소형태 로 나타났다. 그러나 실측치와 예측치 모두 수위를 급강하 시킨 후에는 공극수압이 10

 

Fig. 7 Variations of pore water pressure (SA)

나타난 이유는 토립자의 공극이 상대적으로 작기 때문으로 판단 된다.

Fig. 8은 순환골재 25 mm 이하 (RAB25)의 공극수압 변화를 나타낸 것이다. 실측치의 경우 하중증가에 따라 큰 변화 없이 수 평적으로 일정하게 나타났고, 예측치의 경우 실측치와는 달리 하 중이 증가함에 따라 곡선 형태로 증가하였다.

Fig. 9는 연직배수재로 쇄석 25 mm (CS25)의 시간에 따른 공극수압 변화를 나타낸 것으로 다른 재료들과 달리 실측치와 예측치가 가장 큰 차이를 나타냈다. 실측치의 경우 하중 증가에 따라 거의 변화 없이 5

 

 

전체적으로 RAB25에서는 공극수압 실측치 변화 폭이 SA를 사용했을 경우보다 작게 나타났다. 이는 재료의 공극이 상대적

Fig. 8 Variations of pore water pressure (RAB25)

Fig. 9 Variations of pore water pressure (CS25)

으로 SA보다 커서 수위변화에 따른 변화 정도가 작게 측정된 것 으로 판단된다. 다른 연직배수재인 SAB10, RA25에서도 수위 를 급강하 시킨 후 공극수압은 모래와 동등하게 10

 

전체 5종의 연직배수재별 공극수압의 변화는 동일한 실험의 침하량 분포와 달리 실측치와 예측치가 큰 차이를 나타냈다. 공 극수압의 변화 양상은 서로 차이가 있으나, 수위를 급강하 시킨 이후에는 모래와 비슷한 값으로 공극수압이 급격하게 감소하여 연직배수재로 순환골재와 쇄석을 사용하였을 경우에도 동등한 배수성능을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

Fig. 10은 전체 10종의 연직배수재중에서 휠터를 제외한 5종 에 대한 공극수압 변화를 나타낸 것이다. 각 연직배수재에서 공 극수압은 하중변화에 관계없이 일정한 현상이 나타났고, RAB25, CS25은 공극수압이 20

gfcm

Fig. 10 Variations of pore water pressure with time

Fig. 11 Reduction of the pore water pressure under condition of sudden drawdown

변화량도 작게 나타났다. 수위를 급강하 하였을 경우에 3종 (SA, RA25, CS25)에서의 공극수압은 0～10

gfcm

gfcm

Fig. 11은 25일 동안 일정한 상태로 수위를 유지한 후 하부로 일시에 배수시켰을 경우 각 재료별 공극수압 감소폭을 나타낸 것이다. SA와 FSA에서는 공극수압 감소폭이 30～50

gfcm

gfcm

gfcm

gfcm

SA, FSA, RAB10, FRAB10 및 RA25에서는 초기 공극수압이 크고 시간에 따라 일정하게 유지하다가 수위 급강하로 인해 감 소폭이 다른 순환골재와 쇄석보다 크게 나타났다. 또한, 철망속 에 연직배수재를 넣어 점토 이동이 원활하게 한 경우와 PVD filter 속에 연직배수재를 넣어 점토입자의 이동을 차단한 경우에 서의 공극수압은 큰 차이점을 나타내지 않았다.

3. 토압의 변화

Fig. 12는 연직배수재별 시간에 따른 토압의 변화량을 나타 낸 것이다. 연직배수재별로 토압은 하중변화에 관계없이 거의 일 정하게 나타났는데 이는 작은 하중단계에서는 하부에 매설된 토 압에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

Fig. 13은 일정한 상태로 수위를 유지한 후 하부로 일시에 배 수시켰을 경우 각 재료별 토압의 감소량을 나타낸 것이다. FSA 에서는 토압의 감소폭이 50

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Fig. 12 Variations of earth pressure with time

Fig. 13 Reduction of earth pressure under condition of sudden drawdown

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IV. 결 론

본 연구에서는 연약지반개량시에 연직배수재로서 이용되고 있 는 모래의 대체 재료로서 순환골재와 쇄석의 활용가능성에 대 해 실내모형실험을 수행하였다. 배수성능을 평가하기 위해 침하 량과 공극수압을 측정하고 유한요소 해석으로 비교 분석한 결과 를 요약하면 다음과 같다.

1. 연직배수재별로 실측치와 예측 침하량은 하중 증가에 따 라 완만하게 증가하는 형태를 나타냈다. 배수재별 실측침하량은 6.55～8.63 mm이고 Hyperbolic 모델에 의한 예측치는 7.45

～7.92 mm로 유사하게 나타나 분석에 사용된 모델은 실제 현 장의 침하량 예측에도 적용 가능할 것으로 판단된다.

2. 연직배수재별 공극수압 변화는 실측치와 예측치가 큰 차이 를 나타냈으나 수위를 급강하 시킨 완전배수 이후에는 모래와 비슷한 값으로 공극수압이 급격히 감소하였다. 따라서 순환골재 와 쇄석은 기존에 연직배수재로 사용되어 왔던 모래의 대체 재 료로 동등한 배수성능을 나타내서 현장에 적용할 수 있을 것으 로 평가되었다. 또한 휠터 종류에 따른 공극수압은 큰 차이를 나 타내지 않았다.

3. 연직배수재별 시간에 따른 토압의 변화량은 하중의 변화 없 이 일정하게 나타났다. 수위를 급강하 하였을 경우 각 재료별 토

압의 감소량은 50～180

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앞으로 순환골재를 연직배수재로 활용하기 위해서는 실내모형 실험뿐만 아니라 현장시험시공 등을 실시하여 침하량과 공극수 압 거동, 지지력 증대 효과 등을 바탕으로 현장 적용성을 평가하 고 적합한 품질관리기준을 제시하여야 할 것으로 판단된다.

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