준설매립 압밀해석

정의

준설매립 압밀해석은 준설토 매립층의 과잉간극수압이 소산되며 생기는 침하를 예측하는 해석이다.

쉽게 말해 물을 머금은 진흙으로 땅을 만들면, 그 흙이 물을 짜내며 천천히 가라앉는다.

핵심 키워드는 1차 압밀, 2차 압밀, 압밀계수, 연직 배수재(PBD)다.

두 가지 침하

침하는 두 단계로 구분한다. 먼저 1차 압밀이 과잉간극수압이 빠지며 진행된다.

1차 압밀은 Terzaghi 이론이 적용되는 주된 침하다. 시간에 따라 진행된다.

과잉간극수압이 0이 된 뒤에는 2차 압밀이 생기며, 장기 잔류침하의 원인이 된다.

해석 절차

현장 조사와 실내시험으로 Cc, cv, ch를 먼저 구한다.

다음으로 층별 응력 증가량 Δσ를 계산한다.

정규압밀 영역이면 e–log p′ 식으로 1차 압밀침하 Sc를 구한다.

마지막으로 시간계수 Tv로 압밀도에 대응하는 시간을 구하고, 계측값으로 보정한다.

계산 예제

이제 가상의 값으로 프리로딩 소요 기간을 계산해 보자.

목표 압밀도 U 90%에서 시간계수 Th는 약 0.636이다. 이를 시간식에 대입한다.

배수 거리 D는 5 m로 둔 등가 거리다. 계산하면 약 920일, 약 2.5년이다.

정답은 1/4이다. 간격이 절반이면 D²이 1/4이 되기 때문이다.

Ch와 스미어 효과

수평 압밀계수 Ch와 연직 압밀계수 Cv를 비교해 보자.

일반적으로 Ch는 Cv보다 크게 나타난다. 그래서 배수 해석에 이 차이를 반영한다.

PBD 주변에는 스미어 효과로 교란대가 생겨 Ch가 줄어든다. 이를 Ch 감소계수로 반영한다.

정답은 Ch다. 이 차이를 빠뜨리면 감점이 크다.

정리

준설매립 압밀은 함수비가 큰 준설토의 대변형 압밀 해석이 핵심이다.

해석법은 Terzaghi 이론을 보정하거나 유한변형률 해석을 검토한다.

수평 압밀계수 Ch는 Cv보다 크고, 스미어 효과를 반영해야 한다.