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목차
제 1 장 서 론 13
1.1 연구의 배경 및 목적 13
1.2 연구의 방법 14
1.3 본 논문의 구성 16
제 2 장 점탄성 압밀해석을 위한 이론적 배경 19
2.1 레올로지 모델을 이용한 기존 연구에 관한 고찰 19
2.2 점탄성 해석의 기본개념 45
2.2.1 흙골격의 탄성, 점성과 소성 46
2.2.2 점탄성 모델의 기본구조 47
2.2.3 점탄성 고체모델 51
2.2.4 점탄성 액체모델 54
2.3 점탄성 액체모델을 이용한 압밀지배방정식 56
2.3.1 압밀현상의 모델화 56
2.3.2 점탄성 압밀지배방정식 61
제 3 장 점탄성압밀특성 규명을 위한 실내시험 71
3.1 실험의 목적 및 범위 71
3.2 실험의 종류 및 조건 72
3.2.1 표준압밀시험 72
3.2.2 장기재하실험 72
3.2.3 단일증분 재하실험 73
3.2.4 재하시간 조절실험 74
3.2.5 유효응력완화실험 74
3.2.6 일정변형속도 압밀실험 75
3.2.7 시료높이에 따른 압밀특성실험 76
3.3 대상시료 및 실험기기 77
3.3.1 대상시료 77
3.3.2 Oedometer 압밀실험기기 80
3.3.3 Rowe Cell 압밀실험기기 81
3.3.4 CRS 압밀실험기기 83
3.3.5 신형압밀 실험기기 86
3.4 실험결과 및 분석 94
3.4.1 압밀상수의 산정 및 재하조건에 따른 압밀거동특성 94
3.4.2 점성토의 유효응력완화 거동특성 99
3.4.3 탄성과 점성성분의 변화 104
3.4.4 시료높이에 따른 압밀침하특성 108
제 4 장 압밀침하해석 프로그램의 개발 119
4.1 수치해석 프로그램의 개발 119
4.1.1 지배방정식의 유한차분근사 119
4.1.2 초기 및 경계조건 122
4.1.3 프로그램의 구성 123
4.2 수치해석 프로그램의 검증 127
4.2.1 Mesh 구성의 영향 127
4.2.2 입력상수의 민감도 분석 130
4.2.3 실내시험결과와의 비교 134
제 5 장 해석프로그램을 이용한 점탄성 압밀거동의 해석 140
5.1 점토의 점탄성 압밀메카니즘 140
5.2 해석조건별 시뮬레이션 146
5.2.1 압밀이력의 영향 146
5.2.2 시료높이의 영향 151
5.2.3 하중증분비 변화에 따른 압밀특성 159
5.2.4 제하(unloading)에 의한 점토의 거동 163
5.3 현장적용 사례분석 168
5.3.1 오이도 이주단지 시험시공 168
5.3.2 광양 산업도로 사례 173
제 6 장 결 론 178
참고문헌 180
ABSTRACT 190
[Fig. 1.1] 본 논문의 구성 18
[Fig. 2.1] 흙골격의 압축성을 표현한 레올로지 모델 (after Christie, 1964) 20
[Fig. 2.2] 압밀과정동안 간극비 유효응력의 관계 (Taylor & Merchant, 1940) 24
[Fig. 2.3] 압밀해석을 위한 레올로지 모델(after Barden, 1965) 29
[Fig. 2.4] 비선형 점성거동 (Barden, 1965) 30
[Fig. 2.5] Bjerrum의 압밀모델 33
[Fig. 2.6] e 일정선의 개념에 바탕을 둔 구성모델 (Hawley & Borin, 1973) 38
[Fig. 2.7] 실내압밀시험시 시료내부 각 요소의 골격점에 대한 상태경로 38
[Fig. 2.8] 점성효과를 고려한 모델 (Mesri & Rokshar, 1974) 40
[Fig. 2.9] 현장점토층에 대한 EOP이후 elogt 곡선의 계산방법 41
[Fig. 2.10] Batiscan 점토의 거동특성(Kabbaj et al, 1986) 43
[Fig. 2.11] 상태경계면에서의 항복 전ㆍ후의 상태경로 45
[Fig. 2.12] eσ' 관계에서의 압축성분 46
[Fig. 2.13] 탄성과 점성의 역학적 모델 48
[Fig. 2.14] 탄성거동 49
[Fig. 2.15] 유동성 거동 49
[Fig. 2.16] 소성유동 51
[Fig. 2.17] 점탄성 모형 52
[Fig. 2.18] 점탄성 액체모델에서의 응력완화 55
[Fig. 2.19] elog σ‘ 좌표상에서 압밀과정의 모델화 57
[Fig. 2.20] Yoshikuni(1995)에 의한 응력완화시험 결과 58
[Fig. 2.21] 장기재하에 의한 εlogp 관계에서의 크리프 경로 (Matsuo, 1995) 59
[Fig. 2.22] 흙의 미소요소에서 재하시 응력경로의 변화 모델 60
[Fig. 2.23] e 의 변화에 따른 응력완화의 경로 60
[Fig. 2.24] 점탄성 액체모델 61
[Fig. 2.25] elogt 평면상에서의 크리프선과 C α의 정의 63
[Fig. 2.26] elogσ' 평면상에서의 일정크리프속도선과 C β의 정의 63
[Fig. 2.27] elog σ' 평면상에서의 Unloading-Reloading 곡선과 Cr의 정의 63
[Fig. 2.28] elog(-e )의 관계 64
[Fig. 2.29] eTΣ' 공간에서 점토의 거동 66
[Fig. 2.30] eE v Σ' 공간에서 점토의 거동 66
[Fig. 2.31] eΣ'H 공간에서의 대수점성면 66
[Fig. 2.32] 간극비투수계수의 관계 68
[Fig. 3.1] 대상시료의 채취 위치도 77
[Fig. 3.2] 대상시료의 입도분포곡선 (녹산지역 해성점성토) 78
[Fig. 3.3] 재구성시료의 제조과정 79
[Fig. 3.4] 시료 재구성용 압밀조 79
[Fig. 3.5] Oedometer 압밀셀의 개략도 80
[Fig. 3.6] Rowe cell 압밀시험기기 82
[Fig. 3.7] CRS 압밀시험기기 84
[Fig. 3.8] 신형압밀시험기 계통도 87
[Fig. 3.9] 신형압밀시험기의 압밀셀 87
[Fig. 3.10] 재하하중과 마찰력의 상호관계도 89
[Fig. 3.11] 재하하중과 재하판 벽면마찰력의 상호관계도 89
[Fig. 3.12] 재하하중과 시료에 의한 벽면마찰력의 상호관계도 91
[Fig. 3.13] 벽면마찰 고려 유무에 따른 elogp' 관계 91
[Fig. 3.14] 신형압밀시험기에 의한 실험과정 92
[Fig. 3.15] 표준압밀시험결과 (OST-1, OST-2) 95
[Fig. 3.16] 하중증분비에 따른 장기재하시험결과 (초기하중이 동일한 경우 ) 96
[Fig. 3.17] 하중증분비에 따른 장기재하시험결과 (최종하중이 동일한 경우) 96
[Fig. 3.18] 간극비유효응력관계에서의 일정변형속도선 (장기재하시험결과) 97
[Fig. 3.19] 단일증분재하시험(OIT)과 표준압밀시험결과의 비교 97
[Fig. 3.20] 재하시간조절 시험결과 (OTC) 98
[Fig. 3.21] 배수, 비배수조건에 따른 간극수압의 변화 100
[Fig. 3.22] 유효응력 완화시험결과(간극비-유효응력의 관계) 101
[Fig. 3.23] 간극비유효응력의 관계 (Rowe cell 압밀시험결과) 102
[Fig. 3.24] 시간의 경과에 따른 점성계수의 변화 (Rowe cell 압밀시험결과) 102
[Fig. 3.25] 배수의 항과 응력완화항의 관계 (Rowe cell 압밀시험결과) 103
[Fig. 3.26] 변형속도에 따른 간극비유효응력의 관계(CRS 시험결과) 104
[Fig. 3.27] 탄성성분과 점성성분의 변화 (CRS 시험결과) 105
[Fig. 3.28] 유효응력에 따른 점성계수의 변화 (CRS 시험결과) 106
[Fig. 3.29] 변형속도에 따른 유효응력점성항의 관계 107
[Fig. 3.30] 2cm 높이 시료의 신형압밀시험결과 (NCT-02) 111
[Fig. 3.31] 5cm 높이 시료의 신형압밀시험결과 (NCT-05) 112
[Fig. 3.32] 10cm 높이 시료의 신형압밀시험결과 (NCT-10) 113
[Fig. 3.33] 10cm 높이 시료의 신형압밀시험결과 (NCT-20) 114
[Fig. 3.34] 시료두께에 따른 벽면마찰력 115
[Fig. 3.35] 평균시료두께에 따른 단위길이당 평균 벽면마찰력의 변화 115
[Fig. 3.36] 벽면마찰력 고려에 따른 압밀시험결과의 비교 116
[Fig. 3.37] 시료높이에 따른 Δelog p' 관계 117
[Fig. 3.38] 시료높이에 따른 Δelogt 관계 118
[Fig. 4.1] Grid System 122
[Fig. 4.2] 프로그램의 계산 순서도 124
[Fig. 4.3] 자료입력 대화상자 125
[Fig. 4.4] 계산결과 출력값의 예 126
[Fig. 4.5] Δt 민감도 비교결과 128
[Fig. 4.6] Δz 민감도 비교결과 129
[Fig. 4.7] C α에 대한 민감도 분석결과 131
[Fig. 4.8] C β에 대한 민감도 분석결과 132
[Fig. 4.9] Cr에 대한 민감도 분석결과 133
[Fig. 4.10] 표준압밀시험(OST-1)과 VEAP에 의한 예측치의 비교 135
[Fig. 4.11] 장기재하시험(OLT)와 VEAP에 의한 예측치의 비교 135
[Fig. 4.12] Rowe셀 실험결과치와 VEAP, TINY의 해석치와의 비교 137
[Fig. 4.13] 실내실험치와 Terzaghi 예측치와의 비교 (Imai, 1995) 139
[Fig. 4.14] Lowe(1974)의 실험결과 139
[Fig. 5.1] 시간의 경과에 따른 간극비, 과잉간극수압의 변화 (수치해석 결과) 141
[Fig. 5.2] 간극비유효응력의 관계 (수치해석 결과) 142
[Fig. 5.3] 배수항과 완화항의 변화 (수치해석 결과) 142
[Fig. 5.4] 시간에 따른 점성계수의 변화 (수치해석 결과) 144
[Fig. 5.5] 완화시간(mv. η)의 변화 145
[Fig. 5.6] 다른 응력이력을 가진 시료의 시뮬레이션(Tang, 1992) 146
[Fig. 5.7] 응력이력에 따른 간극비유효응력의 관계 (수치해석 결과) 148
[Fig. 5.8] 응력이력이 변형률에 미치는 영향 148
[Fig. 5.9] 응력이력에 따른 간극수압의 변화 (수치해석 결과) 150
[Fig. 5.10] 응력이력에 따른 점성계수의 변화 (수치해석 결과) 150
[Fig. 5.11] 응력이력에 따른 완화항과 배수항의 변화 (수치해석 결과) 151
[Fig. 5.12] 시료의 높이가 압밀곡선에 미치는 영향 (Ladd et al. 1977) 152
[Fig. 5.13] 자중을 무시한 경우 시료높이의 영향 153
[Fig. 5.14] 시료두께에 따른 elog σ' 곡선의 변화 154
[Fig. 5.15] 자중을 고려한 경우 시료높이의 영향 155
[Fig. 5.16] Duncan(1993)에 의한 층두께 침하해석 결과 157
[Fig. 5.17] Day(1995)에 의한 침하해석 결과 158
[Fig. 5.18] 자중과 점성을 고려한 경우 층두께별 침하해석 결과 158
[Fig. 5.19] 하중증분비에 따른 압밀특성(동일한 초기조건, Case-1) 161
[Fig. 5.20] 하중증분비에 따른 압밀특성(다른 초기조건, Case-2) 162
[Fig. 5.21] 재구성 점토의 팽창시험 결과 (Mesri et al., 1978) 163
[Fig. 5.22] 재하시 2차압밀의 영향과 제하시 2차팽창의 영향 164
[Fig. 5.23] 2차팽창에 대한 2차압밀의 영향 164
[Fig. 5.24] 제하시 시료의 팽창재압축 시뮬레이션 결과 166
[Fig. 5.25] 재하시간이 팽창거동에 미치는 영향 167
[Fig. 5.26] 오이도 이주단지의 토질주상도 169
[Fig. 5.27] 오이도 이주단지 제방에서 계측기 매설단면 169
[Fig. 5.28] 오이도 이주단지 제방에서의 과잉간극수압 변화 170
[Fig. 5.29] 오이도 이주단지 제방에서의 침하 실측치와 예측치의 관계 170
[Fig. 5.30] 수치해석 결과에 의한 오이도 이주단지 시험시공 사례분석 172
[Fig. 5.31] 광양 산업도로 지역의 토층구성 및 토질정수 174
[Fig. 5.32] 광양 산업도로 성토지반(RAMP-E)의 침하실측치와 예측치 175
[Fig. 5.33] 수치해석 결과에 의한 광양 산업도로 성토지반(RAMP-E) 사례분석 177
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