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연성하중을 받는 모래다짐말뚝(SCP)의 거동분석
Analysis of Sand Compaction Piles Under Flexible Surcharge Loading

홍의준   (연세대학교 공과대학 토목공학과UU0000936  ); 김재권   (삼성건설㈜, 연세대학교 토목공학과 대학원  ); 정상섬   (연세대학교 공과대학 토목공학과UU0000936  ); 김수일   (연세대학교 공과대학 토목공학과UU0000936  );
  • 초록

    모래다짐말뚝(SCP)공법은 느슨한 모래지반이나 연약한 점성토지반을 압밀촉진시키고 지지력을 강화하여 지반을 개량할 목적으로 적용되는 개량공법이다. 본 연구에서는 현장상태와 유사한 연성변형(free strain) 상태로 변형이 일어날 때 모래말뚝과 지반의 상호작용을 분석하기 위하여 모형토조실험 및 3-D유한요소해석을 실시하였다. 그 결과, 치환율이 증가함에 따라 하부의 응력분담비가 증가하고 침하량 및 모래말뚝 - 지반의 상대변위는 감소하였으며 특히 지표면 침하량이 크게 감소하였다. 3-D 유한요소해석의 경우 모래말뚝 - 지반 접촉면에서 상대변위가 발생하며 치환율의 증가에 따라서 접촉면의 상대변위는 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 바탕으로 응력전이 메커니즘에 대한 분석을 수행하였으며 그 결과, 상대변위가 발생하지 않는다는 가정하에 제안된 모래말뚝 주면의 응력전이 이론식은 유한요소해석결과와 비교를 통하여 상대변위가 없는 경우는 물론 상대변위가 비교적 작은 5mm 정도까지도 적용 가능함을 알 수 있었다.


    Sand compaction pile (SCP) is one of the ground improvement techniques which are being used for not only accelerating consolidation but also increasing bearing capacity of loose sands or soft clay grounds. In this study, laboratory model tests and 3-D finite element analyses were performed to investigate the interaction between sand compaction piles and surrounding soft soils. Based on the results obtained, as the area replacement ratio increases, the stress concentration ratio increases at the pile point, the settlement decreases, and the relative displacement between column and soil also decreases. It is also found that numerical study is illustrated by good comparison with model test results, and the numerical analysis revealed slip effects which could not be specifically identified in the model tests.


  • 주제어

    Area replacement ratio .   Finite element analysis .   Free strain .   Load transfer mechanism .   Sand compaction piles(SCP) .   Soft ground .   Stress concentration ratio .   Unit cell.  

  • 참고문헌 (18)

    1. The compozer, a method to improve characteristics of soft clays by inclusion of large diameter sand columns , Aboshi,H.(et al.) , Proceeding of International College Soil Reinforcement / v.1,pp.211-216,
    2. Deformation analysis of soft ground reinforced by colummar inclusions , Alamgir,M.;Miura,N.;Poorooshasb,H.B.;Madhav,M.R. , Computers and Geotechnics / v.18,pp.267-290,
    3. Negative skin friction on piles : a simplified analysis and prediction procedure , Alonso,E.E.;Josa,A.;Ledesma,A. , Geotechnique / v.34,pp.341-357,
    4. Numerical analysis of stone column supported foundations , Schweiger,H.F.;Pande,G.N. , Computers and Geotechnics / v.2,pp.347-372,
    5. A numerical method for the analysis of ground improved by columnar inclusions , Canetta,G.;Nova,R. , Computers and Geotechnics / v.7,pp.99-114,
    6. SCP 시공 지반의 성토사면 안정해석법 비교 , 안준상 , 석사학위논문, 명지대학교 / v.,pp.,
    7. Negative skin friction on rigid deformable piles , Poorooshasb,H.B.;Alamgir,M.;Miura,N. , Computers and Geotechnics / v.18,pp.109-126,
    8. Analysis and settlement of dilating stone column reinforced soil , Van Impe,W.F.;Madhav,M.R. , Osterreichische Ing. Arch-Zschr. / v.137,pp.114-121,
    9. 연약지반에 타입된 모래 다짐말뚝의 하중-침하 특성 , 김재권;홍의준;김수일;정상섬 , 대한토목학회 논문집 / v.22,pp.423-432,
    10. Nonlinear three dimensional analysis of downdrag on pile groups , Jeong,S. , Ph.D Thesis, Taxas A&M University / v.,pp.,
    11. 다지기모래말뚝공법 , 藤田圭一 , 연약지반 대책공법 총 기술(下) / v.,pp.701-732,
    12. Analysis of rigid raft supported by granular piles , Balaam,N.P.;Booker,J.R. , International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics / v.5,pp.379-403,
    13. 연약지반에 시공된 말뚝의 주면 마찰력 산정 간편법 , 김수일;정상섬;정성용 , 대한토목학회 논문집 / v.14,pp.171-178,
    14. Bergado,D.T,;Anderson.L.R.;Miura,N.;balasubramaniam,A.S. , Soft ground improvement in lowland and other environments / v.7,pp.186-233,
    15. Abschatzung des setzunhsverhaltes eines durch stop frerdichtung verbesserten baugrundes , Priebe,H. , Die Bautechnik / v.53,pp.160-162,
    16. 모래다짐말뚝(SCP)의 치환율 변화에 따른 거동 특성 연구 , 박용원;김병길;윤길림;이상익;문대중;권오순 , 한국지반공학회 논문집 / v.16,pp.117-128,
         
    17. An experiment of consolidation behavior for partly and fully penetrated SCP ground , Jung,J.;Moriwaki,T.;Lee,K.;Kang,K.;Park,B. , Journal of Korea Geotechnical Society / v.15,pp.3-16,
         
    18. Analysis of stone column-soil matrix interaction under vertical load , Goughnour,R.R.;Bayuk,A.A. , Colleque International sur le reinforcement des sols / v.1,pp.271-277,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (5)

    1. 2004. "Variation of Stress Concentration Ratio with Area Replacement Ratio for SCP-Reinforced Soils under Quay Wall" 韓國海岸海洋工學會誌 = Journal of Korean society of coastal and ocean engineers, 16(1): 18~26     
    2. Yoo Nam-Jae ; Park Byung-Soo ; Jeong Gil-Soo ; Koh Kyung-Hwan ; Kim Ji-Sung 2005. "Characteristics of Bearing Capacity and Stress Concentration of Clay Ground Improved with Sand Compaction Piles" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, 21(1): 81~91     
    3. Park, Byung-Soo 2006. "Characteristics of Bearing Capacity for SCP Composite Ground reinforced by the Sheet piles Restraining Deformation" 한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, 30(8): 711~719     
    4. Lee, Jungsang ; Chung, sungrae ; Chun, Byungsik 2011. "A Study on the Behavior of Sand Compaction Piles in Soft Ground" 한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, 12(8): 33~38     
    5. Cho, Kook-Hwan ; Kim, Hyun-Jung ; Park, Yang-Hoo ; Bae, Kyung-Tae 2011. "Evaluation of Liquefaction Mitigation of RAP (Rammed Aggregate Piers)" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, 11(6): 175~181     

 저자의 다른 논문

  • 정상섬 (80)

    1. 1993 "체적변형 경향에 따른 실트의 거동" 대한토목학회논문집 13 (5): 255~260    
    2. 1993 "단독말뚝과 군말뚝의 Downdrag" 대한토목학회논문집 13 (4): 259~268    
    3. 1994 "연약 지반에 시공된 말뚝의 주면마찰력 산정 간편법" 대한토목학회논문집 14 (1): 171~178    
    4. 1994 "Downdrag에 의한 군말뚝의 상호작용계수" 대한토목학회논문집 14 (2): 343~354    
    5. 1994 "p-y 특성곡선의 Coupling을 고려한 토류벽의 거동해석" 대한토목학회논문집 14 (3): 553~563    
    6. 1994 "수정압밀이론을 이용한 연약지반의 압밀해석" 대한토목학회논문집 14 (3): 565~572    
    7. 1994 "발파 진동식의 신뢰성" 대한토목학회논문집 14 (3): 573~582    
    8. 1995 "건조사질토의 동적거동 -수직진동에 의한 연구" 韓國地盤工學會誌 = Journal of the Korean geotechnical society 11 (4): 37~48    
    9. 1996 "아산만 해성토의 응력 -변형률 거동" 韓國地盤工學會誌 = Journal of the Korean geotechnical society 12 (5): 17~26    
    10. 1997 "항타말뚝과 비교한 현장타설말뚝의 지지력분석" 韓國地盤工學會誌 = Journal of the Korean geotechnical society 13 (5): 75~88    
  • 김수일 (73)

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