KR101690580B1 - 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법 - Google Patents

연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법에 관한 것으로, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α1), 기울기(β1)(여기서,α1과 β1은 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 일정한 수학식이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있다.

Description

연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법 {An early stage future Sinkage Analysis Method using Time-Load for Embankment in Soft Ground}
본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 성토과정 및 성토완료후에 상관없이 안정적인 최종침하량 분석이 가능하므로 별도의 방치기간이 필요 없고, 연약층후와 무관하게 분석이론별 최종 예상침하량 차이가 적으며, 단기간 분석한 장래침하량 결과나 장기간 분석한 장래침하량 결과의 차이가 거의 없어 성토초기 조기에 분석 가능하면서도 안정한 결과를 도출할 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법에 관한 것이다.
연약지반상에 프리로딩, 샌드 드레인, 페이퍼 드레인 등으로 지반처리를 할 때에는 통상 계측기기를 이용하여 침하량을 측정하고 간극수압의 소산을 확인한다. 실제로 침하판과 같은 계측기기로 시간의 경과에 따른 압밀침하량을 측정해보면 이론적인 계산 결과와 꼭 일치되는 경우가 드물다. 이것은 지반의 불균일성, 토질시험시 토질정수의 결정상의 문제, 샌드 시임(sand seam)의 존재, 2차압밀 등의 원인 때문이다. 만일 시간의 경과에 따라 침하량을 계속해서 측정하였다면, 침하량의 실측도중의 곡선을 근거로 하여 최종침하량을 예측할 수 있다.
연약지반의 성토는 한계성토고의 문제 등으로 점증하중 재하시와 유사한 단계성토를 시행하게 되며, 압밀과정 전반에서 점증하중 재하시와 유사한 역S Cuver 형태를 나타내지만, 실제 현장에서는 역S Cuver의 폭 및 길이를 확인할 수 없어 성토완료전 분석은 불가능하고 성토완료후 경과시간에 따라 나타나는 2차곡선만을 이용하여 장래 최종침하량을 분석하며, 2차곡선을 절편과 기울기가 있는 선형적인 관계로 변환하여 최종침하량을 분석하는 기법인 Hyperbolic Method, Root(s) Method(
Figure 112016066164936-pat00001
법), Hoshino Method(
Figure 112016066164936-pat00002
법), log(t) Method 등을 사용하고 있다.
연약지반의 발생침하량과 최종침하량은 지반물성값을 제외시 성토하중과 방치기간에 영향을 받게 되고, 점증하중 재하시의 발생 압밀침하량이 역S Cuver로 나타나는 원인 또한 시간증가와 동시에 성토하중 증가에 의해 나타나는 결과임에도 불구하고 기존 장래 최종침하량은 이러한 상황을 고려하지 않고 최종성토하중에 초점을 맞추어 성토완료후 방치에 따라 발생하는 압밀침하량 데이터만을 이용하여 장래 최종침하량을 구하였다.
이러한 기존분석방법은 실측침하량 측정을 통해 최종침하량을 예측하기 위해서는 성토완료후의 시간-침하량 실측곡선과 장차 발생되는 실측곡선의 연장선을 2차곡선 형태로 가정하여 장래침하량을 예측하지만, 성토과정에서는 성토고 변화에 따른 장래침하량 분석이론조차 존재하지 않으며, 방치시간에 따라 장래 최종침하량 또한 증가되는 현상이 나타나 10%이하 오차의 신뢰성 확보를 위해서는 분석을 위한 방치기간이 별도로 최소 6~12개월 정도 소요되어 이로 인해 잔여기간 고려시 개량을 위한 추가성토 증가량 과다 및 공사기간연장 문제 등으로 분석자와 시공사, 감독관과의 의견충돌이 자주 발생하였다.
이의 대안으로 Terzaghi 이론식을 이용한 Curve Fitting법을 사용하곤 하나, 성토단계별 이론과 실제의 차이가 크게 나타나는 등 전체적으로 해석의 오차가 많이 발생되는 문제점이 있었다.
1998. 토질 역학(이론과 응용) 15.2 선행압축에 의한 지반 개량. 김상규. 청문각
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 성토과정 및 성토완료후에 상관없이 안정적인 최종침하량 분석이 가능하므로 별도의 방치기간이 필요 없고, 연약층후와 무관하게 분석이론별 최종 예상침하량 차이가 적으며, 단기간 분석한 장래침하량 결과나 장기간 분석한 장래침하량 결과의 차이가 거의 없어 성토초기 조기에 분석 가능하면서도 안정한 결과를 도출할 수 있고, 지반개량을 위한 필요성토고를 성토과정에서 조기에 분석가능한, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 성토완료 이전단계의 침하 데이터를 포함하여 최종침하량을 분석함으로써 데이터 수량이 많아 분석의 신뢰성을 높일 수 있고, 지하수위 변화에 따른 분석기울기가 변화되어도 분석에 필요한 데이터를 충분히 확보한 상태이므로 분석오류가 적으며, 주변환경 변화의 영향이 최소화된 분석이 가능하고, 하중을 포함한 분석법이고 축적된 데이터가 많아 데이터의 오차가 약간 포함되어도 분석시 상쇄될 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α1), 기울기(β1)(여기서,α1과 β1은 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00003
(여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명은 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00004
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출할 수 있다.
또한, 본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α2), 기울기(β2)(여기서,α2과 β2은 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00005
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출할 수 있다.
본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에
Figure 112016066164936-pat00006
을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00007
(여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명은 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00008
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출할 수 있다.
또한, 본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에
Figure 112016066164936-pat00009
을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00010
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출할 수 있다.
본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00011
(여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명은 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00012
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출할 수 있다.
또한, 본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00013
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출할 수 있다.
본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/log침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00014
(여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명은 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00015
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출할 수 있다.
또한, 본 발명은 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/log침하량을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
Figure 112016066164936-pat00016
이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출할 수 있다.
이상에서 살펴본, 본 발명인 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법은 성토과정 및 성토완료후에 상관없이 안정적인 최종침하량 분석이 가능하므로 별도의 방치기간이 필요 없고, 연약층후와 무관하게 분석이론별 최종 예상침하량 차이가 적으며, 단기간 분석한 장래침하량 결과나 장기간 분석한 장래침하량 결과의 차이가 거의 없어 성토초기 조기에 분석 가능하면서도 안정한 결과를 도출할 수 있고, 지반개량을 위한 필요성토고를 성토과정에서 조기에 분석가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 성토완료 이전단계의 침하 데이터를 포함하여 최종침하량을 분석함으로써 데이터 수량이 많아 분석의 신뢰성을 높일 수 있고, 지하수위 변화에 따른 분석기울기가 변화되어도 분석에 필요한 데이터를 충분히 확보한 상태이므로 분석오류가 적으며, 주변환경 변화의 영향이 최소화된 분석이 가능하고, 하중을 포함한 분석법이고 축적된 데이터가 많아 데이터의 오차가 약간 포함되어도 분석시 상쇄될 수 있으며, 성토고 증가에 따른 침하량을 예측할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 점증하중 재하시의 침하량 보정법을 설명하기 위한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 시간하중 크기를 나타낸 도면.
도 3 은 시간 및 시간하중에 따른 각각의 발생침하량을 비교한 도면.
도 4 는 직각삼각형 크기 모형을 비교한 도면.
도 5 는 직각삼각형의 밑변과 면적관계를 나타낸 도면.
도 6 은 직각삼각형의 밑변 또는 면적과 직선 또는 곡선과의 관계를 나타낸 도면.
도 7 은 사각형 면적과 곡선높이와의 관계를 나타낸 도면.
도 8 은 점증재하시 시간 또는 시간하중에 따른 발생침하량을 비교한 도면.
도 9 는 본 발명에서 장래침하량 분석기법인 쌍곡선법을 변형하여 적용하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 10 은 본 발명에서 장래침하량 분석기법인
Figure 112016066164936-pat00017
Method를 변형하여 적용하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 11 은 본 발명에서 장래침하량 분석기법인 Hoshino Method를 변형하여 적용하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 12 는 본 발명에서 장래침하량 분석기법인 log(t) Method를 변형하여 적용하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 13 은 기존 분석방법과 본 발명에 따른 분석방법을 비교하기 위한 그래프를 나타낸 도면.
도 14 는 기존 분석방법과 본 발명에 따른 분석방법의 경과시간에 따른 장래 최종침하량 분석결과를 비교한 도면.
도 15 는 도 14를 그래프로 나타낸 도면.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면들 및 이를 참조한 설명은 본 발명에 관하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시된 것이며, 본 발명의 사상 및 범위를 한정하려는 의도로 제시된 것은 아님에 유의하여야 할 것이다.
본 발명은 기존방법에서의 분석소요기간 발생 및 분석지연에 따른 다양한 문제를 극복하고자 하는 접근으로 '발생침하량은 성토하중과 시간과의 밀접한 관계'가 있고 '연약지반상 성토하중과 총침하량은 비례관계에 있다'는 사실에 입각하여 '시간-발생침하량'관계 대신 성토 초기단계부터의 '시간하중(=Σ(성토하중×시간))-발생침하량'의 관계를 이용하여 성토완료전·후 조기에 장래 최종침하량을 예측하여 토공량 과다증가와 공기연장문제를 조기에 해결하고 나아가 설계의 적정성 평가 및 적정 성토고를 재계산하여 공사비 절감 효과등을 모색하고자 하는 방법이다.
이러한 시간하중법은 단위성토고와 단위시간 곱의 합인 시간하중과 침하와의 관계를 이용시 성토초기부터 역S Curve가 아닌 2차곡선이 나타난다는 사실을 이용하여 성토가 진행되는 과정에서도 장래 최종침하량을 구하고, 성토완료 즉시 신속하고 신뢰성 있는 결과를 구하여 별도의 방치기간 없이 조기에 지반개량여부 판정이 가능한 분석법이다.
먼저,'시간하중-침하량'과 '시간-침하량'의 비교를 위해 Terzaghi 압밀이론에 대해 설명하고자 하며, 압밀시험에서의 침하량은 순간적으로 하중이 작용할 경우를 가정하여 결과를 추론하나 실제 현장에서는 특별한 경우를 제외하고 성토를 단계적으로 시공하여 최종성토하중까지 도달하게 되며, 단계성토를 연속적으로 연결하게 되면 점증하중 재하효과가 된다. 점증하중(또는 단계성토하중)재하시의 침하량은 동일시간의 순간하중 재하시보다 일정한 크기만큼 적게 발생하게 되는데 Terzaghi의 경험식과 Olsen의 도표에 의해 구할 수 있으며, Terzaghi법을 중심으로 설명하면 다음의 수학식과 같고, 도 1은 점증하중 재하시의 침하량 보정법을 나타낸 그래프이다.
① 성토중 (t1 : 성토완료시간)
임의의 t 시간에서 점증하중의 침하량 = t/2 시간에서 순간하중 침하량 × t/t1
② 성토 완료후
임의의 t 시간에서 점증하중의 침하량 = (t-t1/2) 시간에서 순간하중 침하량
한편, 연약점토 지반의 최종침하량은 시간과 무관하게 유효성토하중과 비례하며, 점증하중 재하시 시간에 따른 발생침하량은 역S Curve를 나타내며, 이를 '하중과 시간을 곱한 누적시간하중의 크기, 즉 시간하중(=Σ(하중×시간))에 따른 발생침하량으로 변환시 2차곡선 형태로 나타나면서 수렴' 된다는 것이 본 발명에서 시간하중법 개념이다.
이러한 시간하중의 크기는 발생침하량까지의 단위시간 × 단위하중의 누적된 합이며, 이를 나타내면 다음의 수학식과 같다.
- 시간하중 크기 = Σ(시간1×성토고1 +시간2×성토고2 +.... +시간n-1×성토고n-1 +시간n×성토고n) = Σ(△t1×h1 +△t2×h2 +.... +△tn -1×hn -1 + △tn×hn)
참고로, 도 2는 시간하중 크기를 나타낸 그래프로 좌측은 이론적인 점증하중으로 나타낸 것이고 우측은 실제적인 단계성토로 나타낸 것이다.
따라서, 발생침하량은 시간하중과 2차곡선형태로 비례관계를 나타내며, 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
- 발생침하량(Sn) ∝ Σ(△t1×h1 +△t2×h2 +.... +△tn -1×hn -1 + △tn×hn)
점증하중에서 '시간-침하량'그래프는 전체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 역S Curve로 나타나고, 성토완료후의 그래프만 적용시 2차곡선 형태를 나타내면서 일정한 시간경과 후 수렴되는 양상을 나타내는 반면, 시간 대신 본 발명에 따른 시간하중으로 적용하여 '시간하중-침하량'그래프로 동일침하량을 표현시 도 3에 도시된 바와 같이 성토초기부터 2차곡선 형태를 나타내면서 서서히 수렴되는 양상을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시간하중으로 적용하는 경우 '시간하중-침하량'그래프가 성토초기부터 2차곡선 형태를 나타내는 근거를 수학적인 측면과 토목공학적인 측면에서 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 직각삼각형의 밑변(B)과 면적(A)과의 관계(도 4 참조)에서 직각삼각형의 면적은 높이와 밑변의 함수이며, 동형삼각형에서 면적은 밑변과 높이가 동시에 증가되므로 면적은 밑변의 제곱에 비례하여 기하급수적으로 증가(도 5 참조)하게 된다. 즉, 삼각형의 밑변과 면적은 다음의 수학식과 같은 관계를 나타낸다.
- 직각삼각형의 면적(A) = a×B2 + b×B + c (여기서, a, b, c 는 상수)
도 6에 도시된 그래프와 같이, 직각삼각형의 밑변(폭)인 B의 크기에 따라 초기 완만하고 서서히 증가량이 커지는 2차곡선(도 6a의 ①) 또는 선형으로 증가되면서 커지는 직선(도 6b의 ①)의 경우, 곡선높이나 직선높이가 동일 밑변에서의 직각삼각형의 높이(H)보다 상대적으로 작다면(성토고가 침하량보다 상대적으로 크다는것을 반영), 밑변(폭)과 직각삼각형 면적은 2차함수관계이므로 직각삼각형 높이보다 작은 곡선높이 또는 직선높이는 직각삼각형 면적의 영향을 받아 직각삼각형 면적 증가에 따라 초기에 급하고 서서히 완만해지는 2차곡선(도 6의 ②) 형태를 나타내게 되는 것이다. 다시 말해, 도 6에 도시된 그래프에서 ①은 직각삼각형의 밑변(폭)과 관련된 것이고 ②는 직각삼각형의 면적과 관련된 것으로서, ①은 종래의 '시간-침하량'의 관계이고 ②는 본 발명에 따른 '시간하중-침하량'의 관계인 것이다.
더불어, 도 6의 2개의 그래프에서 우측에 해당되는 선(①)은 모두 밑변의 증가에 따른 곡선 또는 직선으로 변하는 선이며, 형태와 상관없이 직각삼각형의 면적과의 관계에서는 초기부터 급경사를 나타내는 2차곡선(②) 형태로 변환됨을 확인할 수 있다.
또한, 점증재하시의 침하량은 도 6a의 ①과 같이 초기에는 적고 시간에 따라 서서히 증가량이 커지는 곡선형태로 나타나며, 성토고에 해당하는 직각삼각형의 높이(H)에 비해 침하량에 해당되는 곡선높이는 상대적으로 작기 때문에 직각삼각형의 면적과의 관계에서는 초기에 기울기가 급하고 시간에 따라 줄어드는 기울기를 나타내는 도 6a의 ②번과 같은 2차곡선 형태로 바뀌어 나타난다.
즉, 점증하중단계에서 발생되는 침하량을 시간하중과의 관계 그래프로 분석시 초기기울기가 급한 2차곡선 형태가 나타나므로 이를 이용하여 분석시 신뢰성 있는 장래 최종침하량을 예측할 수 있음을 의미하는 것이다. 참고로, 상기 직각삼각형을 이용한 수학적인 측면의 근거는 성토완료전의 경우에 해당될 것이다.
다음으로, 곡선과 사각형 면적의 관계(성토완료후의 경우에 해당)에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 직각사각형의 밑변 길이의 증가와 동시에 한 선이 2차곡선 형태로 진행된다고 가정할 경우, 높이가 일정한 사각형이므로 사각형의 면적증가도 2차곡선 형태로 나타나게 된다. 따라서 곡선높이와 사각형 밑변이 비례한다면 이를 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
- 곡선의 높이 ∝ 사각형의 면적
다시 말해, 점증하중이후 성토가 완료되었다면 방치기간에 따라 침하는 2차곡선 형태로 나타나게 되고, 이는 상기의 사각형 면적-2차곡선의 관계와 동일한 조건이며, 사각형의 면적을 시간하중, 2차곡선 높이를 침하량으로 볼 수 있으며, 시간에 따라 2차곡선을 나타낸다면 시간하중관계 또한 동일한 양상의 2차곡선이 나타나게 되는 것이다.
토목공학적인 측면에서는, 지반조건과 시공조건이 동일한 지반에서 단일 성토고에서의 발생침하량은 압밀도, 즉, 시간에 비례하고, 압밀도가 동일하다면 성토고와 발생침하량 관계는 성토하중이 커질수록 증가된다. 시간에 따라 성토하중의 변화가 있는 점증하중 또는 단계성토의 경우 단위시간이 동일하더라도 초기에 상재하중이 적어 침하량이 극히 적게 나타나고, 성토하중이 증가되고 시간이 길어질수록 침하량이 급격히 증가하게 되고, 2차곡선 형태로 수렴하면서 최종값에 이르게 된다.
즉, 시간과 하중의 곱인 시간하중(일종의 면적개념)의 크기에 따라 발생침하량이 결정되고, 하중의 크기에 따라 최종침하량이 결정된다는 것을 의미하며, 이는 상기에서 제시된 수학적 근거에 의해 삼각형 면적에 해당되는 점증하중단계에서는 발생침하량이 시간하중의 크기에 따라 급한 2차곡선 형태로 나타나고, 성토완료후에서의 침하량 형태는 2차곡선으로 나타나며, 하중의 크기에 따라 그 기울기는 최종값이 결정되는 것이므로 시간하중과 발생침하량, 최종침하량은 깊은 연관이 있으므로 이를 이용시 신뢰성 높은 최종장래침하량을 구할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 점증하중의 면적에 해당되는 시간하중은 기하급수적으로 증가되므로 이때 발생되는 침하량과의 관계 또한 시간하중의 영향이 커서 2차곡선 형태로 나타나고, 성토완료후 침하량 또한 점증하중과 연계된 침하량이면서 2차곡선을 나타내므로 두 곡선은 자연스럽게 연결되는 2차곡선 형태를 띄게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 점증하중 재하시 시간에 따라 역S Curve로 나타나는 침하그래프(파란색)는 누적면적에 해당되는 시간하중과 침하량으로 변환시 침하발생은 성토초기부터 2차곡선(빨간색) 형태로 나타나며, 이는 순간재하시에 나타나는 침하형태와 유사하므로 이를 이용하여 성토과정에서의 분석이 가능하게 된다. 또한, 단계성토와 같이 점증재하 유형의 성토시 시간하중으로 침하량을 분석하면 초기성토시부터 2차곡선 형태가 나타나므로 조기에 조속한 분석이 가능하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 성토 초기부터 나타나는 2차곡선을 이용하여 기존의 장래침하량 분석기법에서 Y축에 시간 대신 시간하중을 적용하며, 기존의 장래침하량 분석기법을 변형하여 적용되는 과정은 다음과 같다.
첫째로, 쌍곡선법(Hyperbolic Method)을 변형한 것인데, 도 9와 같이 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하면 절편 α1과 기울기 β1을 갖는 직선으로 표시되고, α1과 β1은 실측침하량으로부터 구하는 계수이다. 따라서, 도 9의 시간하중법에서 직선의 수학식은 다음과 같다.
y = β1 x + α1 (α1은 절편, β1은 기울기)
여기서, 침하량을 유도하고자 x축에 Σ(시간하중), y축에 Σ(시간하중)/침하량을 대입하면 다음의 수학식 1로 표현할 수 있다.
Figure 112016066164936-pat00018
상기 수학식 1에서 시간을 t, 성토고를 h, 시간 t에서의 침하량을 St로 대입하면, 다음의 수학식 2와 같다.
Figure 112016066164936-pat00019
상술한 바와 같이 시간하중은 단위시간과 단위성토고의 곱의 합이고, 시간하중법을 적용한 상기 수학식 2는 기존의 쌍곡선법과는 달리 성토완료전·후 모두에 적용가능하다.
최종예상침하량(Sf)은 t = ∞일때의 침하량이며, t = ∞ 일때, α1/∑(h×t) = 0 이므로 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 3과 같다.
Figure 112016066164936-pat00020
상기에서 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용하여도 침하량 분석이 가능한데, 이 경우 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 4와 같다.
Figure 112016066164936-pat00021
여기서, H는 최종성토고이다.
특히, 상기와 같이 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용시 현재단계는 물론 추후단계의 성토고 증가에 따른 최종침하량을 예측할 수 있다.
즉, 절편(α), 기울기(β)와 시간하중의 크기 또는 시간(t), 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 상기 수학식 1 내지 4가 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하게 되는데, 이러한 과정의 수행은 이를 컴퓨터로 수행하기 위해 프로그램 언어를 통해 직접 알고리즘을 코딩한 프로그램에 의해 이루어지게 된다.
둘째로,
Figure 112016066164936-pat00022
Method를 변형한 것인데, 도 10과 같이 종축에
Figure 112016066164936-pat00023
을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하면 절편 α와 기울기 β을 갖는 직선으로 표시된다. 따라서, 도 10에서 직선의 수학식은 다음과 같다.
y = βx + α (α는 절편, β는 기울기)
여기서, 침하량을 유도하고자 x축에 Σ(시간하중), y축에
Figure 112016066164936-pat00024
을 대입하면 다음의 수학식 5로 표현할 수 있다.
Figure 112016066164936-pat00025
상기 수학식 5에서 시간을 t, 성토고를 h, 시간 t에서의 침하량을 St로 대입하면, 다음의 수학식 6과 같다.
Figure 112016066164936-pat00026
상술한 바와 같이 시간하중은 단위시간과 단위성토고의 곱의 합이고, 시간하중법을 적용한 상기 수학식 6은 기존의
Figure 112016066164936-pat00027
Method와는 달리 성토완료전·후 모두에 적용가능하다.
최종예상침하량(Sf)은 t = ∞일때의 침하량이며, t = ∞ 일때, α/∑(h×t) = 0 이므로 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 7과 같다.
Figure 112016066164936-pat00028
상기에서 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용하여도 침하량 분석이 가능한데, 이 경우 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 8과 같다.
Figure 112016066164936-pat00029
여기서, H는 최종성토고이다.
상기 쌍곡선법과 마찬가지로 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용시 현재단계는 물론 추후단계의 성토고 증가에 따른 최종침하량을 예측할 수 있다.
즉, 절편(α), 기울기(β)와 시간하중의 크기 또는 시간(t), 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 상기 수학식 5 내지 8이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하게 되는데, 여기서도 이러한 과정의 수행은 이를 컴퓨터로 수행하기 위해 프로그램 언어를 통해 직접 알고리즘을 코딩한 프로그램에 의해 이루어지게 된다.
세째로, Hoshino Method(
Figure 112016066164936-pat00030
법)를 변형한 것인데, 도 11과 같이 종축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하면 절편 α와 기울기 β을 갖는 직선으로 표시된다. 따라서, 도 11에서 직선의 수학식은 다음과 같다.
y = βx + α (α는 절편, β는 기울기)
여기서, 침하량을 유도하고자 x축에 Σ(시간하중), y축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 대입하면 다음의 수학식 9로 표현할 수 있다.
Figure 112016066164936-pat00031
상기 수학식 9에서 시간을 t, 성토고를 h, 시간 t에서의 침하량을 St로 대입하면, 다음의 수학식 10과 같다.
Figure 112016066164936-pat00032
상술한 바와 같이 시간하중은 단위시간과 단위성토고의 곱의 합이고, 시간하중법을 적용한 상기 수학식 10은 기존의 Hoshino Method와는 달리 성토완료전·후 모두에 적용가능하다.
최종예상침하량(Sf)은 t = ∞일때의 침하량이며, t = ∞ 일때, α/∑(h×t) = 0 이므로 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 11과 같다.
Figure 112016066164936-pat00033
상기에서 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용하여도 침하량 분석이 가능한데, 이 경우 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 12와 같다.
Figure 112016066164936-pat00034
여기서, H는 최종성토고이다.
상기 쌍곡선법과 마찬가지로 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용시 현재단계는 물론 추후단계의 성토고 증가에 따른 최종침하량을 예측할 수 있다.
즉, 절편(α), 기울기(β)와 시간하중의 크기 또는 시간(t), 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 상기 수학식 9 내지 12가 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하게 되는데, 여기서도 이러한 과정의 수행은 이를 컴퓨터로 수행하기 위해 프로그램 언어를 통해 직접 알고리즘을 코딩한 프로그램에 의해 이루어지게 된다.
네째로, log(t) Method를 변형한 것인데, 도 12와 같이 종축에 Σ(시간하중)/log침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하면 절편 α와 기울기 β을 갖는 직선으로 표시된다. 따라서, 도 12에서 직선의 수학식은 다음과 같다.
y = βx + α (α는 절편, β는 기울기)
여기서, 침하량을 유도하고자 x축에 Σ(시간하중), y축에 Σ(시간하중)/log침하량을 대입하면 다음의 수학식 13으로 표현할 수 있다.
Figure 112016066164936-pat00035
상기 수학식 13에서 시간을 t, 성토고를 h, 시간 t에서의 침하량을 St로 대입하면, 다음의 수학식 14와 같다.
Figure 112016066164936-pat00036
상술한 바와 같이 시간하중은 단위시간과 단위성토고의 곱의 합이고, 시간하중법을 적용한 상기 수학식 14는 기존의 log(t) Method와는 달리 성토완료전·후 모두에 적용가능하다.
최종예상침하량(Sf)은 t = ∞일때의 침하량이며, t = ∞ 일때, α/∑(h×t) = 0 이므로 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 15와 같다.
Figure 112016066164936-pat00037
상기에서 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용하여도 침하량 분석이 가능한데, 이 경우 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)은 다음의 수학식 16과 같다.
Figure 112016066164936-pat00038
여기서, H는 최종성토고이다.
상기 쌍곡선법과 마찬가지로 x축에 Σ(시간하중) 대신 시간을 사용시 현재단계는 물론 추후단계의 성토고 증가에 따른 최종침하량을 예측할 수 있다.
즉, 절편(α), 기울기(β)와 시간하중의 크기 또는 시간(t), 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 상기 수학식 13 내지 16이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하게 되는데, 여기서도 이러한 과정의 수행은 이를 컴퓨터로 수행하기 위해 프로그램 언어를 통해 직접 알고리즘을 코딩한 프로그램에 의해 이루어지게 된다.
기존의 장래침하량 분석방법과 본 발명에 따른 시간하중을 이용한 장래침하량 분석방법을 구체적으로 더 비교해보면,
1) 기존의 분석방법은 연약지반에서 주어진 높이까지 성토되었을 때 성토완료직후부터 발생되는 실측곡선과 장차 발생되는 실측곡선의 연장선이 2차곡선 형태로 가정하고 방정식을 이용하여 장래침하량을 예측한 기법이나, 본 발명은 점증하중재하시 초기성토부터 현재단계 성토까지의 각각의 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중에 따라 발생침하량이 초기부터 2차곡선으로 나타나고 수렴되면서 최종값에 이르게 된다고 가정하고 방정식을 이용하여 장래침하량을 예측한 기법이고(도 13 참조),
2) 기존의 분석방법은 성토완료전 침하량을 초기발생침하량으로 처리하고 성토완료후 시간에 따라 발생된 침하량만을 분석하여 초기발생침하량을 합산하여 최종예상침하량을 구하지만, 본 발명은 성토과정에서 시간에 따라 발생된 침하량을 이용하여 분석할 수 있으며,
3) 양방법 모두 다양한 장래침하량 분석이론을 적용후 이론별 최종 예상침하량을 추론하여 구하는 것이다.
이에, 본 발명은 성토과정 및 성토완료후 안정적인 최종침하량 분석이 가능하므로 별도의 방치기간이 필요 없고, 연약층후와 무관하게 분석이론별 최종 예상침하량 차이가 적으며, 성토완료 이전단계의 침하 데이터를 포함하여 최종침하량을 분석함으로써 데이터 수량이 많아 분석의 신뢰성을 높일 수 있고, 지하수위 변화에 따른 분석기울기가 변화되어도 분석에 필요한 데이터를 충분히 확보한 상태이므로 분석오류가 적으며, 주변환경 변화의 영향이 최소화된 분석이 가능하고, 하중을 포함한 분석법이고 축적된 데이터가 많아 데이터의 오차가 약간 포함되어도 분석시 상쇄될 수 있으며, 성토고 증가에 따른 침하량을 예측할 수 있는 장점이 있다.
반면, 기존의 장래침하량 분석방법은, 측정값에 2차 압밀량 등이 포함되어 있어 측정기간이 길어질수록 최종침하량 또한 증가되는 현상이 나타나고, 초기분석결과보다 최종 분석시 장래침하량이 대부분 크게 나타나는 경향이 있으므로 초기 데이터를 이용하여 분석시 과소안정해석 오류가 발생하여, 장래침하량 분석에 필요한 최소 방치기간(6~12개월)이 요구되어 분석을 위한 별도의 방치기간이 소요되고, 분석이론별 최종 예상침하량의 차이가 커서 분석의 신뢰성에 문제가 있고 연약층후가 깊어질수록 이러한 차이는 더 커지며, 성토완료 이전단계의 침하량은 분석에서 제외하고 단지 분석전 발생침하량으로 취급함으로서 분석에 미반영되어 데이터 양 확보가 어려울 뿐만 아니라 축척된 데이터 양이 상대적으로 적어 분석 오류가 필연적으로 발생하고, 지하수위 변화 및 주변환경 변화(장비하중적재 등)에 의한 발생침하량은 큰 영향을 받아 분석의 오차가 커지며, 성토완료후 장기간 방치를 시행하여야 지반개량만족여부가 판정되므로 과다성토여부에 대한 판정 및 대책이 곤란해진다.
도 14와 도 15는 쌍곡선법을 이용하여 시간을 이용한 기존 분석방법과 시간하중을 이용한 분석방법의 경과시간에 따른 장래 최종침하량 분석결과를 비교한 도면으로, 기존 분석방법은 성토완료전에는 분석이 불가하고, 성토완료후에도 방치기간이 짧은 초기의 침하량 예측값이 15개월 이상 방치후의 침하량 예측값에 비해 적게 분석되어 분석의 신뢰도가 낮았으며, 적어도 11개월 이상 경과하여야 최종 예상침하량에 근접하는 결과를 얻어지는 것으로 나타난 반면, 시간하중에 의한 최종 예상침하량 분석은 성토완료후는 물론 성토완료전에도 최종침하량(568.9cm)와의 차이가 ±15cm이하로 나타났으며, 최종 결과와의 오차율 또한 2.5%이내를 나타내어 시간에 구애받지 않고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 시간하중을 이용한 본 발명은 성토초기에 분석에 의한 최종예상침하량이 목표침하량보다 커면 최종성토고를 낮출 수 있고, 성토초기에 분석에 의한 최종예상침하량이 목표침하량보다 적으면 최종성토고를 높이는 설계변경을 조기에 할 수 있는 것이다.
다시말해, 시간하중법을 도입하여 장래침하량을 분석시 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 성토시작부터 2차곡선 형태가 나타나면서 수렴하므로 현재 하중단계뿐만 아니라, 성토완료전 단계, 성토완료단계 등 시간에 구애받지 않고 신뢰성 있는 장래침하량 분석이 가능하고, 방치기간이 단기간이라도 분석의 신뢰도를 높일 수 있어 조기 분석이 가능하다.
2) 단기간 분석한 장래침하량 결과나 장기간 분석한 장래침하량 결과의 차이가 거의 없어 성토초기에 분석 가능하면서도 안정한 결과를 도출할 수 있고, Hyperbolic Method를 비롯한
Figure 112016066164936-pat00039
Method, log(t) Method 등 분석 방법 상호간의 최종침하량 값의 차이가 적어 시간을 이용한 기존의 방법에서의 상호간 오차로 인한 분석의 신뢰성 문제를 극복할 수 있다.
3) 지반개량을 위한 필요성토고를 성토과정에서 조기에 분석가능하므로 P/L성토고를 최소화시킬 수 있고, 조기분석을 통해 지반개량에 필요한 시간과 성토고를 빠르게 분석 가능하므로 최적의 성토고 및 방치기간을 찾을 수 있어 합리적인 결과를 도출할 수 있다.
4) 분석을 위한 별도의 방치기간이 필요치 않아 분석시기를 획기적으로 줄일 수 있고, 설계의 적정성을 조기에 판단할 수 있어 필요시 이에 따른 토공계획의 재수립이 가능하다.
5) 성토시작부터 지반개량관리가 가능해 공사기간을 단축할 수 있으며, 시공관리가 가능해 합리적인 토공유용계획을 수립할 수 있고, 기존 방법은 정확한 침하결과가 요구되고, 지하수위 변화와 시공 환경적인 영향에 따라 침하량이 변하여 경험이 풍부하지 않으면 오차로 인한 분석결과의 신뢰성이 결여되는 반면, 시간하중법은 성토초기부터 누적된 많은 데이터를 활용하므로 일부 오차가 포함되더라도 누적된 성토하중을 고려하여 분석함으로서 이를 상쇄할 수 있어 분석의 신뢰성이 높아지게 된다. 따라서, 시간하중을 이용한 조기분석으로 설계의 적정성 판정은 물론 적정 성토고의 재산정을 통한 공사비 절감, 과소안정해석문제, 공기지연 문제를 사전에 차단할 수 있어 합리적인 공사관리가 가능하고, 계측관리 현장 업무량 또한 최소화할 수 있어 용역비 절감효과도 있는 것이다.

Claims (12)

  1. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α1), 기울기(β1)(여기서,α1과 β1은 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00040

    (여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00041
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  3. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α2), 기울기(β2)(여기서,α2과 β2은 종축에 Σ(시간하중)/침하량을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00042
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  4. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에
    Figure 112016066164936-pat00043
    을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00044

    (여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00045
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  6. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에
    Figure 112016066164936-pat00046
    을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00047
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  7. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00048

    (여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00049
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  9. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/(침하량)2을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00050
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  10. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/log침하량을 횡축에 Σ(시간하중)을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중))와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00051

    (여기서, t는 시간, h는 성토고, St는 시간 t에서의 침하량)
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)을 도출함으로써, 단위시간과 단위성토고를 곱하여 누적한 시간하중을 이용하여 시간하중-침하량 관계곡선이 성토초기부터 2차곡선이 나타나 성토완료전·후 상관없이 조기에 장래침하량을 예측할 수 있는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00052
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 최종예상침하량(Sf)을 추가로 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
  12. 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 장래침하량을 산정하는데 필요한 절편(α), 기울기(β)(여기서,α와 β는 종축에 Σ(시간하중)/log침하량을 횡축에 시간을 도시하는 경우의 절편과 기울기), 시간하중의 크기(Σ(시간하중)), 시간(t)와 최종성토고(H)가 입력자료로 입력장치에 의해 컴퓨터의 메모리부에 입력되면, 컴퓨터의 제어부가 상기 입력자료와 다음의 수학식,
    Figure 112016066164936-pat00053
    이 포함된 컴퓨터의 메모리부 내의 프로그램을 이용해 시간 t에서의 침하량(St)과 최종예상침하량(Sf)을 도출하는, 연약지반상의 성토시 시간하중을 이용한 조기 장래침하량 분석방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113987663A (zh) * 2021-11-17 2022-01-28 长沙理工大学 基于实测数据考虑计算参数变化的软土路基沉降预测方法
CN114737428A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种地基-路堤-路面一体化设计方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100686520B1 (ko) * 2006-05-30 2007-02-26 주식회사 씨엔텍 샌드매트 모형시험과 수치해석을 통한 점토지반 샌드매트의시공방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100686520B1 (ko) * 2006-05-30 2007-02-26 주식회사 씨엔텍 샌드매트 모형시험과 수치해석을 통한 점토지반 샌드매트의시공방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1998. 토질 역학(이론과 응용) 15.2 선행압축에 의한 지반 개량. 김상규. 청문각

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113987663A (zh) * 2021-11-17 2022-01-28 长沙理工大学 基于实测数据考虑计算参数变化的软土路基沉降预测方法
CN114737428A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种地基-路堤-路面一体化设计方法
CN114737428B (zh) * 2022-04-13 2024-03-22 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种地基-路堤-路面一体化设计方法

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