KR20160142009A - 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법 - Google Patents

지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160142009A
KR20160142009A KR1020150077777A KR20150077777A KR20160142009A KR 20160142009 A KR20160142009 A KR 20160142009A KR 1020150077777 A KR1020150077777 A KR 1020150077777A KR 20150077777 A KR20150077777 A KR 20150077777A KR 20160142009 A KR20160142009 A KR 20160142009A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
gravel
sand
clay
sand layer
Prior art date
Application number
KR1020150077777A
Other languages
English (en)
Inventor
최진오
Original Assignee
(주)이피에스엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)이피에스엔지니어링 filed Critical (주)이피에스엔지니어링
Priority to KR1020150077777A priority Critical patent/KR20160142009A/ko
Publication of KR20160142009A publication Critical patent/KR20160142009A/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/10—Improving by compacting by watering, draining, de-aerating or blasting, e.g. by installing sand or wick drains

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

본 발명은 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법에 관한 것으로, (a) 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정 단부를 관입삽입하는 단계와; (b) 지상에서 펌프를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정을 중심으로 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 하는 단계와; (c) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산되는 단계, 및 (d) 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 하는 단계로 이루어짐으로써, 대상지반이 다층지반인 경우 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하여 지하수위를 저하시켜, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 압밀침하가 발생되도록 하고, 이에 따라 표층 상부에 성토를 별도로 할 필요가 없어 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적이다.

Description

지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법 {Method for generating ground settlement and adjusting consolidation settlement using adjustment of ground water level in aquifer}
본 발명은 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상지반이 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)인 경우 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하여 지하수위를 저하시킴으로써, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 압밀침하가 발생되도록 하고, 이에 따라 표층 상부에 성토를 별도로 할 필요가 없어 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적인, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법에 관한 것이다.
우리나라는 생활용수를 거의 대부분 지표수에 의존하고 있으나 지표수는 가뭄 등의 기상변화나 수질사고 등에 그대로 노출되어 물 공급의 안정성에 취약하다. 그래서 수자원부족국가인 우리나라도 이상강우 또는 건기시 지하에 있는 지하수를 활용하는 빈도가 증가하고 있는데, 대부분 지하수를 양수하는 지층은 사질토이다.
일례로, 외국의 지하철 건설 현장에서는 지중의 석회암 지역에서 지하수를 양수하게 되면 석회암 공동 내 지하수가 빠져나가 공동이 붕락하게 되므로 일정면적만큼 굴착할 때 저하되는 지하수위를 제한하기도 한다.
한편, 종래의 성토압이나 진공압밀을 이용하는 점성토의 압밀촉진공법에 있어서는 다수의 원형 수직드레인을 시공 설치한 다음 상부로 성토층을 적층 형성하여 탈수에 의한 압밀촉진 작용이 성토압에 의하여 이루어지도록 하였는데, 이러한 종래의 시공법은 상부에 적층되는 많은 양의 성토흙의 하중으로 인한 전단파괴를 방지하기 위하여 소량의 성토작업을 단계적으로 시행함으로써 시공이 번거롭고 오랜 압밀시간을 필요로 하여 시공기간이 길어지게 되며, 점토층이 진공밀폐된 상태에서 진공펌프를 가동하여 탈수를 촉진시키는 진공압밀 공법에 있어서는 시공비용이 많은 단점이 있다.
또한, 종래 기술인 대한민국 등록특허 제10-1169024호(2012.07.27.)는 개량대상인 고함수비 상태의 연약지반에 연직방향으로 복수의 연직홀을 형성하되, 삼각, 사각, 다각, 원형중 선택된 어느 하나의 형태로 배치하는 제 1공정과; 상기 연직홀에 석탄회를 투입하여 연직방향으로 석탄회 배수기둥을 형성시켜 상기 연약지반의 상부에 재하중이 가해지면 상기 석탄회 배수기둥을 통해 상방향으로 간극수를 배수시키되, 상기 석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있고 별도의 분리선별과정을 거치지 않은 매립석탄회 또는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립 석탄회를 준설한 후 이질 입경이 혼합된 매립석탄회를 수중 낙하시킨 후 분리 침강 특성을 이용하여 입경별로 선별하는 입경분리장치에 투과시킨 후 개량대상인 고함수비 상태의 연약지반을 구성하는 토사의 투수특성에 따라 연약지반보다 2배 이상 투수성을 갖는 크기의 입경을 갖는 매립석탄회를 이용하는 제 2공정; 및 상기 석탄회 배수기둥의 상면인 연약지반에 석탄회를 포설하여 수평포집층을 형성하여 상기 석탄회 배수기둥을 통해 상향으로 배출된 간극수가 상기 수평포집층을 통해 수평방향으로 흘러 집수정에 유입되도록 유도하는 제 3공정으로 이루어지고 있으나, 상기와 같은 단점을 역시 갖고 있을 뿐만 아니라 지하수 활용 및 그에 따른 영향은 전혀 고려되고 있지 않다.
따라서, 지하수를 양수하여 사용만 할 것이 아니라 지하수 양수에 의한 지하수위 저하에 대한 영향을 고려하여 지반침하나 싱크홀 발생에 대한 대책을 위한 선진적 지하수 관리기법이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1169024호(공고일: 2012.07.27.), 발명의 명칭: "석탄회의 투수성을 이용한 연약지반의 압밀침하 촉진공법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대상지반이 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)인 경우 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하여 지하수위를 저하시킴으로써, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 압밀침하가 발생되도록 하고, 이에 따라 표층 상부에 성토를 별도로 할 필요가 없어 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적인, 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생공법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 대상지반이 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)인 경우 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수할 때 지하수위 변화에 따라 발생할 수 있는 지반 변형에 대응하기 위해 균질한 형태의 지반침하를 유도하거나 지반침하가 과도한 경우 인접한 다른 위치에서 지하수 양수를 실시해 지반침하를 다른 위치로 유도할 수 있도록 하는, 지하수위 조정을 이용한 압밀침하량 조정공법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정 단부를 관입삽입하는 단계와; (b) 지상에서 펌프를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 하는 단계와; (c) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산되는 단계, 및 (d) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지시켜, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 지하수위가 저하되기 전의 흙의 수중단위중량(γsub)은, 지하수위가 저하된 후에는 습윤단위중량(γwet)으로 변화되고, 습윤단위중량(γwet)은 수중단위중량(γsub)보다 더 커므로 지하수위가 저하된 후의 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 모래층(또는 자갈층) 및 그 상층의 상부 모래층과 점토층의 전체 자중은 지하수위가 저하되기 전에 비해 더 커지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 표층 상부에의 성토에 비해 자중이 더 커 성토를 별도로 할 필요가 없는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 발생하는 부등침하에 대응하기 위해, 기존의 양수정에 인접한 위치의 정수압이 소산되지 않은 부분에 추가적으로 복수의 양수정을 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 관입하여 지하수를 양수하여 추가적으로 관입한 양수정 주변의 지반 압밀침하를 유도하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 발생하는 부등침하에 대응하기 위해, 기존 양수정에 인접한 위치에 주입정을 관입하여 하부의 모래층(또는 자갈층)에 물을 주입하여 인공함양시킴으로써 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위가 저하되는 것을 방지하고 우물함수 영향에 따른 지반의 압밀침하를 억제시키는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본, 본 발명인 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법은 대상지반이 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)인 경우 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하여 지하수위를 저하시킴으로써, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 압밀침하가 발생되도록 하고, 이에 따라 표층 상부에 성토를 별도로 할 필요가 없어 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적이고, 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수할 때 지하수위 변화에 따라 발생할 수 있는 지반 변형에 대응하기 위해 균질한 형태의 지반침하를 유도하거나 지반침하가 과도한 경우 인접한 다른 위치에서 지하수 양수를 실시해 지반침하를 다른 위치로 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 다층지반에서 깊이에 따른 정수압의 분포 및 토층 element에 작용하는 수압의 분포를 나타낸 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 다층지반의 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하였을 경우 지하수위가 우물함수 형태로 저하되는 것을 나타낸 도면.
도 3 은 도 1 및 도 2에서 다층지반의 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위 저하에 따른 토층 element에 작용하는 수압의 분포의 변화를 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 다층지반에서 복수 개의 양수정에 의해 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수위가 우물함수 형태로 저하되는 것을 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명에서 자중에 의한 침하가 발생하는 일실시예를 나타낸 도면.
도 6 은 본 발명에 따른 추가적인 양수정 관입에 의해 압밀침하량을 조정하는 공법을 나타낸 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 주입정의 관입에 의해 압밀침하량을 조정하는 공법을 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 지반압밀 발생공법의 흐름도.
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.
지하수가 포화되어 있는 지층이 사질토인 경우 지하수를 양수하게 되면 지하수위가 우물함수 형태로 떨어지게 되면서 부력을 받고 있던 구간에 부력이 소실되어 지반이 침하되는데, 본원발명의 대상은 단일층 지반이 아닌 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)인 경우이다. 따라서, 상부 모래층의 지하수위는 등락이 심하므로, 지하수를 안정적으로 양수하려면 수위보다 20~30m 아래인 하부의 모래층(또는 자갈층)에 지하수 관정을 설치해 지하수를 양수하면 지하수위가 떨어진다 하더라도 물을 주입하는 등의 방법으로 지하수위를 회복시켜 지반침하를 감소시킬 수 있다.
여기서, 하부의 모래층(또는 자갈층)은 대수층으로 관정으로 일정량 이상의 충분한 지하수를 공급할 수 있는 투수율을 가지고 포화된 지층이고, 상기 대수층은 지질학적 환경에 따라 자유면대수층, 피압대수층 등으로 구분될 수 있으며, 지하수가 부존될 수 있는 충분한 공간이나 틈이 발달되어 투수성이 양호하다.
도 1 은 본 발명에 따른 다층지반에서 깊이에 따른 정수압의 분포 및 토층 element에 작용하는 수압의 분포를 나타낸 도면이고, 도 2 는 본 발명에 따른 다층지반의 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 지하수를 양수하였을 경우 지하수위가 우물함수 형태로 저하되는 것을 나타낸 도면이다.
단일층인 경우 양수정의 관입에 의해 지하수를 양수하게 되면 양수정(10)을 중심으로 표층으로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되고 즉시침하가 발생한다.
한편, 본 발명의 대상인 다층지반, 즉, 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정(10) 단부를 관입삽입하여 지하수를 양수하면 양수정(10)을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 도 2 및 도 4와 같이 우물함수 형태로 저하되어 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실된다. 따라서, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 점토층과 상부 모래층에서는 정수압이 소산된다. 하지만 지하수위가 저하되지 않은 구간에서는 도 1에서와 같은 정수압 및 토층 element에 작용하는 수압의 분포는 유지될 것이다.
여기서, 일반적으로 상부 모래층의 투수계수(k)는 10-1~10-2cm/sec이고, 점토층의 투수계수(k)는 10-7cm/sec이며, 하부 모래층(또는 자갈층)의 투수계수(k)는 100~10-1cm/sec이어서 점토층의 투수계수가 작아 지하수위가 저하된 하부의 모래층(또는 자갈층)으로의 간극수의 배수는 점진적으로 느리게 이루어지고, 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위 저하속도가 점토층으로부터 하부의 모래층(또는 자갈층)으로의 간극수의 배수속도보다 빠르므로 점토층과 상부 모래층에서는 지속적으로 정수압이 제로가 된다.
따라서, 도 3에서 다층지반의 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위 저하에 따른 토층 element에 작용하는 수압의 분포의 변화를 나타낸 바와 같이, 지하수위가 저하된 구간에서 상부 모래층과 점토층 및 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층의 element에 작용하는 수압은 소산되고, 지하수위가 저하되기 전의 상부 모래층과 점토층 및 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 흙의 수중단위중량(γsub)은 전체단위중량(γtotal)에서 물의 단위중량(γwater)을 감한 값이 되지만, 지하수위가 저하된 후에는 상부 모래층과 점토층 및 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 흙의 습윤단위중량(γwet)이 전체단위중량이 되는데, 습윤단위중량(γwet)은 수중단위중량(γsub)보다 더 커므로 지하수위가 저하된 후의 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 모래층(또는 자갈층) 및 그 상층의 상부 모래층과 점토층의 전체 자중은 무거워진다.
이에 따라, 상부 모래층과 하부의 모래층(또는 자갈층)에는 탄성변형에 의한 즉시침하가 발생하고 점토층에는 간극수의 배수로 인해 체적변화로 인한 압밀침하가 장시간에 의해 시간의존적으로 발생하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 지하수위가 저하된 하부의 모래층(또는 자갈층)과 그 상층인 점토층과 모래층에서의 부력은 소실되어 상기 즉시침하와 압밀침하가 포함된 자중에 의한 침하가 도 5에 나타낸 바와 같이 발생하게 되는데 이러한 전체 자중은 지하수위가 저하되기 전보다 더 크다.
즉, 종래에는 점토층에 압밀침하를 발생시키기 위해 표층 상부에 성토를 하여 그 자중에 의해 간극수를 배수시키거나 연직배수재를 시공하여 탈함수시키는 방법을 사용하였으나, 본 발명은 상기 공법으로 상부 모래층과 점토층이 부력이 존재하지 않는 그 자체의 자중에 의해 하부의 모래층(또는 자갈층)에 그대로 상재하중으로 작용하고 그 상재하중이 습윤단위중량(γwet)을 가지므로 전체 자중은 더 커지므로 종래 공법의 단점인 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적인 것이다.
따라서, 본 발명은 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지하게 되면, 별도의 추가적인 표층의 성토작업 없이 상부 모래층과 점토층의 자중 증가로 압밀이 발생하게 되고, 또한 점토층의 별도의 개량없이 표층에서의 구조물 설치 전 미리 압밀침하를 발생시킬 수 있는 것이다.
더욱이, 압밀시간(t)은 다음의 수학식 1에 의해 산정할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Tv는 시간계수, cv는 압밀계수, t는 압밀시간, Hdr는 배수거리이다.
그리고, 압밀침하량(Sc)은 다음의 수학식 2에 의해 산정할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Cc는 압축지수, H는 점토층의 두께, e0는 초기간극비, σ'0는 평균유효상재압력, Δσ'는 유효응력의 증가이다.
상기 유효응력의 증가(Δσ')는 본 발명에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위의 저하로 토층들의 단위중량이 커지면서 전체 자중의 증가분에 해당한다.
더불어, 상기 다층지반 각각의 지층두께가 다르고 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 부등침하가 발생하여 표층에 구조물을 설치할 수 없거나 기존의 구조물에 심각한 영향을 미칠 수 있게 된다.
이러한 부등침하에 대응하기 위해 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 기존의 양수정(10)에 인접한 위치의 정수압이 소산되지 않은 부분에 추가적으로 복수의 양수정(101)을 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 관입하여 지하수를 양수함으로써 추가적으로 관입한 양수정(101) 주변의 지반 압밀침하를 유도하여 부등침하를 최소화하거나, 양수정(10)에 의한 지하수의 양수에 의해 지하수를 활용하되 기존 양수정(10)에 인접한 위치에 주입정(20)을 관입하여 하부의 모래층(또는 자갈층)에 물을 주입하여 인공함양시킴으로써 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위가 저하되는 것을 방지하고 우물함수 영향에 따른 지반의 압밀침하를 억제시킬 수 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법의 흐름도로서, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정(10) 단부를 관입삽입한다(S10).
다음으로, 지상에서 펌프(미도시)를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정(10)을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 한다(S20).
여기서, 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층)은 서로 투수계수가 다르므로 하부의 모래층(또는 자갈층)에서만 지하수위가 저하되는 것이다.
그 다음으로, 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위가 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 더불어 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산된다(S30).
여기서, 상부 모래층과 점토층 및 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층의 element에 작용하는 수압은 소산되어, 지하수위가 저하되기 전의 상부 모래층과 점토층 및 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 흙의 수중단위중량(γsub)은, 지하수위가 저하된 후에는 습윤단위중량(γwet)으로 변화되고, 습윤단위중량(γwet)은 수중단위중량(γsub)보다 더 커므로 지하수위가 저하된 후의 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 모래층(또는 자갈층) 및 그 상층의 상부 모래층과 점토층의 전체 자중은 지하수위가 저하되기 전에 비해 더 커진다.
그 다음으로, 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지하게 되면, 상기 S30단계에서의 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 한다(S40).
따라서, 표층 상부에 성토를 별도로 할 필요가 없을 뿐만 아니라 성토에 비해 자중이 더 커므로 시공기간과 시공비용 및 시공의 편의성에서 효율적인 것이다.
추가적으로, 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 부등침하가 발생하여 표층에 구조물을 설치할 수 없거나 기존의 구조물에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 부등침하에 대응하기 위해 기존의 양수정(10)에 인접한 위치의 정수압이 소산되지 않은 부분에 추가적으로 복수의 양수정(101)을 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 관입하여 지하수를 양수함으로써 추가적으로 관입한 양수정(101) 주변의 지반 압밀침하를 유도하여 부등침하를 최소화하거나, 양수정(101)에 의한 지하수의 양수에 의해 지하수를 활용하되 기존 양수정(101)에 인접한 위치에 주입정(20)을 관입하여 하부의 모래층(또는 자갈층)에 물을 주입하여 인공함양시킴으로써 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위가 저하되는 것을 방지하고 우물함수 영향에 따른 지반의 압밀침하를 억제시킬 수 있다.
10, 101 : 양수정 20 : 주입정
A, B : 토층 element

Claims (5)

  1. (a) 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정(10) 단부를 관입삽입하는 단계와;
    (b) 지상에서 펌프를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정(10)을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 하는 단계와;
    (c) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산되는 단계, 및
    (d) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지시켜, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(c)에서, 지하수위가 저하되기 전의 흙의 수중단위중량(γsub)은, 지하수위가 저하된 후에는 습윤단위중량(γwet)으로 변화되고, 습윤단위중량(γwet)은 수중단위중량(γsub)보다 더 커므로 지하수위가 저하된 후의 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 모래층(또는 자갈층) 및 그 상층의 상부 모래층과 점토층의 전체 자중은 지하수위가 저하되기 전에 비해 더 커지는 것을 특징으로 하는, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생공법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(d)에서, 표층 상부에의 성토에 비해 자중이 더 커 성토를 별도로 할 필요가 없는 것을 특징으로 하는, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생공법.
  4. (a) 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정(10) 단부를 관입삽입하는 단계와;
    (b) 지상에서 펌프를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정(10)을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 하는 단계와;
    (c) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산되는 단계와;
    (d) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지시켜, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 하는 단계, 및
    (e) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 발생하는 부등침하에 대응하기 위해, 기존의 양수정(10)에 인접한 위치의 정수압이 소산되지 않은 부분에 추가적으로 복수의 양수정(101)을 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 관입하여 지하수를 양수하여 추가적으로 관입한 양수정(101) 주변의 지반 압밀침하를 유도하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 압밀침하량 조정공법.
  5. (a) 다층지반인 모래층-점토층-모래층(또는 자갈층)에서 하부의 모래층(또는 자갈층)까지 양수정(10) 단부를 관입삽입하는 단계와;
    (b) 지상에서 펌프를 가동하여 하부의 모래층(또는 자갈층)으로부터 지하수를 양수하여 양수정(10)을 중심으로 점토층과 하부의 모래층(또는 자갈층) 사이의 경계로부터 지하수위가 우물함수 형태로 저하되도록 하는 단계와;
    (c) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지하수위 저하에 의해 점토층 경계와 하부의 모래층(또는 자갈층) 내의 저하된 지하수위 사이의 토층은 부력이 소실되고, 지하수위가 저하된 구간에서 하부의 모래층(또는 자갈층)의 상층인 점토층과 모래층에서의 부력도 소실되어 하부의 모래층(또는 자갈층)과 점토층 및 상부 모래층에서는 정수압이 소산되는 단계와;
    (d) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서의 지속적인 양수로 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위를 계속 저하시킨 상태로 유지시켜, 부력이 존재하지 않는 상부 모래층과 점토층의 더 커진 자중이 상재하중으로 작용하여 모래층에서의 즉시침하와 점토층에서의 압밀침하가 발생되도록 하는 단계, 및
    (f) 하부의 모래층(또는 자갈층)에서 양수에 의해 우물함수 형태로 지하수위가 저하되어 발생하는 부등침하에 대응하기 위해, 기존 양수정(10)에 인접한 위치에 주입정(20)을 관입하여 하부의 모래층(또는 자갈층)에 물을 주입하여 인공함양시킴으로써 하부의 모래층(또는 자갈층)의 지하수위가 저하되는 것을 방지하고 우물함수 영향에 따른 지반의 압밀침하를 억제시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 압밀침하량 조정공법.
KR1020150077777A 2015-06-02 2015-06-02 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법 KR20160142009A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150077777A KR20160142009A (ko) 2015-06-02 2015-06-02 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150077777A KR20160142009A (ko) 2015-06-02 2015-06-02 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160142009A true KR20160142009A (ko) 2016-12-12

Family

ID=57574284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150077777A KR20160142009A (ko) 2015-06-02 2015-06-02 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160142009A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190062066A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 (주)이피에스엔지니어링 연약 지반 개량 장치 및 그 공법
KR102330696B1 (ko) * 2021-07-13 2021-11-24 (주)이피에스엔지니어링 지반 안정성 확보를 위한 유출 지하수 회복 장치 및 방법
KR102447250B1 (ko) * 2021-07-14 2022-09-27 (주)이피에스엔지니어링 지하수 변동현상에 대응한 유출 지하수 관리 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101169024B1 (ko) 2011-09-06 2012-07-27 (주)대우건설 석탄회의 투수성을 이용한 연약지반의 압밀침하 촉진공법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101169024B1 (ko) 2011-09-06 2012-07-27 (주)대우건설 석탄회의 투수성을 이용한 연약지반의 압밀침하 촉진공법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190062066A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 (주)이피에스엔지니어링 연약 지반 개량 장치 및 그 공법
KR102330696B1 (ko) * 2021-07-13 2021-11-24 (주)이피에스엔지니어링 지반 안정성 확보를 위한 유출 지하수 회복 장치 및 방법
KR102447250B1 (ko) * 2021-07-14 2022-09-27 (주)이피에스엔지니어링 지하수 변동현상에 대응한 유출 지하수 관리 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rujikiatkamjorn et al. Analytical solutions and design curves for vacuum-assisted consolidation with both vertical and horizontal drainage
CN110359497B (zh) 一种既有建构筑物地基高性能碎石桩抗液化处理方法
CN106759390B (zh) 一种具有排水及抗滑作用的碎石-变截面桩复合结构及其施工方法
JP5213216B2 (ja) 地盤の改良工法
KR20160142009A (ko) 지하 대수층 내 하부 지층의 지하수위 조정을 이용한 지반압밀 발생 및 압밀침하량 조정공법
Wong Methods of resisting hydrostatic uplift in substructures
CN108797759B (zh) 沉管下方悬空软基水下抛石压浆加固方法
JP2007303270A5 (ko)
CN103590390B (zh) 一种流塑状软土地基加固结构及加固方法
CN109610429A (zh) 一种湿陷性黄土地区防范集气场站地基及地坪下沉处理方法
CN109113045A (zh) 一种软土地基处理方法
JP4114944B2 (ja) 地盤の改良工法
CN113062300A (zh) 一种湿陷性地层的碎石土挤密桩复合地基的施工方法
JP2023534788A (ja) 土壌及び土壌堆積物内の中間地質材料の各種層の土壌改良のための急速圧密及び締固め方法
CN209276926U (zh) 一种带有防护装置的公路路基
Vandanapu et al. Geotechnical case studies: emphasis on collapsible soil cases
Song et al. Improvement of estuarine marine clays for coastal reclamation using vacuum-applied consolidation method
JP6782404B2 (ja) 地下水位低下方法、地下水排水路施工方法及び地下水排水路構造
Alexandris et al. Remediation of the Pissouri landslide in Cyprus
JP2001011847A (ja) 載荷重増減工法
Kath et al. Engineering impacts of karst: three engineering case studies in cambrian and ordovician carbonates of the valley and ridge province
KR102051579B1 (ko) 연약 지반 개량 장치 및 그 공법
JP5519722B2 (ja) 地盤の改良工法
KR100857922B1 (ko) 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로성토용 샌드 매트 시공방법
CN105155478B (zh) 一种新型堰塞坝加固利用方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application