잠제의 상호작용에 따른 지반과 구조물의 동적응답 및

Time history of oscillatory and residual pore water pressures with respect to changes in significant wave height, period and vertical seabed position for =3. Time history of pore water pressures with respect to variations of significant wave height, period and length of concrete mat for =0.75 m, =3.

연구의 배경과 목적

연안 및 해양구조물에서 해저에 높은 파도가 장기간 작용할 때 토량변화 과정에서 발생하는 수압 하에서 정수압을 초과하는 과잉간극수압(진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합) 이는 크게 발생할 수 있으며, 유효응력이 감소함에 따라 해저에서 액상화가 발생할 수 있습니다. 따라서 본 연구에서는 침지재 주변에 마모방지용 콘크리트 매트를 설치하고, 침지재의 동적변위와 간극수압비를 비교하여 액상화 가능성을 정량적으로 조사하였다.

연구의 구성과 개요

FLIP(Finite Element Analysis LIquefaction Program) 모델의 이론적 배경을 설명합니다.

파랑에 의한 해저지반내 간극수압과 액상화의 개요

해저지반내 간극수압

일반적으로 진동 간극수압은 해저에서 가장 높은 값을 가지며, 토양 내 깊이가 증가함에 따라 소산됩니다. 이렇게 축적된 간극수압을 잔류간극수압이라 한다.

해저지반의 액상화

그리고 위에서 언급한 진동간극수압의 수직분포에서 볼 수 있듯이 완전포화토에서는 순간적인 액상화가 거의 발생하지 않으나, 흙 속에 기포가 포함된 불포화토에서는 발생한다. 이 양압이 토양의 잠긴 무게를 초과하면 토양이 갈라지고 결국 액화됩니다.

잔류간극수압에 의한 액상화와 다짐

잔간간극수압의 형성에서 설명한 바와 같이 점차적으로 축적된다. 그러므로 이는 파도가 지나갈 때 해저 근처에서 상당한 양의 양압이 생성될 수 있음을 의미합니다.

Fig. 1.3 Schematic description for time series of residual pore pressure at depth (Sumer, 2014).

FLIP모델의 개요

Yamamoto 모델에 따른 무차원 최대 수평 및 수직 유효응력과 무차원 과잉 간극수압은 다음 식으로 주어진다(Yamamoto et al., 1978). 두 모델의 이러한 차이는 근본적으로 토양 내 토양 골격의 거동 이론의 차이에 따른 것으로 여겨집니다.

Fig. 2.3. Schematic diagram of liquefaction front, state variable S and shear stress ratio(Iai et al., 1992a, 1992b).

지반의 액상화와 직접적인 관련이 있는 파도에 의한 지반의 과잉간극수압의 변화는 Fig. 2에 나타내었으며, Kianto and Mase(1999)와 Yuhi and Ishida(2002)는 새로운 이방성 해저의 파도에 의해 발생하는 과도한 간극수압에 대한 단순화된 공식.

Fig. 3.5. Schematic sketch of the numerical wave-soil tank used in 2D-NIT & FLIP models.

계산조건

구조물의 동적응답

동일기간 파고가 잠재수평변위에 미치는 영향을 살펴보면, 파고가 클수록 수평변위도 커지며, 이러한 경향은  값이 작을수록 더욱 뚜렷해진다. 그러나 동일한 파고에 대해 왼쪽의 주기가 짧을수록 오른쪽의 주기가 길어져 수평 변위가 더 커집니다. 수평변위와 마찬가지로 파고가 증가하고 주기가 짧아짐에 따라 침하량이 증가하며,  값이 증가할수록 감소하는 경향을 보인다.

의 수직변위를 나타내며, 파고가 클수록 주기가 길어지고,  값이 작을수록 침하량이 많은 것을 의미한다.

Fig. 4.3. Time histories of horizontal displacement according to variations of incident wave height, period and  value.

해저지반의 동적응답

침수토의 작용이 서로 직접적으로 영향을 미치기 때문에 파고가 클 때 잔류 간극수압의 변화. 다소 복잡해 보이지만 일반적으로 연못 중앙 좌측에 큰 잔류 간극수압이 나타난다. 그림 4.13~4.16은 입사파와 지반특성의 변화에 ​​따른 해저지반 전체에 대한 간극수압비의 공간적 분포를 나타낸 것으로, 그림에서 빨간색에 가까울수록 액상화 ​​가능성이 크다.

또한, 댐 전면부에서는 상대적으로 큰 간극수압비가 발생하는 경우가 있어, 액상화 가능성이 높은 값이 팁의 해저면에 집중되는 현상을 볼 수 있다.

Fig. 4.8. Spatial distribution of residual pore water pressure for different wave heights and periods in case of  =3.

결언

5장 불규칙 파도, 해저 바닥 및 침수의 상호 작용으로 인한 해저 바닥 및 구조물의 동적 응답. 앞장에서는 입사파의 특성과 지반성질의 변화에 ​​따른 전위변위, 간극수압(진동성분과 잔류성분), 해저내 간극수압비를 나타내었다. 논의됨. ·수치해석을 통해 공간변화에 따른 액상화 가능성을 정량적으로 검증하였습니다. 수치해석에서는 파동부분과 지상부분을 분리하였고, 파동부분에서는 2차원 수치파 채널을 불규칙파장으로 확장하였다.

이러한 변화는 토양해석에서 경계조건으로 추정되어 부과되었다.

계산조건

불규칙파랑의 조파

구조물 및 해저지반의 동적응답

해저지반의 동적응답

결언

좌측과 우측의 잠하하중토에서는 연직토심이 증가함에 따라 진동과 잔류 간극수압이 증가하는 것으로 나타났다. 제6장 수중 해저지반 액화대책의 수치해석. 규칙파 조건과 불규칙파 조건에서 침수된 주변 지반의 진동변동 및 잔류 간극수압 특성을 조사하였다.

본 6장에서는 상토공법 중 하나인 보호파괴석을 포설하는 공법을 잠재부지 주변토양에 적용한다.

계산조건

본 연구에서는 앞서 언급한 해저 보호용 추력석의 역할과 필터층의 역할을 동시에 수행하는 것이 가능하다. 이때 사용되는 파도는 정파와 불규칙파이며, 실제 수치계산에서는 파고조건(파고 및 주기)과 지면을 사용한다. 불규칙파와 동일한 값을 사용하였으며, 콘크리트 매트의 두께를 그대로 사용하였다.

내부마찰각은 FLIP 모델에서 사용을 권장하는 간단한 튜닝 방법(Morita et al., 1997)으로 추정한 값이다.

규칙파동장에서 액상화 대책공법에 관한 수치해석

해저지반의 동적응답

콘크리트 매트에 의한 간극수압비 감소. 콘크리트 매트의 배치에 따라 간극수압비는 0.4로 감소한다. 침하 전 원지반에서는 간극수압비가 최대 0.7로 나타났으나, 콘크리트 매트를 깔은 경우에는 Figure 1과 같이 나타났다.

또한, 불규칙파에 비해 정파에서 간극수압비가 높게 나타났으며, 콘크리트 매트를 깔 때에도 마찬가지였다.

Fig. 6.31. Time history of pore water pressures according to variations of significant wave height, period and the length of concrete mat for  =0.75m,  =3.

결언