Geotextile tubes are excellent design strategies for both shoreline protection and dewatering of fine materials. A difficulty with regard to designing geotextile tubes is the matching of the appropriate fabric with the site-specific infilled material and the unavailability of a test to determine the soil-geotextile consolidation properties. Existing methods simulate and predict the final tube shape based on the initial and final unit weights of the infill but the time required to reach the final shape or the compatibility of the infill are not being considered. This study proposes an improved hanging bag test to evaluate the compatibility of an infill with the geotextile fabric, and at the same time, to obtain the soil-geotextile consolidation properties. With the obtained consolidation properties, a big prototype simulation was possible, explaining the deformation behavior of the tube in the field. An analytical procedure used in modeling the tube was coupled with the large strain consolidation theory to simulate the filling and dewatering process.

본 연구에서는 연약지반을 개량하기 위해 제한성을 가지고 있으나 연약지반 침하예측에 사용되고 있는 미소 변형률기법과 보다 연약지반의 실제 압밀거동에 부합하는 것으로 알려진 유한 변형률기법을 이용하여 배수재가 타설된 연약지반의 압밀거동에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석은 지반조건, 하중재하조건 등 조건별로 연약지반의 압밀거동에 대하여 수행하였으며 그 결과를 비교 분석하여 수치해석 기법에 따른 영향을 파악하고자 하였다.

More than 45 million tons of marine clay is dredged in the western and southern sea every year in Korea. Dredged soils, which are relatively easily supplied, have been known as an economical fill material for the construction of airports, ports, and industrial land. However, dredged soils can no longer be used as a construction material because they contain various types of heavy metals and organic pollutants. If an electric field is applied to dredged sediments, various phenomena such as electrophoresis, electro-osmosis, electro-migration, electrolysis occur because the surface of marine clay is negatively charged. The interpretation of sedimentation and self-weight consolidation is very important because this behavior is closely related to the stabilization of dredged sediments and the landfilling period. The analytical solution for the calculation of excess pore-water pressure is obtained by determining the initial and boundary conditions. Then, the surface settlement and density profiles are predicted by using this analytical solution. The analytical solution from Esrig’s one-dimensional electrokinetic consolidation theory and this study’s numerical simulation with mass conservation more easily predicted the electrically induced consolidation behavior of dredged sediments than the non-linear finite strain consolidation theory.

연약지반에 시공된 지반구조물의 거동은 구조물 하부의 연약지반이나 인접 지반의 특성에 크게 영향을 받는다. 지반 구조물 설계시 사용되는 지반 특성치는 결정론적인 모델이나 확률론적인 모델을 이용하여 나타낼 수 있다. 일반적인 지반구조물 설계시 사용되는 결정론적인 모델은 설계 파라메타로 단 하나의 대표값을 사용하는 반면, 확률론적인 모델은 이산통계나 확률 밀도함수를 이용한다. 연약지반의 압밀도나 침하량등의 산정 결과는 간극비, 압밀계수, 연직 및 수평방향 투수계수등의 불확실성 요소에 영향을 받는다. 본 연구에서는 연직 드레인을 이용한 개량지반에 대한 침하해석시 사용되는 불확실성 인자들에 대한 영향을 분석하여 보았다. 또한, 변동계수가 침하량에 미치는 영향을 분석하였으며 이들 파라메타들이 압밀도나 침하계산시 미치는 영향에 대한 민감도 분석을 실시하였다.