개 요
연약지반 표층처리 설계 프로그램(xTD Ver 1.0 For Windows!)은 연약지반 처리를 위하여 연약 또는 초연약지반상에 모래나 점토재료를 준설하여 매립을 할 경우 함수비가 높고 전단력이 매우 작아 사람의 보행조차도 불가능하게 된다. 연약지반 처리 후, 몇 년이 경과하면 표면이 건조되어 보행이 가능하게 되지만 이 경우에도 건조된 표면층 밑에는 초기 상태와 동일하게 매우 연약한 지반조건을 유지하게 된다. 이라한 연약지반을 이용하기 위해서 지반개량이 불가피하지만 지반개량을 실시하기 위한 시공 장비의 주행이나 성토 등이 불가능해 진다. 따라서 표층처리공법은 이와 같은 연약지반의 장비주행성(Trafficability)를 확보하여 연약지반 개량공법을 적용 가능하게 하거나 성토재의 운반 및 성토가 가능토록 하는 것이다. 일반적으로 연약 또는 초연약지반에 적용하는 표층처리공법에는 토목섬유, 대나무망 등의 보강재를 이용하는 방법과 표층을 고화제로 혼합시켜 고결처리하는 혼합처리공법이 가장 널리 사용되고 있다.
이러한 표층처리공법 중 토목섬유, 대나무망 등의 보강재를 연약지반의 표면에 직접 깔고 그 위에 양질토를 성토하는 공법으로서, 하부에 부설된 보강재가 상부 토사의 함몰을 방지하여 중장비의 주행을 가능하게 하는 공법이다. 현재 설계를 위한 기본 이론으로는 점성토 지반을 대상으로 성토하중과 지지력의 평형적인 조건으로 간주하여 만든 여러 식이 제안되어 있다. 이러한 제안식을 이용하여 연약지반의 장비주행성(Trafficability)를 확보할 수 있는 보강재의 종류 및 강도, 복토두께, 사용장비를 선정하고 연약지반의 안정성을 판단할 수 있는 연약지반 표층처리 설계 프로그램이다.
설계소프트웨어 개발 배경 및 목적
최근 연약 또는 초연약지반상에 모래나 점토 등을 준설하여 대규모 항만, 공항, 신도시, 공업단지 및 농업용지를 확보하기 위한 해안매립 공사가 활발하게 이루어지고 있으며, 과거에는 공사 현장 인근지역의 육상토사를 이용하여 매립공사를 수행하였으나, 최근에는 토취장 건설로 인한 주변환경오염 유발과 공사비용 증가 등의 경제적인 이유로 육상 매립토 확보가 매우 어려워져, 대수심 항로 확보 및 항만의 표사 매몰 방지를 위한 준설 공사 시 발생하는 잉여토를 매립에 이용하고 있는 실정임이다.
준설 공사 시에 발생하는 잉여토는 함수비가 매우 높아 해성퇴적층 보다 더 연약한 초연약점토로 구성되는 경우가 많으며, 초연약점토를 이용해 조성된 지반에는 공사에 필요한 장비는 물론 사람의 진입조차 어려운 경우가 대부분이다. 이와 같은 초연약지반을 개량하는 공법에 대한 연구는 상당히 많은 진전이 있었으나, 정작 초연약지반을 개량하기 위해 사용하는 중장비의 안전한 진전이 있었으나, 정작 초연약지반을 개량하기 위해 사용하는 중장비의 안전한 진입을 위한 표층처리공법에 대한 연구는 상당히 뒤쳐져 있는 것이 현실이다.
현재 국내에서는 표층 처리된 지반의 공학적인 거동, 설계법 그리고 시방기준등이 확고하게 마련되어 있지 않아, 현장에 매우 많은 애로사항이 있으며, 현재는 불가피하게 외국의 설계 사례나 설계자의 판단에 의해 경험적으로 시공하고 있는 실정이다. 따라서, 현장에서 실무적으로 가장 문제가 되고 있는 표층처리설계 방법을 체계적으로 수립하고 현장에서도 쉽게 사용할 수 있는 표층처리설계 방법을 체계적으로 수립하고 현장에서도 쉽게 사용할 수 있는 연약지반 표층처리 공법의 설계소프트웨어(S/W)를 개발하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
설계소프트웨어의 특징 및 구현
1. 프로그램 순서도
연약지반 표층처리 설계 프로그램(xTD Ver 1.0 For Windows!)의 설계를 위한 데이터입력 방법과 안정성 여부 판단 등 연약지반 표층처리 설계 프로그램 순서도는 다음과 같다.
2. 프로그램 주요기능
연약지반 표층처리 설계 프로그램은 크게 해석단면 생성기능, 입력 및 해석결과 출력기능, 각종 설계데이터 입력, 프로젝트관리, 장비 및 보강재데이터베이스 항목으로 구성되어 있으며 각 항목이 수행하는 주요기능은 다음과 같다.
2.1. 해석단면 생성기능
입력된 설계데이터를 이용하여 해석단면의 기본 형상을 생성해 주는 기능을 수행한다.
가. 해석단면 확대, 축소 기능
나. 해석단면 결과물 이미지 저장기능
다. 도면영역 확대 및 축소 기능
2.2. 입력 및 해석결과 출력기능
연약지반 및 복토층의 토질정수, 보강재의 종류, 사용장비의 제원 등을 입력하여 해석한 결과를 화면에 직접 출력하는 기능으로 실시간으로 해석결과를 보고서 형태로 바로 확인하고 출력 및 저장할 수 있는 기능을 수행한다.
가. 입력 및 해석데이터 저장기능
나. 입력 및 해석데이터 인쇄기능
2.3. 설계데이터 입력 기능
설계에 필요한 설계조건, 사용장비, 복토층 제원, 보강재 종류 등 입력항목을 항목별로 정리해서 사용자가 편리하게 입력할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
가. 적용단위
나. 사용장비
다. 복토층 제원
라. 보강재 종류
마. 점토층 전단강도
바. 단기안전율
사. 기타 설정
2.4. 데이터베이스 기능
기존 설계한 데이터를 저장하고 관리할 수 있는 프로젝트관리 데이터베이스 및 장비와 보강재에 대한 특성값을 저장하고 관리할 수 있는 데이터베이스 기능을 구현하여 사용자가 반복적으로 사용하는 장비, 보강재을 입력데이터 작성시 쉽게 적용할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
가. 프로젝트 관리(ProjectData.xml)
나. 장비 데이터베이스(MachineData.xml)
다. 보강재 데이터베이스(ReinData.xml)
설계소프트웨어(xTD)의 사용법
1. 프로그램 초기화면
연약지반 표층처리 설계 프로그램(xTD Ver 1.0 For Windows!)이 실행되면 다음과 같은 초기화면이 생성되며 초기화면에서 기본적으로 좌측에 프로젝트관리창과 우측에 데이터입력창으로 구성되어 있다.
연약지반 표층처리 설계 프로그램의 좌측에는 프로젝트관리, 검토단면, 보고서출력, 해석단면 항목으로 구성되어 있으며 우측에는 데이터입력, 장비DB, 보강재DB로 구성되어 있다.
2. 프로젝트관리
프로젝트관리 항목에서는 기존 작업내용 또는 현재 작업내용을 데이터베이스 형태로 저장하고 관리하는 기능을 수행하며 자세한 내용은 다음과 같다.
3. 데이터입력
데이터입력 항목에서는 좌측에 입력에 대한 기본적인 검토단면과 우측에 데이터입력 창이 생성되며 자세한 기능과 입력항목은 다음과 같다.
4. 해석 및 보고서 출력
해석 및 보고서 출력에서는 데이터입력 완료 후 해석버튼을 클릭하면 입력된 데이터를 사용하여 연약지반 표층처리공법 설계를 수행한 결과를 출력한다.
해석결과는 검토단면 항목 하부에 있는 장비 주행성 검토결과에서 최종적인 검토결과를 출력하며 자세한 내용은 보고서 출력 항목에서 입력데이터와 자세한 계산결과를 출력한다. 자세한 내용은 다음과 같다.
5. 해석단면
지금까지 해석단면에 대한 데이터를 입력하고 해석을 수행하는 것에 대한 설명을 하였고 지금 부터는 해석을 수행한 각 단면에 대한 해석단면를 보고 이 해석단면도를 변경하여 원하는 결과를 출력하는 방법에 대해 설명한다.
6. 장비 데이터베이스
장비 데이터베이스 창에서는 일반적으로 사용하는 장비에 대한 기본적인 제원을 입력하는 항목으로 반복적으로 사용하는 장비의 제원을 사전에 입력하여 저장하여 데이터 입력 시 사용자의 편의를 위해서 데이터베이스를 구축한다. 자세한 기능과 입력항목은 다음과 같다.
7. 보강재 데이터베이스
보강재 데이터베이스 창에서는 일반적으로 사용하는 보강재에 대한 기본적인 제원을 입력하는 항목으로 보강재의 제원을 사전에 입력하여 저장하여 데이터 입력 시 사용자의 편의를 위해서 데이터베이스를 구축한다. 자세한 기능과 입력항목은 다음과 같다.
참고자료
개발 관련 세부내용은 아래의 문서를 다운로드하여 참고하시기 바랍니다.
