통계분석을 통한 연안 지반의 비배수전단강도 상한 및 하한 결정 방안
Determination of Upper and Lower Estimates of Undrained Shear Strength in Coastal Soils through Statistical Analysis
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초록
국내 설계에서는 심도별 비배수전단강도를 취득한 후 대표 단일 값을 설계에 사용하고 있어 과소 혹은 과대 설계되는 문제가발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 유럽에서는 통계적 분석을 활용하여 지반 심도별로 상한값과 하한값을 산정하여 설계에적용하고 있다. 본 연구에서는 DNV-RP-C207에서 제시하는 통계적 분석 방법을 비배수전단강도에 적용하여 상한값과 하한값을 산정하였다. 지반 심도에 따른 비배수전단강도에 대하여 파이썬에서 제공하는 ruptures 라이브러리의 KernelCPD 알고리즘을 적용하여 구간을 나눈 후 변동계수를 계산하였으며 변동계수에 따라 평균값과 선형회귀분석을 적용하여 상한값을산정하였다. 하한값은 하위 20%의 데이터에 대해 분위수 회귀를 적용하여 산정하였다. 통계적 분석을 적용한 상한값과 하한값의 결과는 데이터의 특성을 적절하게 반영하는 것으로 분석되며 목적에 따라 적절한 설계 변수를 제공할 것으로 판단된다.
Abstract
In domestic design practices, undrained shear strength values are obtained at various depths but are often simplified into a single representative value for design, leading to issues of underdesign or overdesign. To address this, European practices utilize statistical analysis to estimate upper and lower bound values for each soil depth and apply these bounds in design. In this study, the statistical analysis method presented in DNV-RP-C207 was applied to undrained shear strength data to determine upper and lower bound values. Specifically, the KernelCPD algorithm from the ruptures library in Python was used to segment the data according to soil depth, followed by the calculation of the coefficient of variation (CV). Based on this CV, the mean value and linear regression analysis were applied to estimate the upper bound. The lower bound was determined by applying quantile regression to the lower 20% of the data. The results of the statistically derived upper and lower bounds appropriately reflect the characteristics of the dataset and are expected to provide suitable design parameters depending on the specific objectives.