과잉간극수압 소산에 따른 케이슨식 방파제의 침하 및 지반 개량 효과에 대한 수치해석적 연구
Numerical Analysis of Settlement Behavior of Caisson-Type Breakwaters and Ground Improvement Effects Considering Excess Pore Water Pressure Dissipation
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초록
지진은 해양 구조물 안정성에 큰 영향을 미치는 요인으로, 액상화는 포화된 사질토 지반에서 발생하여 구조물의 침하, 기울어짐, 붕괴 등과 같은 피해를 발생시킨다. 2017년 포항지진으로 인해 국내 최초로 액상화 현상이 발생하였으며, 영일만항에서케이슨의 침하(약 10cm), 배후지 침하(10~20cm), 수평변위(15cm 이하) 등의 피해가 발생하였다. 또한 지진 응답해석의경우 주로 비배수조건으로 수행하지만, 과잉간극수압 소산 후 추가 변위를 반영하지 못하는 한계를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 배수조건을 고려한 해석이 필요하다. 이에 따라 본 연구는 배수조건시 과잉간극수압 소산에 따른 액상화 피해에대해 규명하며, 지반개량으로 인한 피해 저감 방법에 대해 연구를 수행하였다. 결과적으로 케이슨 하부의 모래지반에 개량을통해 케이슨 방파제의 안정성을 확보하였다.
Abstract
Earthquakes are a major factor affecting the stability of marine structures, and liquefaction occurs in saturated sandy soils, causing damage such as settlement, tilting, and collapse of structures. The 2017 Pohang earthquake was the first case of liquefaction in South Korea, resulting in damages at Yeongilman Port, including caisson settlement (approximately 10cm), hinterland settlement (10–20cm), and horizontal displacement (less than 15cm). In seismic response analysis, undrained conditions are typically assumed; however, this approach has limitations as it fails to account for additional displacements occurring after the dissipation of excess pore water pressure. To address this issue, an analysis considering drained conditions is necessary. Therefore, this study investigates the liquefaction-induced damage under drained conditions considering the dissipation of excess pore water pressure and explores methods to mitigate damage through ground improvement. As a result, the stability of the caisson breakwater was secured by improving the sandy ground beneath the caisson.