규칙·불규칙파랑하 잠제 주변에서 해저지반 내 동적응답에 관한 연구

Abstract

근래에는 해안 • 항만구조물들이 다양한 해저지반상에 건설되고 있다. 이러한 구조물과 주변 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 지반내 흙이 체적변화를 일으키는 과정에서 발생하는 잔류간극수압과 지반표면에 작용하는 동파압의 진동에 의한 진동간극수압으로 인하여 액상화 발생의 가능성이 나타나며, 일단 액상화가 발생되면 종국적으로 구조물의 유실 및 파괴로 이어질 가능성이 높아지게 된다.

본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 규칙, 불규칙 파동장하 해저지반표면 및 잠제에 작용하는 시간변동의 동파압을 산정하고, 그 결과를 유한요소법에 기초한 탄소성지반응답용 수치해석프로그램에 적용하여 규칙 및 불규칙파동장하 과잉간극수압, 과잉간극수압비 등과 같은 지바거동의 시•공간변화로부터 액상화 가능성을 정량적으로 평가한다. 이로부터 잠제가 설치된 주변지반과 그의 하부지반에서 서로 다른 경향의 과잉간극수압의 크기 및 변동특성을 확인할 수 있었으며, 잠제의 영향으로 파랑에너지손실로 인한 스펙트럼분석으로부터 파랑에너지밀도분포와 과잉간극수압의 크기분포에 대한 변화양상을 알 수 있었다. 또한, 본 논문에 제시된 규칙, 불규칙파랑조건과 수치계산시간동안에는 액상화 가능성이 각각 다르게 평가되었으며, 이는 유효응력과 과잉간극수압의 관계를 나타내는 과잉간극수압비의 응답특성으로부터 확인될 수 있었다.

부가적으로, 본 연구에서 적용한 진행파의 조건하 해저지반 내 매설된 파이프라인에서 해저면상에 작용하는 동파압으로 인한 액상화 가능성은 낮지만 구조물과 지반변위가 발생되었으며, 이로부터 파이프라인의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단된다.