스프링식 횡방항 발진 크로스홀 탄성파 시험을 통한 지반 동적 특성의 합리적 산정

Abstract

지반의 동적 변형 특성인 전단파 속도<TEX>$(V_s)$</TEX>, 압축파 속도<TEX>$(V_p)$</TEX>, 그리고 그에 따른 포아송 비(v)는 내진 설계나 내진 성능 평가 외에도 구조물의 거동 평가에 필요한 매우 중요한 지반 정수이다. 지난 수십 년 동안 이러한 지반 정수를 효율적이고 정밀하게 측정하기 위하여, 여러 가지 공내 탄성파 시험 기법들이 개발 및 적용되어 왔다. 본 연구에서는 가장 신뢰성이 높은 현장 탄성파 기법인 크로스홀 탄성파 시험을 지반 동적 물성 획득 기법으로 선정하였다. 지하수위 존재 여부에 관계 없이 토사뿐만 아니라 암반을 대상으로 크로스홀 시험을 성공적으로 수행할 수 있도록, 연직 시추공 안에서 지반을 대상으로 횡방향 가진이 가능한 스프링식 발진 장치를 개발하고, 두 곳의 기존 항만 부두 부지와 신규 LNG 저장 시설 두 부지로 구성된 국내 세 지역을 대상으로 크로스홀 탄성파 시험을 실시하였다. 대상 부지에서의 개발 발진 장치 적용을 통한 크로스홀 시험으로부터 지표 부근 토사부터 하부 공학적 기반암 및 지진학적 기반암으로 구성된 암반까지의 깊이별 <TEX>$V_s,\;V_p$</TEX> 및 v와 같은 지반 동적 특성을 매우 효율적으로 결정하였으며, 적용 대상 시설물인 기존 항만 부두 시설물의 내진 성능 평가 그리고 신규 LNG 저장 시설물의 내진 설계를 위한 근본 자료로 제시하였다. Soil and rock dynamic properties such as shear wave velocity <TEX>$(V_s)$</TEX>, compressional wave velocity <TEX>$(V_p)$</TEX> and corresponding Poisson's ratio (v) are very important geotechnical parameters in predicting deformational behavior of structures as well as practicing seismic design and performance evaluation. In an effort to measure the parameter efficiently and accurately, various bore-hole seismic testing techniques have been, thus, developed and used during past several decades. In this study, cross-hole seismic testing technique which is known as the most reliable seismic method was adopted for obtaining geotechnical dynamic properties. To perform successfully the cross-hole test for rock as well as soil layers regardless of the ground water level, spring-loaded source which impact laterally a subsurface ground in vertical bore-hole was developed and applied at three study areas, which contain four sites composed of two existing port sites and two new LNG storage facility sites. The geotechnical dynamic properties such as <TEX>$V_s,\;V_p$</TEX> and v with depth from the soil surface to the engineering and seismic bedrock were efficiently determined from the laterally impacted cross-hole seismic tests at study sites, and were provided as the fundamental parameters for the seismic performance evaluation of the existing ports and the seismic design of the LNG storage facilities.