The flat dilatometer test(DMT) is a geotechnical tool to estimate in-situ properties of various types of ground materials. The undrained shear strength is known to be the most reliable and useful parameter obtained by the flat DMT. However, the existing relationships which were established for other local deposits depend on the regional geotechnical characteristics. In addition, the flat dilatometer test results have been interpreted using three intermediate indices - material index $(I_D)$, horizontal stress index $(K_D)$, and dilatometer modulus $(E_D)$ and the undrained shear strength has been estimated merely using the horizontal stress index $(K_D)$.
In this paper, the applicability of the flat dilatometer to Korean soft clay deposit has been investigated. The various factors that may affect empirical relationships for predicting the undrained shear strength in Korea have also been investigated and reconfirmed. The unit weight obtained from the flat DMT was underestimated compared with that from laboratory tests. The OCR values predicted by relationships proposed by Marchetti and by Kamei & Iwasaki had also been overestimated with regard to Korean soft clays.
Then, an ANN model was developed to more properly predict the undrained shear strength using the flat DMT data. Compared to the existing relationships, the ANN model developed here was found to give a very reliable undrained shear strength value. The reason is probably that, unlike conventional relationships that predict the undrained shear strength using only the p0-value among pressures directly measured by the flat DMT, the developed ANN model uses various input data illustrated by the relative importance evaluation and is thus able to consider a variety of in-situ soil conditions.
The undrained shear strength obtained from the flat DMT is estimated using only the horizontal stress index $(K_D)$ and so it became necessary to examine using the analysis results obtained from the penetration of the flat DMT. Therefore, in this paper, the ABAQUS/Explicit, a commercial finite element method, was used to study the flat DMT penetration in soils. The explicit technique was used because it is more efficient than implicit method for complex analyses with large domains and very fine meshes. Then, because the very large mesh distortion occurred due to penetration of the flat DMT, the adaptive meshing technique is used to maintain a high quality mesh. Analysis results shows that in normally consolidated region of $K_D=2$, the results obtained from the correlations proposed by Marchetti show good agreement with those estimated from the finite element method. The present analysis also shows that in overconsolidated region of $K_D>2$, the results obtained from the relationships proposed by Kamei and Iwasaki show good agreement with those provided by the penetration analysis.
flat DMT는 대상 지반의 지반 정수들을 구하기 위한 실험장치이다. flat DMT로부터 구할 수 있는 여러 지반 정수들 중에 비배수 전단강도는 가장 신뢰성 있는 변수이다. 그러나 기존에 제안된 경험적 상관관계식은 국내 지반과는 다른 국외 지반 자료를 토대로 제안된 상관관계식이다. 더욱이 flat DMT는 3가지 중간지수를 이용하여 지반 정수를 추정하며 특히 비배수 전단강도는 수평응력지수만을 이용하여 추정한다.
본 논문에서는 국내 연약지반에서 flat DMT 시험을 수행하여 국내 지반에서 비배수 전단강도를 추정하는데 영향을 주는 여러 인자들을 분석하였다. flat DMT로부터 구한 단위중량은 실내 시험에 비해 과소평가되며 기존에 제안된 상관관계식으로부터 추정된 과압밀비는 과대평가됨을 확인하였다.
그리고 비배수 전단강도를 추정하기 위하여 인공신경망 모델을 이용하였다. 기존에 제안된 경험적 상관관계식에 비하여 인공신경망 모델이 신뢰성 있는 모델임을 알 수 있었다. 이는 기존에 기존에 제안된 상관관계식이 p0만을 이용하는 방법인 반면에 인공신경망 모델은 다양한 입력 자료들을 활용하여 현장의 지반 조건을 적절하게 고려할 수 있기 때문이다. flat DMT로부터 구한 비배수 전단강도는 수평응력지수만을 이용하며 따라서 flat DMT의 관입으로부터 얻어진 해석 결과를 사용하여 검증할 필요성이 있다.
그러므로 flat DMT의 관입을 모사하기 위하여 상용프로그램으로 널리 알려진 ABAQUS 프로그램을 이용하였다. 해석 결과 $K_D=2$ 로 모사되는 정규압밀 영역에서는 Marchetti가 제안한 상관관계식으로부터 얻은 결과와 유사한 결과를 제공하였다. 그리고 $K_D>2$ 인 과압밀 영역에서는 Kamei & Iwasaki가 제안한 상관관계식으로부터 구한 비배수 전단강도와 수치해석 결과가 잘 일치함을 확인하였다.
