When constructing the foundation in soft cohesive soils, vertical drains have been widely used to accelerate consolidation process. Prefabricated Vertical Drains(PVD) are one of the most popular methods for installa-tion of drains made by plastic board. Currently, rectangular-shape mandrel and same shape anchor-shoe but more large than mandrel cross-section area were used for installation of drains. In this time, mandrel function as driving the drain into clay layer up to the desired depth and anchor shoe function as settle down the drain at the tip of the mandrel when retrieving mandrel. However, conventional anchor shoe have to be larger area than mandrel section existing protruded area outside mandrel to resist the up-lift of drain, resulting in an extra “smear” zone. For instance, there are some contradictions for solving the installation of drain and extra smear zone problem
New anchor shoe was developed with reduced punching area of anchor shoe when intruding into soil but enlarged the resistance area when retrieving, called “asymmetric anchor shoe” due to its shape. This new an-chor-shoe not only reduces punching area but also increases up-lift resistance. So, the problems of conven-tional anchor-shoe seem more or less to be solved. However, Performances of asymmetric anchor-shoe were not yet fully investigated. So, in this thesis, the series of test was performed to evaluate the performance of asymmetrical shoe compared with conventional rectangular shaped anchor shoe by 1g model tests and centrifuge tests.
The tests for evaluating the performance of asymmetrical anchor-shoe were performed as two categories that one is two dimensional performance tests and the other is three dimensional performance test. The first ones were concerned about disturbed zone affected by the protruded area of anchor-shoe and investigate up-lift resistance of anchor-shoe when retrieving the mandrel including installation mechanism. The other one is for comparison of acceleration of consolidation when applying conventional anchor-shoe and asymmetrical anchor-shoe. As a result, asymmetrical anchor-shoe was confirmed to be more effective than conventional anchor-shoe for both reducing the disturbed zone and up-lift resistance.
점성토로 구성된 지반에 기초를 축조할 시 압밀 공정을 단축시키기 위하여 연직배수재를 주로 활용하고 있다. PVD(Prefabricated Vertical Drain)공법은 연직배수공법의 하나로 플라스틱 보드를 이용해 임의의 배수층을 형성하여 토체내 간극수를 효율적으로 배출한다. 이러한 PVD공법은 배수재를 목표심도까지 변형없이 관입시켜주는 맨드렐이라 불리우는 직사각형 맨드렐과 배수재 설치 이후, 배수재의 정착을 도와주는 앵커-슈로 구성된다. 현업에서는 현재 직사각형태의 맨드렐과 맨드렐보다 단면적이 큰 직사각 앵커-슈를 사용하고 있다. 이 때, 앵커-슈는 목표심도에서 배수재 정착을 유도하는 역할을 하기 때문에 맨드렐보다 큰 단면적을 가져야 하며, 이로 인해 지반에 추가적인 스미어존을 발생시킨다. 즉, 배수재 정착을 위해 존재하는 돌출부의 존재유무는 배수재의 설치 시공하자(공상)와 스미어존의 상충되는 문제를 가진다.
새로이 개발된 비대칭 앵커-슈는 맨드렐 관입시 앵커-슈에 의한 지반교란을 최소화함과 동시에 맨드렐 인발시 소요 인발저항력을 가지도록 한 개발품이다. 이는 현업에 사용하고 있는 직사각 앵커-슈의 단점을 보완할 것으로 여겨지고 있다. 하지만 비대칭 앵커-슈의 성능은 여전히 검증되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 일련의 원심모형실험을 통해 기존-슈에 비해 비대칭 앵커-슈의 성능의 개선 정도를 평가하고자 수행되었다.
비대칭 앵커-슈의 성능 검증을 위한 실험은 두가지 카테고리로 수행되었다. 첫째는 비대칭 앵커-슈의 정착 메커니즘을 포함한 앵커-슈의 돌출부에 의한 지반의 교란의 2차원적 평가와 관련이 있으며, 둘째는 비대칭 앵커-슈의 3차원적 평가로 기존슈와의 압밀 개선 속도를 비교 평가 하였다. 그 결과, 비대칭 앵커-슈는 맨드렐 관입시 앵커-슈에 의한 지반의 교란을 줄임과 동시에 맨드렐 인발시 인발저항력까지 향상시키는 것으로 확인 되었으며, 이를 통해 비대칭 앵커-슈의 기존-슈에 대한 성능 향상을 검증하였다.
