《국토관리와 환경보호부문의 과학연구기관들에서는 강성국가건설의 요구에 맞게 과학연구사업을 힘있게 벌려 국토관리와 환경보호사업에서 나서는 과학기술적문제들을 제때에 높은 수준에서 원만히 풀어나가야 합니다.》
공업토지와 주택토지에 대한 요구는 급속한 경제발전과 인구장성에 의하여 날로 높아지고있다. 때문에 바다가지역에서의 토지개발이 제한된 토지자원문제를 해결하는데서 효과적인 방법으로 되고있다.
그러나 바다가지반은 일반적으로 연약한 해양점토로 구성되여있으며 이것은 구조물건설과정과 운영과정에 오랜 기간의 침하와 큰 변형을 일으킬수 있다. 연약한 해양점토로 구성된 바다가지역에서 려과압밀침하량을 정확히 계산하는 문제는 지질공학과 해양공학에서 가장 중요한 문제들중의 하나이다.
이로부터 포수점토의 려과압밀해석에 대한 연구에 많은 노력을 기울여왔다. 어느 한 연구자가 지질공학에서 가장 광범히 적용되고있는 고전적인 1차원려과압밀해석리론을 내놓은 후 많은 연구자들이 그 리론에 기초하여 일부 가정들을 수정하고 여러가지 류형의 하중들과 초기 및 경계조건밑에서 포수점토에 대한 려과압밀해석을 진행하였다. 한 연구자는 고정하중이 작용하는 포수점토의 려과압밀과정에 해당한 비선형특성에 대하여 연구하였다. 또한 일부 연구자들은 단순한 시간의존성하중이 작용하는 포수점토에 대한 해석적풀이를 제기하고 복잡한 시간의존성하중들이 작용하는 경우들에 대한 려과압밀해석도 진행하였다. 그러나 그러한 방법들은 다 해석적방법에 기초하고있으며 해석적방법들을 가지고는 복잡한 실천문제들을 해결하기 힘들다. 이로부터 많은 연구자들이 유한계차법과 유한요소법 등 수치해석방법들에 기초하여 포수점토의 려과압밀해석을 진행하였다. 일부 연구자들은 유한계차법을 리용하여 포수점토에 대한 1차원려과압밀해석을 진행하였고 또 일부 연구자들은 유한계차법을 리용하여 언제아래에 있는 지반의 침하량을 계산하였다. 다른 한편 많은 연구자들이 유한요소법을 1차원려과압밀해석에 광범히 리용하여왔다.
최근에 격자볼쯔만법을 류체동력학문제들에 많이 도입하여 복잡한 계의 비선형방정식풀이에서 많은 성과를 이룩하고있다. 이전의 방법에 비교하면 이 방법은 기하학적유연성과 같은 우점이 있는것으로 하여 류체동력학뿐 아니라 다른 많은 분야에 광법이 적용되고있다. 하지만 격자볼쯔만법은 포수점토의 1차원려과압밀해석에 거의나 적용되지 못하였다. 이로부터 우리는 격자볼쯔만법을 포수점토의 1차원려과압밀해석에 적용하려고 하였다.
우리는 이 방법을 리용하여 순간하중과 반정시하중과 같은 여러가지 류형이 하중들이 작용하는 경우들에 해당한 려과압밀해석을 진행하고 선행한 해석적방법들과의 비교를 통하여 려과압밀해석에 대한 격자볼쯔만법의 적용가능성을 확증하였다.
순간하중이 작용하는 경우 3가지 류형의 초기공극수압분포조건들을 고려하였다. 즉 변하지 않는 초기공극수압분포조건, 선형초기공극수압분포조건, 시누스초기공극수압분포조건들을 고려하였다. 1면배수인 경우와 2면배수인 경우 서로 다른 류형의 초기공극수압분포조건에 대한 해석결과 격자볼쯔만법에 의한 계산결과들은 해석적방법에 의한 계산결과들과 잘 일치되였다. 평균려과압밀도에 대한 계산결과들 역시 잘 일치되였다. 다른 류형의 하중들이 작용하는 경우들도 해석적방법들과 잘 일치되였다.
우리는 격자볼쯔만법의 수렴성과 정확성정도를 확증하기 위하여 테르자히 가 제기한 해석적풀이에 대한 상대오차를 가지고 유한계차법과 비교하였다. 계산결과 과잉공극수압과 평균려과압밀도에 대한 계산값들이 유한계차법보다 더 정확하였으며 더 잘 수렴하였다.
우리의 연구결과는 국제학술잡지 《Journal of Ocean Engineering and Science》에 《Lattice Boltzmann method for consolidation analysis of saturated clay》(https://doi.org/10.1016/j.joes.2019.04.004) 라는 제목으로 발표되였다.
