초장기 말뚝은 연약 심해지층 조건에 적응할 수 있어 해양 부두 건설에 널리 사용된다. 그러나 초장기 말뚝은 말뚝 몸체 길이와 자유 길이가 전통적인 말뚝에 비해 더 길고 장·세비가 커서 좌굴 불안정의 위험이 존재한다. 파랑, 해류 등의 순환 하중 작용 하에서 말뚝 측면의 연약 점토는 강도 약화 및 강성 저하의 순환 약화 효과가 발생하여 초장기 말뚝의 좌굴 불안정 위험을 더욱 악화시킨다. 이에 ABAQUS 유한 요소 소프트웨어 2차 개발 플랫폼을 기반으로 USDFLD 서브루틴과 FORTRAN 언어를 활용하여 기존 실험에서 얻은 연약 점토 강도 약화 및 강성 저하 법칙 계산 모델의 수치 개발을 수행하고, 수치 계산 결과를 원심분리기 실험 결과와 비교하여 본 연구에서 구축한 연약 점토 강도 약화 및 강성 저하 서브루틴의 합리성과 신뢰성을 검증하였다. 이후 연약 심해 초장기 말뚝 수치 해석 모델을 구축하여 초장기 말뚝 좌굴 안정성 연구를 진행하였으며, 초장기 말뚝 좌굴 불안정 발생 가능성을 명확히 하고, 강도 약화만, 강성 저하만, 그리고 강도 약화와 강성 저하를 동시에 고려한 경우가 초장기 말뚝 좌굴 안정성에 미치는 구체적인 영향을 추가로 연구하였다. 연구 결과에 따르면 초장기 말뚝의 좌굴 임계 하중 값이 각각 3.5%, 7.9%, 11.0% 감소하였고, 좌굴 불안정 시 말뚝 최대 전단력도 각각 3.6%, 17.1%, 22.1% 감소하여 연약 점토 순환 약화 효과가 초장기 말뚝 좌굴 불안정 파괴 위험을 크게 증가시킴을 나타내었다. 연구 성과는 동종 공학 문제 연구에 참고 자료가 될 수 있다.

초장기 말뚝; 좌굴 불안정; 심해 연약 기초; 강도 약화; 강성 저하