지반굴착벽체에 작용하는 토압과 관련한 연구는 실제 지반이 토사 및 암반지층으로 구성되어 있음에도 불구하고 대부분 토사지층에 대해 수행되어져 왔다. 한국의 대부분의 지역과 해외 일부지역의 토사지층은 비교적 얕게 분포되어 있어 매우 얕은 심도에서 암반지층이 나타난다. 다양한 지반굴착공사들은 토사 및 암반지층으로 구성된 지반에서 이뤄지며, 암반지층에는 수많은 절리를 형성하고 있다. 암반에 형성된 절리의 강도와 절리상태는 암반의 거동에 상당한 영향을 미친다. 따라서 암반지층에 대한 토압에 대한 연구가 체계적으로 수행될 필요가 있다.
본 논문에서는 절리가 형성된 암반지층에서 지반굴착벽체에 작용하는 토압특성에 대해 연구하였으며, 토압에 영향을 미치는 다양한 요소들과 암반 굴착에 따른 발생토압을 종합적으로 분석함으로써 지반굴착벽체의 설계를 위한 토압산정에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
이를 위하여 대구대학교 지반공학연구실에서 수행한 모델시험(1/10 scale) 데이터와 현장계측자료, 그리고 다양한 지반조건, 절리조건, 지반굴착벽체 및 지하수 조건을 달리하는 수치해석적 ...
지반굴착벽체에 작용하는 토압과 관련한 연구는 실제 지반이 토사 및 암반지층으로 구성되어 있음에도 불구하고 대부분 토사지층에 대해 수행되어져 왔다. 한국의 대부분의 지역과 해외 일부지역의 토사지층은 비교적 얕게 분포되어 있어 매우 얕은 심도에서 암반지층이 나타난다. 다양한 지반굴착공사들은 토사 및 암반지층으로 구성된 지반에서 이뤄지며, 암반지층에는 수많은 절리를 형성하고 있다. 암반에 형성된 절리의 강도와 절리상태는 암반의 거동에 상당한 영향을 미친다. 따라서 암반지층에 대한 토압에 대한 연구가 체계적으로 수행될 필요가 있다.
본 논문에서는 절리가 형성된 암반지층에서 지반굴착벽체에 작용하는 토압특성에 대해 연구하였으며, 토압에 영향을 미치는 다양한 요소들과 암반 굴착에 따른 발생토압을 종합적으로 분석함으로써 지반굴착벽체의 설계를 위한 토압산정에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
이를 위하여 대구대학교 지반공학연구실에서 수행한 모델시험(1/10 scale) 데이터와 현장계측자료, 그리고 다양한 지반조건, 절리조건, 지반굴착벽체 및 지하수 조건을 달리하는 수치해석적 매개변수 연구로 얻은 결과를 활용하였다. 수치해석적 매개변수 연구에서는 암반종류, 절리특성, 지보재특성, 지층구성, 토압계수 및 지하수 조건을 달리하는 다양한 조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 상기 조건들을 달리하여 발생한 암반지층에서의 토압분포는 Peck이 제안한 경험토압과 비교하였다.
수치해석은 개별요소법에 근거한 2차원 해석프로그램인 UDEC(Universal Distinct Element Code)을 사용하였고 암반지층의 절리특성과 지반-굴착벽체간의 상호작용을 고려하였다. 암반블록, 벽체 및 버팀대는 탄성체로 가정하였으며, 굴착벽체와 암반의 인터페이스에서의 거동은 Coulomb Slip Model을 이용하여 모델링 되었다. 시공조건 및 단계굴착에 따른 토압분포 및 크기를 반영하기 위하여 총 8단계로 굴착을 수행하였다.
본 논문에는 모델시험결과, 수치해석결과 및 현장계측자료를 수록하였으며, 토사지반에서의 토압에 영향을 미치는 요소, 지보재에 작용하는 토압분포에 대한 기존연구사례들을 검토하였다.
다양한 암반지층의 특성을 포함하는 토압분포 Envelope을 제시하기 위해서 기존 발표 연구결과들을 통합하고 실무자가 암반지층 설치 굴착벽체에 작용하는 토압에 대해 암반지층의 특성을 포함하여 용이하게 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구 결과는 향후 암반지층 설치 굴착벽체의 안전하고 경제적인 설계를 위해 직접적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다
지반굴착벽체에 작용하는 토압과 관련한 연구는 실제 지반이 토사 및 암반지층으로 구성되어 있음에도 불구하고 대부분 토사지층에 대해 수행되어져 왔다. 한국의 대부분의 지역과 해외 일부지역의 토사지층은 비교적 얕게 분포되어 있어 매우 얕은 심도에서 암반지층이 나타난다. 다양한 지반굴착공사들은 토사 및 암반지층으로 구성된 지반에서 이뤄지며, 암반지층에는 수많은 절리를 형성하고 있다. 암반에 형성된 절리의 강도와 절리상태는 암반의 거동에 상당한 영향을 미친다. 따라서 암반지층에 대한 토압에 대한 연구가 체계적으로 수행될 필요가 있다.
본 논문에서는 절리가 형성된 암반지층에서 지반굴착벽체에 작용하는 토압특성에 대해 연구하였으며, 토압에 영향을 미치는 다양한 요소들과 암반 굴착에 따른 발생토압을 종합적으로 분석함으로써 지반굴착벽체의 설계를 위한 토압산정에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
이를 위하여 대구대학교 지반공학연구실에서 수행한 모델시험(1/10 scale) 데이터와 현장계측자료, 그리고 다양한 지반조건, 절리조건, 지반굴착벽체 및 지하수 조건을 달리하는 수치해석적 매개변수 연구로 얻은 결과를 활용하였다. 수치해석적 매개변수 연구에서는 암반종류, 절리특성, 지보재특성, 지층구성, 토압계수 및 지하수 조건을 달리하는 다양한 조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 상기 조건들을 달리하여 발생한 암반지층에서의 토압분포는 Peck이 제안한 경험토압과 비교하였다.
수치해석은 개별요소법에 근거한 2차원 해석프로그램인 UDEC(Universal Distinct Element Code)을 사용하였고 암반지층의 절리특성과 지반-굴착벽체간의 상호작용을 고려하였다. 암반블록, 벽체 및 버팀대는 탄성체로 가정하였으며, 굴착벽체와 암반의 인터페이스에서의 거동은 Coulomb Slip Model을 이용하여 모델링 되었다. 시공조건 및 단계굴착에 따른 토압분포 및 크기를 반영하기 위하여 총 8단계로 굴착을 수행하였다.
본 논문에는 모델시험결과, 수치해석결과 및 현장계측자료를 수록하였으며, 토사지반에서의 토압에 영향을 미치는 요소, 지보재에 작용하는 토압분포에 대한 기존연구사례들을 검토하였다.
다양한 암반지층의 특성을 포함하는 토압분포 Envelope을 제시하기 위해서 기존 발표 연구결과들을 통합하고 실무자가 암반지층 설치 굴착벽체에 작용하는 토압에 대해 암반지층의 특성을 포함하여 용이하게 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구 결과는 향후 암반지층 설치 굴착벽체의 안전하고 경제적인 설계를 위해 직접적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다
Most of the existing studies on earth pressure against the support systems mainly focused on the soil ground (sand and clay) but ground is composed of not only the soils but also rocks. In many regions of Korea and some other countries of the world, soil layers are relatively shallow therefore rock ...
Most of the existing studies on earth pressure against the support systems mainly focused on the soil ground (sand and clay) but ground is composed of not only the soils but also rocks. In many regions of Korea and some other countries of the world, soil layers are relatively shallow therefore rock layer appeared in very shallow depth. Excavation works for various purposes are often taking place in ground composed of soils and rocks, and rock has frequent joints, which its strength and condition significantly affect the overall behavior of the rock masses. This thereby makes the systematic study of the earth pressure in rock ground to be highly crucial.
This thesis described a study which investigated the earth pressure characteristics against the support systems in jointed rock masses. The study comprehensively analyzed various factors affecting earth pressure and integrated results of the analyses to develop the earth pressure envelopes for designing support systems in jointed rock masses.
This study utilized the physical model test data from the large-scale model tests (1/10 scale) conducted at Daegu University’s Geotechnical Engineering Laboratory, field measurements from various case histories, and numerical parametric studies which examined the influence of controlled variation of ground (rocks and joints) conditions, structure (wall and strut) conditions and groundwater conditions. The parameters for the numerical studies include different rock types, joint characteristics (inclination angles, shear conditions, spacing, cohesive strengths, number of joint sets etc), support properties (strut axial stiffness, strut vertical spacing, wall embedment depth etc), rock strata (single and multi-layered rocks), earth pressure coefficients and groundwater conditions. Also, the earth pressures in rock stratum due to these controlled parameters were compared with Peck’s empirical earth pressure for sand ground.
The numerical analyses were carried out using Universal Distinct Element Code (UDEC), which can consider the joint characteristics of a rock stratum and the interactions between the ground and retaining structure. The rock blocks, wall and struts were simulated as separate elastic elements. The joints between the rock blocks and the interfaces between walls and rocks were modeled using the Coulomb slip model in which when the contact shear stress exceeds the contact shear strength the contact loses strength and sliding occurs. This thesis included the results of the physical model test, numerical parametric studies and field measurements. The study also reviewed the existing studies on the determination of earth pressure acting on the support systems including the effects of some of the controlled parameters on earth pressure in soils.
The effects of the aforementioned controlled parameters on the magnitude and distribution of earth pressure against the support systems in joint rock masses were discussed. The results of the study were integrated and comprehensively analyzed using slope mass rating (SMR). Finally, the systematic earth pressure envelopes, which may be useful in excavation field practice, were developed for rock ground.
Most of the existing studies on earth pressure against the support systems mainly focused on the soil ground (sand and clay) but ground is composed of not only the soils but also rocks. In many regions of Korea and some other countries of the world, soil layers are relatively shallow therefore rock layer appeared in very shallow depth. Excavation works for various purposes are often taking place in ground composed of soils and rocks, and rock has frequent joints, which its strength and condition significantly affect the overall behavior of the rock masses. This thereby makes the systematic study of the earth pressure in rock ground to be highly crucial.
This thesis described a study which investigated the earth pressure characteristics against the support systems in jointed rock masses. The study comprehensively analyzed various factors affecting earth pressure and integrated results of the analyses to develop the earth pressure envelopes for designing support systems in jointed rock masses.
This study utilized the physical model test data from the large-scale model tests (1/10 scale) conducted at Daegu University’s Geotechnical Engineering Laboratory, field measurements from various case histories, and numerical parametric studies which examined the influence of controlled variation of ground (rocks and joints) conditions, structure (wall and strut) conditions and groundwater conditions. The parameters for the numerical studies include different rock types, joint characteristics (inclination angles, shear conditions, spacing, cohesive strengths, number of joint sets etc), support properties (strut axial stiffness, strut vertical spacing, wall embedment depth etc), rock strata (single and multi-layered rocks), earth pressure coefficients and groundwater conditions. Also, the earth pressures in rock stratum due to these controlled parameters were compared with Peck’s empirical earth pressure for sand ground.
The numerical analyses were carried out using Universal Distinct Element Code (UDEC), which can consider the joint characteristics of a rock stratum and the interactions between the ground and retaining structure. The rock blocks, wall and struts were simulated as separate elastic elements. The joints between the rock blocks and the interfaces between walls and rocks were modeled using the Coulomb slip model in which when the contact shear stress exceeds the contact shear strength the contact loses strength and sliding occurs. This thesis included the results of the physical model test, numerical parametric studies and field measurements. The study also reviewed the existing studies on the determination of earth pressure acting on the support systems including the effects of some of the controlled parameters on earth pressure in soils.
The effects of the aforementioned controlled parameters on the magnitude and distribution of earth pressure against the support systems in joint rock masses were discussed. The results of the study were integrated and comprehensively analyzed using slope mass rating (SMR). Finally, the systematic earth pressure envelopes, which may be useful in excavation field practice, were developed for rock ground.
주제어
#Earth pressure
#rockmass
#support systems
#joint characteristics
학위논문 정보
저자
솔로몬이도유
학위수여기관
대구대학교
학위구분
국내박사
학과
토목공학과
지도교수
손무락
발행연도
2015
총페이지
ⅹⅵ, 235 p.
키워드
Earth pressure,
rockmass,
support systems,
joint characteristics
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