본 연구에서는 수치해석적 방법을 활용하여 GCCM(Geosynthetic Concrete Composite Mat)으로 개발된 초속경 복합매트의 철도 비탈면 보호 효과에 대한 내용을 다루고 있다. 최근 지구온난화로 인한 집중호우 및 태풍 등의 기상이변이 많이 증가함에 따라 철도 노반 비탈면 유실 사례도 증가하고 있다. 철도 노반 비탈면 유실 사례의 증가로 인해 열차를 이용하는 승객들의 안전이 위험해질 뿐만 아니라 피해 복구비용도 증가하고 있어 경제적인 손실도 증가하고 있다. 또한 철도 노반 비탈면 유실 발생 시 대규모 ...
본 연구에서는 수치해석적 방법을 활용하여 GCCM(Geosynthetic Concrete Composite Mat)으로 개발된 초속경 복합매트의 철도 비탈면 보호 효과에 대한 내용을 다루고 있다. 최근 지구온난화로 인한 집중호우 및 태풍 등의 기상이변이 많이 증가함에 따라 철도 노반 비탈면 유실 사례도 증가하고 있다. 철도 노반 비탈면 유실 사례의 증가로 인해 열차를 이용하는 승객들의 안전이 위험해질 뿐만 아니라 피해 복구비용도 증가하고 있어 경제적인 손실도 증가하고 있다. 또한 철도 노반 비탈면 유실 발생 시 대규모 토공 작업을 통해 복구를 수행하고 있지만 이는 열차의 차단이 불가피하고 작업자가 직접 철도 비탈면에서 인력에 의한 작업 수행으로 인해 작업자의 사고 위험이 상존하고 있다. GCCM은 토목섬유 사이에 시멘트 및 건조모르타르 등을 혼합한 제품으로 초속경 복합매트(Rapid Hardening Composite Mat, RHCM)는 철도 비탈면 보호를 위한 GCCM이다. 기존 GCCM에 비해 강도발현 시간이 빠르기 때문에 철도 비탈면 유실 발생 시 긴급복구를 위해 사용 가능하며 기존 비탈면 보호 공법에 비해 대형장비가 불필요하다는 장점이 있을 뿐만 아니라 시공 후 유지관리가 용이하다. 해외 선진국에서는 GCCM 제품이 상용화되어 비탈면 보호 및 배수로 라이닝 같은 다양한 분야에서 적용이 이루어지고 있다. 국내에서는 토목섬유와 벤토나이트를 활용한 벤토나이트 매트가 차수목적으로 널리 사용되고 있으며 GCCM을 적용한 사례는 거의 없다. 또한 GCCM의 보호 효과에 관한 연구는 미흡한 실정이기 때문에 GCCM을 철도 비탈면에 적용하기에는 곤란한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기와 같은 연구의 필요성 및 목적을 실현하고자 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 수행하기 전 물성시험을 통해 초속경 복합매트의 물성을 구하였으며 실제 시공된 철도 현장을 참고하여 수치해석 모델링을 하였다. 해석 조건으로 원지반, 성토 노반의 높이, 비탈면의 기울기, 강우강도를 선정하였으며 다양한 조건에 따른 초속경 복합매트를 적용한 철도 비탈면의 안전율을 도출하여 비교·분석 하였다. 연구결과 초속경 복합매트가 적용된 비탈면의 안전율은 미적용된 비탈면의 안전율에 비해 평균적으로 42% 증가하였으며 우기시에도 초속경 복합매트가 적용된 비탈면의 안전율은 미적용된 비탈면의 안전율에 비해 평균 39% 증가하였다. 우기시에 비해 건기시일 때 안전율 증가율이 높은 것으로 나타났으며 성토 노반의 높이가 증가하고 비탈면의 기울기가 증가할수록 안전율의 증가는 미미한 것으로 나타났다. 본 논문의 연구결과는 초속경 복합매트가 철도 비탈면 보호를 위한 공법으로 활용함에 있어 철도 비탈면 보호 효과를 입증할 수 있는 지표로 활용이 가능할 것으로 판단되며 본 연구는 수치해석적 연구이기 때문에 추후 현장실험을 통한 초속경 복합매트의 추가적인 검증이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 수치해석적 방법을 활용하여 GCCM(Geosynthetic Concrete Composite Mat)으로 개발된 초속경 복합매트의 철도 비탈면 보호 효과에 대한 내용을 다루고 있다. 최근 지구온난화로 인한 집중호우 및 태풍 등의 기상이변이 많이 증가함에 따라 철도 노반 비탈면 유실 사례도 증가하고 있다. 철도 노반 비탈면 유실 사례의 증가로 인해 열차를 이용하는 승객들의 안전이 위험해질 뿐만 아니라 피해 복구비용도 증가하고 있어 경제적인 손실도 증가하고 있다. 또한 철도 노반 비탈면 유실 발생 시 대규모 토공 작업을 통해 복구를 수행하고 있지만 이는 열차의 차단이 불가피하고 작업자가 직접 철도 비탈면에서 인력에 의한 작업 수행으로 인해 작업자의 사고 위험이 상존하고 있다. GCCM은 토목섬유 사이에 시멘트 및 건조모르타르 등을 혼합한 제품으로 초속경 복합매트(Rapid Hardening Composite Mat, RHCM)는 철도 비탈면 보호를 위한 GCCM이다. 기존 GCCM에 비해 강도발현 시간이 빠르기 때문에 철도 비탈면 유실 발생 시 긴급복구를 위해 사용 가능하며 기존 비탈면 보호 공법에 비해 대형장비가 불필요하다는 장점이 있을 뿐만 아니라 시공 후 유지관리가 용이하다. 해외 선진국에서는 GCCM 제품이 상용화되어 비탈면 보호 및 배수로 라이닝 같은 다양한 분야에서 적용이 이루어지고 있다. 국내에서는 토목섬유와 벤토나이트를 활용한 벤토나이트 매트가 차수목적으로 널리 사용되고 있으며 GCCM을 적용한 사례는 거의 없다. 또한 GCCM의 보호 효과에 관한 연구는 미흡한 실정이기 때문에 GCCM을 철도 비탈면에 적용하기에는 곤란한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기와 같은 연구의 필요성 및 목적을 실현하고자 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 수행하기 전 물성시험을 통해 초속경 복합매트의 물성을 구하였으며 실제 시공된 철도 현장을 참고하여 수치해석 모델링을 하였다. 해석 조건으로 원지반, 성토 노반의 높이, 비탈면의 기울기, 강우강도를 선정하였으며 다양한 조건에 따른 초속경 복합매트를 적용한 철도 비탈면의 안전율을 도출하여 비교·분석 하였다. 연구결과 초속경 복합매트가 적용된 비탈면의 안전율은 미적용된 비탈면의 안전율에 비해 평균적으로 42% 증가하였으며 우기시에도 초속경 복합매트가 적용된 비탈면의 안전율은 미적용된 비탈면의 안전율에 비해 평균 39% 증가하였다. 우기시에 비해 건기시일 때 안전율 증가율이 높은 것으로 나타났으며 성토 노반의 높이가 증가하고 비탈면의 기울기가 증가할수록 안전율의 증가는 미미한 것으로 나타났다. 본 논문의 연구결과는 초속경 복합매트가 철도 비탈면 보호를 위한 공법으로 활용함에 있어 철도 비탈면 보호 효과를 입증할 수 있는 지표로 활용이 가능할 것으로 판단되며 본 연구는 수치해석적 연구이기 때문에 추후 현장실험을 통한 초속경 복합매트의 추가적인 검증이 필요할 것으로 판단된다.
This study addresses the reinforcement effect of rapid hardening composite mat, developed as GCCM (Geosynthetic Concrete Composite Mat), for railway slope protection using numerical analysis methods. With the recent increase in extreme weather events due to global warming, such as torrential rai...
This study addresses the reinforcement effect of rapid hardening composite mat, developed as GCCM (Geosynthetic Concrete Composite Mat), for railway slope protection using numerical analysis methods. With the recent increase in extreme weather events due to global warming, such as torrential rain and typhoons, cases of loss of railway trackbed slopes are also increasing. Subsequently, not only is the safety of passengers using trains at risk, but economic losses are also increasing due to the rising cost of repairing damages. In addition, although restoration can be carried out through large-scale earthwork in the event of loss of the railroad slope, it requires blocking trains, and the risk of accidents always exists for workers because manpower must be directly assigned for the railway slope repair. GCCMs are products made by mixing cement and dry mortar between geotextiles, among which Rapid Hardening Composite Mat (RHCM) is a GCCM for the protection of railroad slopes. The strength development of RHCM is faster than that of the existing GCCM; therefore, it can be used for emergency recovery in case of railroad slope loss. In addition, working with RHCM does not require large equipment, and maintenance after construction is easy compared with that using the existing slope protection method. In developed countries, GCCM products are commercialized and are applied in various fields such as slope protection and drainage lining. In Korea, however, bentonite mats using geotextiles and bentonite are widely used for water-blocking purposes, but there are only few cases where GCCM is applied. In addition, studies on the protective effect of GCCM are yet to be conducted to apply GCCM to railway slopes. In this study, numerical analysis was performed to realize the set purpose of the above research. In doing so, the physical properties of the RHCM were first obtained through the physical property test, and then, numerical analysis modeling was performed with reference to the actual railway construction site. The original ground, height of the embankment subgrade, gradient of the slope, and precipitation intensity were selected as the analysis conditions. Furthermore, the safety factor of the railroad slope, to which RHCM was applied, was derived under various conditions for comparative analysis. The result showed that the safety factor of slopes with RHCM increased by 42% on average, and even in the rainy season, the safety factor of slopes with RHCM increased by 39% on average compared with that of the slopes without RHCM application. It was found that the increase in the safety factor was higher in the dry season than in the rainy season, and the increase in the safety factor was found to be insignificant as the height of the embankment subgrade increased and the slope became steeper. and it became insignificant as the height of the embankment subgrade increases and the gradient of the slope increases, The results of this study are expected to be used as indicators to prove the effectiveness of RHCM for railway slope protection. As this study is a numerical analysis, additional verification of the effect of RHCM through field experiments is necessary in the future.
This study addresses the reinforcement effect of rapid hardening composite mat, developed as GCCM (Geosynthetic Concrete Composite Mat), for railway slope protection using numerical analysis methods. With the recent increase in extreme weather events due to global warming, such as torrential rain and typhoons, cases of loss of railway trackbed slopes are also increasing. Subsequently, not only is the safety of passengers using trains at risk, but economic losses are also increasing due to the rising cost of repairing damages. In addition, although restoration can be carried out through large-scale earthwork in the event of loss of the railroad slope, it requires blocking trains, and the risk of accidents always exists for workers because manpower must be directly assigned for the railway slope repair. GCCMs are products made by mixing cement and dry mortar between geotextiles, among which Rapid Hardening Composite Mat (RHCM) is a GCCM for the protection of railroad slopes. The strength development of RHCM is faster than that of the existing GCCM; therefore, it can be used for emergency recovery in case of railroad slope loss. In addition, working with RHCM does not require large equipment, and maintenance after construction is easy compared with that using the existing slope protection method. In developed countries, GCCM products are commercialized and are applied in various fields such as slope protection and drainage lining. In Korea, however, bentonite mats using geotextiles and bentonite are widely used for water-blocking purposes, but there are only few cases where GCCM is applied. In addition, studies on the protective effect of GCCM are yet to be conducted to apply GCCM to railway slopes. In this study, numerical analysis was performed to realize the set purpose of the above research. In doing so, the physical properties of the RHCM were first obtained through the physical property test, and then, numerical analysis modeling was performed with reference to the actual railway construction site. The original ground, height of the embankment subgrade, gradient of the slope, and precipitation intensity were selected as the analysis conditions. Furthermore, the safety factor of the railroad slope, to which RHCM was applied, was derived under various conditions for comparative analysis. The result showed that the safety factor of slopes with RHCM increased by 42% on average, and even in the rainy season, the safety factor of slopes with RHCM increased by 39% on average compared with that of the slopes without RHCM application. It was found that the increase in the safety factor was higher in the dry season than in the rainy season, and the increase in the safety factor was found to be insignificant as the height of the embankment subgrade increased and the slope became steeper. and it became insignificant as the height of the embankment subgrade increases and the gradient of the slope increases, The results of this study are expected to be used as indicators to prove the effectiveness of RHCM for railway slope protection. As this study is a numerical analysis, additional verification of the effect of RHCM through field experiments is necessary in the future.
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