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문제 정의
- 따라서 FRP 재료를 이용한 지반보강 공법을 국내의 토목분야에 적용하기 위한 목적으로 본 연구에서는 다음과 같은 요소기술연구를 수행하였다. 먼저, 효용성을 보다 극대화시키기 위하여 FRP 보강재의 구조적 특성에 대한 수치해석을 수행하였다.
- 국외에서 개발된 FRP 보강재의 단면 형상은 일반적으로 3개의 판상형 보강재를 사용하고 있으나, 이는 조립 후의 단면이 비교적 크며, 그라우트 복합체의 구조적 기능을 고려할 때 다소 개선의 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 판상형 보강재의 형상을 변화시켜 보강효과 및 시공성을 높일 수 있도록 등각곡선형(표준형)과 특수곡선 형을 개발하였고, 여러 가지 특성들을 상호 비교·검토하여 보았다.
- 연약한 충적토층이나 토사를 포함한 풍화암층에서의 터널굴착시 지하수 흐름을 차단하고, 지반의 지지력을 향상시키기 위한 목적으로 FRP 보강형 다단 그라우팅 공법의 적용성 검토를 수행한 결과는 다음과 같다.
가설 설정
- 불연속면(HJM)을 고려한 모델의 물성치는 실제 현장 자료를 구할 수 없었기 때문에 기존의 수치해석 연구논문에 적용되었던 물성치를 사용하였고, 불연속면의 방향은 약 45°각도로 FRP 복합체를 관통하도록 모델링하였다. 본 해석대상의 영역선정은 천공경을 중심으로 좌·우· 상·하 각각 천공경의 2.5배로 설정하였고, FRP 부재가 지표면에서 40 m 하부의 풍화암 지역에 위치하는 것으로 가정하였다.
- 본 해석의 대상 모델인 FRP 복합체는 그림 3에 나타낸 바와 같고, FRP 부재는 중심으로부터 29 mm 거리에 위치하고 있고, 주입재의 물성영역은 FRP 부재의 형상별 천공 경과 동일한 Φ100mm로 가정하였다.
- 해석대상의 지반은 굴착 후 지지력이 급격하게 저하되는 풍화암으로 가정하고, 한국건설기술연구원(1998)에서 제안한 풍화암의 일반적인 물성치를 적용하였다. 그리고 보강형 FRP의 물성치는 한국건자재시험소에 의뢰한 시험성적 결과(탄성계수)를 사용하였으며, 표 3에는 입력 물성치들을 나타내었다.
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