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초록
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압력식 쏘일네일링 공법은 지반에 네일을 삽입한 후 압력그라우팅을 수행하여 지반과 그라우팅 사이의 인발저항력 증가를 활용한 공법으로 원지반의 강도를 최대한 활용한 공법이다. 최근들어, 쏘일네일링 공법은 절취사면 보강이나 도심지 터파기 및 흙막이 구조물, 옹벽 보강 등 사면안정에 많이 시용된다. 하지만 압력식 쏘일네일링 공법은 그라우팅을 가압하여 주입함에 띠라 주입 시와 주입 후의 지반응력의 변화 양상에 매우 복잡하다. 따라서 압력식 쏘일네일링 공법에 의한 인발저항력의 증가양상을 파악하기가 매우 어렵기 때문에 대부분 경험적인 설계가 이루어 지고 있는 실정이다. 본 연구는 압력식 쏘일네일링 공법의 인발저항력의 증가를 이론적으로 규명하고 실내 및 현장 시힘을 바탕으로 비교하여 인발저항력을 예측히는데 그 목적이 있다. 본 논문에서는 인발저항력의 증가에 영향을 미치는 요소를 공벽에 작용히는 평균연직응력과 인발마찰계수의 증가로 규명하였다. 실내시험을 통해서 측정된 반경방향 변위를 본 논문에서 제안한 공팽창이론에 적용하여 팽창각을 산정하였다. 팽창각이 감소함에 따라 반경방향변위는 증가하고 주입압이 증가함에 따라 팽창각이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 현장인발시험을 통해서 측정한 인발저항력이 제안된 인발저항력과 거의 통일한 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Pressure grouting is a common technique in geotechnical engineering to increase the stiffness and strength of the ground mass and to fill boreholes or void space in a tunnel lining and so on. Recently, the pressure grouting has been applied to a soil-nailing system which is widely used to improve sl...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 가압에 의한 그라우팅과 지반 사이의 거동을 정확히 규명하기 어렵기 때문에 현재 정확한 설계가 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 압력 그라우팅에 따른 지반과 그라우팅사이의 거동특성을 규명하고 인발저항력을 이론적으로 규명하고자 한다.
  • 지반에 삽입된 보강재를 인발할 경우, 팽창각의 영향을 반영한인 발 마찰계수를 통해 인발저항력을 추정할 수 있다. 본 논문에서는 가압에 따른 주변 지반의 변위 및 압력 변화양상을 예측하기 위해 수정된 공팽창이론(Modified Cavity Expansion Theory)을 제안흐]였다. 공팽창 이론은 Bishop 등(1945), Hill(1950)이 금속 재료에 대해 연구하던 내용을 Gibson과 Anderson(1961)이 지반공학 분야에 도입하면서 지반 문제에 적용되기 시작하였다.
  • 본 시험은 압력식 쏘일네일링의 인발거동 특성을 파악하기 위해 현장에서 직접 시공 후 인발시험을 실시한 것으로, 압력식 및 중력식 쏘일네일링의 인발 저항력을 산정하고 인발저항력 발생기구 및 인발저항력의 이론식을 검증하기 위해 수행되었다. 시험은 부산과학지방산업단지 현장에서 풍화토에 대하여 실시하였으며, 쏘일네일링의 길이는 중력식의 경우 자유장 1.
  • 최근에는 Yu와 Houlsby(1991)에 의해 원형 및 구형의 공팽창 문제에서 소성 거동시 비 연합 유동 법칙을 적용한 Mohr-Coulomb 파괴 기준에 근거한 분석적 해법이 제시되었다. 본 절에서는 수정된 공 팽창이론을 제안하였으며, 응력과 변위를 산정하여 그라우팅의 주입압과 공팽창에 의한 반경방향 변위에 따른 팽창 각의 변화 양상을 판단하고자 한다.
  • 본 절에서는 압력식 쏘일네일링의 인발저항력 효과가 발휘되는 기구에 대해 고찰하고 이를 바탕으로 인발저항력을 산정하기 위한 이론식을 소개하였다. 그림 1 에 흙과 보강재의 인발저항 평가시 작용응력 개요도를 나타내었으며, 직경 D의 보강재가 흙 속에 묻혀 있는 상태에서 흙과 보강재간의 인발마찰계수(广)는 식 (1)과같이 계산된다.
  • 중요한 요소가 된다. 인발시의 팽창각은 가압 시의 팽창 각을 이용하여 예측할 수 있다는 가정하에 본 절에서는 탄소성영역을 구분하여 공팽창이론(Cavity Expansion Theory) 을 통해서 팽창각을 구하고자한다.
  • 1。로 나타나는 것을 알 수 있다. 하지만 공팽창으로 증가한 팽창 각이 인발시의 팽창각과 다를 수 있기 때문에 이에 대한검증을 실시하였다. 표 6은 현장시험에서 얻은 데이터를 이용해서 인발마찰계수를 역산한 값(인발시의 팽창 각)과 공팽창이론으로 구한 팽창각(공팽창시의 팽창각) 을 비교하여 검증하였다.
  • 하지만 본 논문에서는 압력식 쏘일네일링의 인발저항력을 이론적으로 검증하고자 하는 것이 목적이다. Wang과 Richwien(2002)은 지반과 보강재 사이의 인발거동을 규명하였으며, 인발저항력 증가 원인은 다일레이턴시 효과에 의한 것으로 판단하였다.

가설 설정

  • 여기서, 7는 전단변형률이다. 모래의 체적이 일정하다는 가정 하에서, 소성체적변형률과 탄성 체적변형률을 동일하다고 할 수 있다. 식 (3)에서 체적변형률은 보강재에 작용하는 평균 전단응력3), 전단탄성계수(G)와 팽창각3) 의 관계로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • 여기서, /*는 인발시에 지반과 보강 재간의 마찰계수, /는 직접전단시험에서 지반과 보강 재간의 마찰계수, 은 보강재의 벽면에 작용하는 평균연직응력이다(Wang과 Richwien(2002)). 본 논문에서는 압력식 쏘일네일링의 구근이 거칠고 지반내에서 전단이 일어난다고 가정하여 마찰계수(f)를 tan©로 정의한다.
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참고문헌 (13)

  1. 정경한, 박성원, 최항석, 이충원, 이인모 (2008), 가압 그라우팅 쏘일네일링의 인발저항력 증가 원인에 관한 연구, 한국지반공학회논문집, 제 24권 4호, pp.1-14 

  2. Bishop, R. F., Hill, R. and Mott, N. F. (1945), "Theory of indentation and hardness tests", Proceedings of the Physical Society, Vol.57, No.3, pp.147-159 

  3. Gibson, R. E. and Anderson, W. F. (1961), "In-situ measurement of soil properties with pressuremeter", Civil Engineering and Public Works Review, Vol.56, pp.615-618 

  4. Hill, R. (1950), "The mathematical theory of plasticity", Oxford University press 

  5. Ingold, T. S. (1982), "Reinforced earth", Thomas Telford Ltd, London 

  6. Milligan, G. W. E. and Tei, K. (1998), "The pull-out resistance of model soil nails", Soils and Foundations, Vol.38, No.2, pp. 179-190 

  7. O'Rourke, T. D., Druschel, S. J., and Netravali, A. N. (1990), "Shear strength characteristics of sand-polymer interface", Journal of Geotechnical Engineering, Vol.116, No.3, pp.451-469 

  8. Plumelle, C. (1979), "Etude exp $\acute{e}$ rimentale du comportement des tirants d''ancrage", Th $\acute{e}$ se de Docteur Ing $\acute{e}$ nieur de l'Universit $\acute{e}$ et Marie Curie, Paris 6 $\acute{e}$ me 

  9. Roscoe, K. H. (1970), "The influence of strains in soil mechanics", Geotechnique, Vol.20, No.2, pp.129-170 

  10. Vermeer, P. A. (1990), "The orientation of shear bands in biaxial 

  11. Vesic, A. S. (1972), "Expansion of cavities in infinite soil mass", Journal of Geotechnical Engineering Division, Vol.98, No.3, pp. 265-288 

  12. Yu, H. S. and Houlsby, G. T. (1991), "Finite cavity expansion in dilatant soils: loading analysis", Geotechnique, Vol.41, No.2, pp. 173-183 

  13. Wang, Z. and Richwien, W. (2002), "A study of soil-reinforcement interface friction", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.128, No.1, pp.92-94 

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