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문제 정의
- 본 연구에서는 국내 강우특성과 뒷채움재 투수특성이 보강토옹벽의 거동에 미치는 영향을 분석하고자 국내의 보강토옹벽 설계기준에 맞게 모델링 후 강우특성을 반영하여 침투해석 및 유한요소해석을 연계하여 실시하였다. 강우특성 및 뒷채움재 투수특성에 따라 해석된 결과를 분석하여 강우특성과 뒷채움재 투수특성을 고려한 보강토옹벽의 적절한 설계기준의 기초자료 를 제공하는데 목적이 있다.
- 본 연구에서는 강우시 보강토옹벽의 거동해석과 관련하여 기존해석의 미흡함을 보완하기 위해, 불포화사면 해석과 관련하여 신뢰성이 검증된 확률-강우강도개념을 도입한 수치 해석을 실시하였다. 또한, 유한요소법을 사용하는 수치해석 프로그램으로 해석을 수행하여 보강토 옹벽의 전체 안전율 산정은 물론, 시간에 따른 응력분포 및 변위량을 분석하였다.
- 본 연구에서는 강우시 불포화토의 매개변수인 점착력, 내부마찰각, 체적함수비, 뒷채움재의 투수계수, 강우강도 등의 요인 중 강우특성과 뒷채움재의 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 MIDAS GTS 프로그램으로 수치해석을 수행하였다. 뒷채움재의 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동해석을 수행하기 위해 김영상 등[5], 정상섬 등[8]의 연구를 바탕으로 100년 빈도의 Talbot형 확률강우강도 식에 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간을 적용하여 강우종료 후 100일이 경과할 때까지 추가적인 침투해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 국내 강우특성과 뒷채움재 투수특성이 보강토옹벽의 거동에 미치는 영향을 분석하고자 국내의 보강토옹벽 설계기준에 맞게 모델링 후 강우특성을 반영하여 침투해석 및 유한요소해석을 연계하여 실시하였다. 강우특성 및 뒷채움재 투수특성에 따라 해석된 결과를 분석하여 강우특성과 뒷채움재 투수특성을 고려한 보강토옹벽의 적절한 설계기준의 기초자료 를 제공하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 강우시 뒷채움재의 투수특성에 따라 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 강우강도는 100년 빈도의 Talbot형 확률강우강도식에 대해 각각 48시간, 24시간, 96시간(각각 2880분, 1440분, 5760분)의 강우재현기간을 적용하였으며 투수특성 조건은 포화투수계수(ks)와 강우강도(I)의 비(ks/I)를 1/100, 1/1, 5/1, 10/1, 100/1, 1000/1의 비율로 구분하여 수치해석에 적용하였다. 강우강도(I)에 따른 포화투수계수(ks)의 변화가 보강토옹벽의 배면간극수압, 벽체발생변위, 옹벽의 안전율 변화에 어떤 영향을 미치는지 수치해석결과를 분석하였다. 표 1과 표 2는 본 연구에서 수행한 강우조건의 모사방법과 강우재현기간별 산정된 강우강도에 대한 포화투수 계수 비(ks/I)에 따른 수치해석 조건을 나타내고 있다.
- 강우시 뒷채움재의 투수특성에 따라 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 강우강도는 100년 빈도의 Talbot형 확률강우강도식에 대해 각각 48시간, 24시간, 96시간(각각 2880분, 1440분, 5760분)의 강우재현기간을 적용하였으며 투수특성 조건은 포화투수계수(ks)와 강우강도(I)의 비(ks/I)를 1/100, 1/1, 5/1, 10/1, 100/1, 1000/1의 비율로 구분하여 수치해석에 적용하였다. 강우강도(I)에 따른 포화투수계수(ks)의 변화가 보강토옹벽의 배면간극수압, 벽체발생변위, 옹벽의 안전율 변화에 어떤 영향을 미치는지 수치해석결과를 분석하였다.
- 또한, 유한요소법을 사용하는 수치해석 프로그램으로 해석을 수행하여 보강토 옹벽의 전체 안전율 산정은 물론, 시간에 따른 응력분포 및 변위량을 분석하였다. 강우시 사면의 거동에 영향을 미치는 매개변수 중 가장큰 영향을 미치는 투수계수가 실제로 보강토옹벽의 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 뒷채움재의 투수계수에 대한 강우강도의 비(ks/I)를 변수로 입력하여 투수특성 대한 안정 해석을 실시하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 강우시 불포화토의 매개변수인 점착력, 내부마찰각, 체적함수비, 뒷채움재의 투수계수, 강우강도 등의 요인 중 강우특성과 뒷채움재의 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 MIDAS GTS 프로그램으로 수치해석을 수행하였다. 뒷채움재의 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동해석을 수행하기 위해 김영상 등[5], 정상섬 등[8]의 연구를 바탕으로 100년 빈도의 Talbot형 확률강우강도 식에 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간을 적용하여 강우종료 후 100일이 경과할 때까지 추가적인 침투해석을 수행하였다. 또한, 김상규와 김영묵 [4]의 연구를 참고하여 포화투수계수(ks)와 강우강도(I)의 비에 따라 수치해석을 실시한 후 시간에 따른 간극수압의 변화와 전면벽체의 발생변위 및 옹벽의 전체안전율 등 보강토옹벽의 거동특성을 분석하였다.
- 보강토옹벽의 상부에 강우조건을 모사함에 있어서 상부 전반에 걸쳐 면유동(Surface flux) 조건을 통해 강우조건을 모사하였다. 또한 모사된 강우의 침투방향 설정을 위해 보강토옹벽의 하부에 절점유동(Nodal flux) 조건을 모사하였다. 침투해석을 수행하는 과정에서 강우는 각각의 강우재현기간(24hr, 48hr, 96hr)동안 지속되는 것으로 옹벽상부에 모사하였다.
- 또한, 강우가 불포화 사면안정성에 미치는 영향을 연구하기 위해 Cai 등[12]의 연구를 참고하여 강우가 지속되는 동안 보강토옹벽배면의 간극수압, 전면벽체의 발생변위, 옹벽 전체의 안전율뿐만 아니라 강우재현 후 강우침투로 인한 사면의 안정성과 변위발생, 강우발생 시간에 따른 간극수압의 변화 등을 분석하기 위해 강우재현 종료 후 100일 경과 시까지 시간 변화에 따른 추가적인 침투해석을 수행하였다. 표 3은 본 연구에서 시간경과에 따른 보강토옹벽배면의 간극수압변화를 분석하고자 강우초기부터 침투해석단계로 구분한 시간변화를 나타내고 있다.
- 뒷채움재의 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동해석을 수행하기 위해 김영상 등[5], 정상섬 등[8]의 연구를 바탕으로 100년 빈도의 Talbot형 확률강우강도 식에 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간을 적용하여 강우종료 후 100일이 경과할 때까지 추가적인 침투해석을 수행하였다. 또한, 김상규와 김영묵 [4]의 연구를 참고하여 포화투수계수(ks)와 강우강도(I)의 비에 따라 수치해석을 실시한 후 시간에 따른 간극수압의 변화와 전면벽체의 발생변위 및 옹벽의 전체안전율 등 보강토옹벽의 거동특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 강우시 보강토옹벽의 거동해석과 관련하여 기존해석의 미흡함을 보완하기 위해, 불포화사면 해석과 관련하여 신뢰성이 검증된 확률-강우강도개념을 도입한 수치 해석을 실시하였다. 또한, 유한요소법을 사용하는 수치해석 프로그램으로 해석을 수행하여 보강토 옹벽의 전체 안전율 산정은 물론, 시간에 따른 응력분포 및 변위량을 분석하였다. 강우시 사면의 거동에 영향을 미치는 매개변수 중 가장큰 영향을 미치는 투수계수가 실제로 보강토옹벽의 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 뒷채움재의 투수계수에 대한 강우강도의 비(ks/I)를 변수로 입력하여 투수특성 대한 안정 해석을 실시하였다.
- 보강토옹벽의 해석모델링에 있어 지반은 4절점 평면요소를 적용하였으며 경계조건의 설정에 있어서 하부기초지반의 측면 경계면을 고려하여 경계조건을 지정하였다. 보강토옹벽의 상부에 강우조건을 모사함에 있어서 상부 전반에 걸쳐 면유동(Surface flux) 조건을 통해 강우조건을 모사하였다. 또한 모사된 강우의 침투방향 설정을 위해 보강토옹벽의 하부에 절점유동(Nodal flux) 조건을 모사하였다.
- 그림 3은 유한요소해석에 적용된 최종단계의 보강토옹벽의 해석단면을 나타내고 있으며, 그림 4는 대상 보강토옹벽의 부정류 침투해석 시 적용한 유한 요소모델링 단면을 보여주고 있다. 보강토옹벽의 해석모델링에 있어 지반은 4절점 평면요소를 적용하였으며 경계조건의 설정에 있어서 하부기초지반의 측면 경계면을 고려하여 경계조건을 지정하였다. 보강토옹벽의 상부에 강우조건을 모사함에 있어서 상부 전반에 걸쳐 면유동(Surface flux) 조건을 통해 강우조건을 모사하였다.
- 또한 모사된 강우의 침투방향 설정을 위해 보강토옹벽의 하부에 절점유동(Nodal flux) 조건을 모사하였다. 침투해석을 수행하는 과정에서 강우는 각각의 강우재현기간(24hr, 48hr, 96hr)동안 지속되는 것으로 옹벽상부에 모사하였다.
대상 데이터
- 수치해석에 사용된 MIDAS GTS는 투수함수의 종류가 한정되어 있으므로, 국내의 보강토옹벽 설계기준에서 크게 벗어나지 않는 뒷채움재의 불포화함수특성에 관한 실험을 수행한 유사한 사례에 대한 선행연구(임성윤, 류태진[7])를 통해 얻은 경험계수를 수치해석에 활용하였다. 그림 2에서 나타낸 바와 같이 투수함수 데이터에 사용된 경험계수 a, n과 함수비 함수 데이터에 사용된 a, n, m은 보강토옹벽 뒷채움재로 널리 활용되는 화강풍화토에 대한 선행 연구 데이터를 적용하였다.
- 본 연구에서 적용된 보강토옹벽의 해석단면은 한국도로공사설계기준[2]에 따라 옹벽높이는 6m, 보강토 전면블록은 높이0.6m, 두께 0.4m이고, 보강재의 포설길이는 옹벽높이의 0.7에 해당하는 4.2m로 모델링 하였다. 그림 3은 유한요소해석에 적용된 최종단계의 보강토옹벽의 해석단면을 나타내고 있으며, 그림 4는 대상 보강토옹벽의 부정류 침투해석 시 적용한 유한 요소모델링 단면을 보여주고 있다.
이론/모형
- 보강토옹벽의 블록, 뒷채움재, 보강재, 원지반 등 재료에 따른 모델과 해석에 적용된 물성 및 매개변수는 표 4에 제시한 바와 같다. 본 연구의 해석에 적용된 물성 및 매개변수는 한국 도로공사의 고속도로 건설공사 보강토옹벽 설계 기준[2], 이진욱 등[13] 및 권호현 등에 의한 선행연구를 참고하여 결정하였다.
- 수치해석에 사용된 MIDAS GTS는 투수함수의 종류가 한정되어 있으므로, 국내의 보강토옹벽 설계기준에서 크게 벗어나지 않는 뒷채움재의 불포화함수특성에 관한 실험을 수행한 유사한 사례에 대한 선행연구(임성윤, 류태진[7])를 통해 얻은 경험계수를 수치해석에 활용하였다. 그림 2에서 나타낸 바와 같이 투수함수 데이터에 사용된 경험계수 a, n과 함수비 함수 데이터에 사용된 a, n, m은 보강토옹벽 뒷채움재로 널리 활용되는 화강풍화토에 대한 선행 연구 데이터를 적용하였다.
성능/효과
- (1) 강우에 따른 최대발생간극수압은 강우재현기간(24시간, 48시간, 96시간)이 길수록 즉, 강우강도가 작을수록 작은 값으로 나타났으며 강우재현기간 24시간의 경우 강우강도가 크고 배면 뒷채움재의 투수계수도 커 상대적으로 강우재현기간이 긴 48시간, 96시간 조건보다 간극수압이 크게 발생되어 집중강우가 보강토옹벽의 거동 및 안정성에 더 큰 영향을 줄 것으로 판단되었다.
- (2) 시간이 경과함에 따라 옹벽배면의 간극수압이 전체적으로 감소하나 옹벽하부에서 3.0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간의 경우 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)의 조건에서 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 강우재현기간 96시간의 경우 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간에서와는 달리 뒷채움재의 투수계수에 상관없이 유사한 값으로 나타났다.
- (3) 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간의 모든 조건에서 강우 강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에 따라 뒷채움재의 투수계수가 커질수록 최대발생변위가 감소하는 것으로 나타났으며 국내강우특성을 고려할 때 보강토옹벽 전면벽체의 수평변위 허용기준을 만족하기 위해서는 뒷채움재의 투수계수가 최소 1.28 × 10-5m/sec 보다 큰 재료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
- (4) 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간의 모든 조건에서 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에 따라 투수계수의 값이 증가함에 따라 보강토옹벽의 전체안전율이 점차 증가하는 경향을 보였으며 국내강우특성을 고려할 때 보강토옹벽의 전체활동에 대해 안정을 만족하기 위해서는 뒷채움재의 투수계수가 최소 2.56×10-5m/sec 보다 큰 재료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
- 재현강우강도보다 뒷채움재의 투수성이 더 큰 Case3~6의 경우 간극수압발생 분포가 거의 유사한 경향을 보였다. 강우 발생 후 2주 경과 이후의 간극수압의 변화를 살펴보면 시간이 경과함에 따라 옹벽배면의 간극수압이 전체적으로 감소하나 옹벽하부에서 3.0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류 하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case1의 경우 가장 큰 값으로 나타났다.
- 재현강우강도보다 뒷채움재의 투수성이 더 큰 Case3~6의 경우 간극수압발생 분포가 거의 유사한 경향을 보였다. 강우 발생 후 2주 경과 이후의 간극수압의 변화를 살펴보면 시간이 경과함에 따라 옹벽배면의 간극수압이 전체적으로 감소하나 옹벽하부에서 3.0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류 하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case1의 경우 가장 큰 값으로 나타났다.
- 110m로 나타났다. 강우 재현기간 24시간, 48시간 조건에서와 동일하게 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에 따라 뒷채움재의 투수계수가 커질수록 최대발생변위가 감소 하는 것으로 나타났다. Case15~18의 뒷채움재 투수계수가 1.
- 107m로 나타났다. 강우강도에 대한 포화 투수계수 비(ks/I)에 따라 뒷채움재의 투수계수가 커질수록 최대발생변위가 감소하는 것으로 나타났다. Case5~6의 뒷채움재 투수계수가 5.
- 재현강우강도보다 뒷채움재의 투수성이 더 큰 Case3~6의 경우 간극수압발생 분포가 거의 유사한 경향을 보였다. 강우 발생 후 2주 경과 이후의 간극수압의 변화를 살펴보면 시간이 경과함에 따라 옹벽배면의 간극수압이 전체적으로 감소하나 옹벽하부에서 3.0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류 하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case1의 경우 가장 큰 값으로 나타났다.
- 강우에 따른 최대발생간극수압은 강우재현기간(24시간, 48시간, 96시간)이 길수록 즉, 강우강도가 작을수록 작은 값으로 나타났다. 강우재현기간 24시간의 경우 강우강도가 크고 배면 뒷채움재의 투수계수도 커 상대적으로 강우재현기간이 긴 48시간, 96시간 조건보다 간극수압이 크게 발생되어 집중강우가 보강토옹벽의 거동 및 안정성에 더 큰 영향을 줄 것으로 판단되었다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 24시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 9시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 24시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다. 집중강우 를 모사한 Case1의 경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 간극수압의 크기가 작게 나타났다.
- 107m로 나타났다. 강우재현기간 24시간 조건에서와 동일하게 강우강도에 대한 포화투수계수비(ks/I)에 따라 뒷채움재의 투수계수가 커질수록 최대발생 변위가 감소하는 것으로 나타났다. Case9~12의 뒷채움재 투수계수가 1.
- 강우재현기간 경과부터 간극수압은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다. 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간 모든 조건에서 집중강우를 모사한 Case1, Case7, Case12의 경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 발생 간극수압의 크기가 작게 나타났다.
- 강우에 따른 최대발생간극수압은 강우재현기간(24시간, 48시간, 96시간)이 길수록 즉, 강우강도가 작을수록 작은 값으로 나타났다. 강우재현기간 24시간의 경우 강우강도가 크고 배면 뒷채움재의 투수계수도 커 상대적으로 강우재현기간이 긴 48시간, 96시간 조건보다 간극수압이 크게 발생되어 집중강우가 보강토옹벽의 거동 및 안정성에 더 큰 영향을 줄 것으로 판단되었다. 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 모든 강우조건 및 투수조건에서 강우재현시작부터 강우재현기간까지는 점차 증가하다 일정 시간이 경과하면 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압의 발생이 서서히 진행되는 경향을 보였다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 48시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 9시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 48시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다. 집중강우를 모사한 Case7의경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 간극수압의 크기가 작게 나타났다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 96시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 24시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 96시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다. 집중강우를 모사한 Case13의 경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 간극수압의 크기가 작게 나타났다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 모든 강우조건 및 투수조건에서 강우재현시작부터 강우재현기간까지는 점차 증가하다 일정 시간이 경과하면 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압의 발생이 서서히 진행되는 경향을 보였다. 강우재현기간 경과부터 간극수압은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다. 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간 모든 조건에서 집중강우를 모사한 Case1, Case7, Case12의 경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 발생 간극수압의 크기가 작게 나타났다.
- [10]의 경우 전체안전율을 계산하지 않고 거동해석에 그쳐 유한요소해석법의 해석 능력을 충분하게 활용하지 못하는 단점이 있었다. 결과적으로, 한계평형해석은 지반의 파괴 에만 중점을 둔 해석인데 비해 유한요소해석에서는 지반내의 응력상태, 변형양상을 알 수 있는 동시에 파괴에 이르기까지의 국소적인 항복영역의 진행과정과 전체 안정성을 파악할 수 있는 장점이 있다. 그림 1은 침투-유한요소해석에 의한 사면안정해석의 개념도를 나타낸다.
- 따라서, 국내강우 특성을 고려할 때 보강토옹벽 전면 벽체의 수평변위 허용기준을 만족하기 위해서는 뒷채움재의 투수계수가 최소 1.28 × 10-5m/sec 보다 큰 재료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
- 따라서, 국내강우특성을 고려할 때 보강토옹벽의 전체활동에 대해 안정을 만족하기 위해서는 뒷 채움재의 투수계수가 최소 2.56 × 10-5m/sec 보다 큰 재료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
- 또한, 강우재현기간 96시간 조건에서는 뒷채움재 투수계수가 1.28 × 10-5m/sec 보다 큰 경우에 보강토옹벽의 수평변위 허용기준을 만족하여 안정한 것으로 나타났다.
- 또한, 강우재현기간 96시간 조건에서는 뒷채움재 투수계수가 2.57 ×10-8m/sec 보다 큰 경우에 우기시 허용기준안전율 만족하여 안정한 것으로 나타났다.
- 발생한 최대변위를 살펴보면 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간의 모든 조건에서 강우 강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에 따라 뒷채움재의 투수계수가 커질수록 최대발생변위가 감소하는 것으로 나타났다. 보강토옹벽 전면벽체의 최대발생변위는 강우재현기간 24시간 조건에서 뒷채움재 투수계수가 5.
- 보강토옹벽 전면벽체의 최대발생변위는 강우재현기간 24시간 조건에서 뒷채움재 투수계수가 5.12 × 10-4m/sec 보다 큰 경우에 보강토옹벽의 수평변위 허용기준(0.02H = 0.12m)내로 산정되어 안정한 것으로 나타났으며 강우재현기간 48시간 조건 에서는 뒷채움재 투수계수가 1.81 × 10-5m/sec 보다 큰 경우에 안정한 것으로 나타났다.
- 보강토옹벽의 전체안전율은 강우재현기간 24시간 조건에서 뒷채움재 투수계수가 2.56 × 10-5m/sec 보다 큰 경우에는 우기시 허용기준안전율 보다 상회하여 안정한 것으로 나타났으며 강우재현기간 48시간 조건에서는 뒷채움재 투수계수가 3.63 ×10-8m/sec 보다 큰 경우에 안정한 것으로 나타났다.
- 0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간의 경우 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)의 조건에서 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 강우재현기간 96시간의 경우 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간에서와는 달리 뒷채움재의 투수계수에 상관없이 유사한 값으로 나타났다. 이는 상대적으로 강우강도 및 투수계수가 작고 강우지속 시간의 길어서 유사한 잔류간극수압이 나타나는 것으로 판단되었다.
- 0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간의 경우 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)의 조건에서 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히, 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case7과 Case14의 경우 가장 큰 값으로 나타났다. 그러나 강우재현기간 96시간의 경우 잔류간극수압은 강우재현기간 24시간, 48시간에서와는 달리 뒷 채움재의 투수계수에 상관없이 유사한 값으로 나타났다.
- 0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류 하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case1의 경우 가장 큰 값으로 나타났다.
- 0m에서는 100일이 경과해도 일부 간극수압이 소산되지 않고 잔류하고 있는 것으로 나타났다. 잔류간극수압은 뒷채움재의 투수계수가 작을수록 크게 나타났고 특히 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작은 Case7의 경우 가장 큰 값으로 나타났다.
- 집중강우 를 모사한 Case1의 경우 뒷채움재의 투수능력이 강우강도보다 작아 지표유출로 인한 강우초기에 간극수압의 크기가 작게 나타났다. 재현강우강도보다 뒷채움재의 투수성이 더 큰 Case3~6의 경우 간극수압발생 분포가 거의 유사한 경향을 보였다. 강우 발생 후 2주 경과 이후의 간극수압의 변화를 살펴보면 시간이 경과함에 따라 옹벽배면의 간극수압이 전체적으로 감소하나 옹벽하부에서 3.
- 전체안전율의 해석결과를 살펴보면 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에서 투수계수의 값이 증가함에 따라 전체 안전율이 점차 증가하는 경향을 보였다. Case3~6의 뒷채움재 투수계수가 2.
- 전체안전율의 해석결과를 살펴보면 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에서 투수계수의 값이 증가함에 따라 전체 안전율이 점차 증가하는 경향을 보였다. Case3~6의 뒷채움재 투수계수가 2.
- 전체안전율의 해석결과를 살펴보면 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간의 모든 조건에서 강우강도에 대한 포화투수계수 비(ks/I)에 따라 투수계수의 값이 증가함에 따라 보강토옹벽의 전체안전율이 점차 증가하는 경향을 보였다. 보강토옹벽의 전체안전율은 강우재현기간 24시간 조건에서 뒷채움재 투수계수가 2.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 24시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 9시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 24시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 48시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 9시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 48시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다.
- 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간 경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 강우재현시작부터 강우재현기간 96시간까지는 모든 Case에서 점차 증가하다 24시간 경과부터 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압이 감소하는 경향을 보였다. 강우재현기간 96시간 경과부터 간극수압 은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다.
- 강우재현기간 24시간의 경우 강우강도가 크고 배면 뒷채움재의 투수계수도 커 상대적으로 강우재현기간이 긴 48시간, 96시간 조건보다 간극수압이 크게 발생되어 집중강우가 보강토옹벽의 거동 및 안정성에 더 큰 영향을 줄 것으로 판단되었다. 투수특성조건에 따른 간극수압의 변화와 각 Case별 시간경과에 따른 보강토옹벽 배면의 간극수압의 변화양상을 살펴보면, 모든 강우조건 및 투수조건에서 강우재현시작부터 강우재현기간까지는 점차 증가하다 일정 시간이 경과하면 일정 값에 수렴하는 양상을 보였으며 또한, 옹벽 하부로 갈수록 간극수압의 발생이 서서히 진행되는 경향을 보였다. 강우재현기간 경과부터 간극수압은 점차 감소하는 경향을 보였으며 옹벽상부의 감소율이 더 큰 경향으로 나타났다.
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