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[국내논문] 유한차분해석을 통한 쏘일네일링 설치각도가 사면 보강효과에 미치는 영향
Influence of Soil Nailing Angle on Slope Reinforcement Effect by Finite Difference Analysis 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.29 no.8, 2013년, pp.27 - 36  

유광호 (수원대학교 토목공학과) ,  민경선 (수원대학교 토목공학과)

초록
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사면보강을 위한 쏘일네일링 설계 시 한계평형법을 기초로 하는 프로그램이 주로 사용되고 있다. 하지만 사용 프로그램들은 지반과 쏘일네일링의 상호작용을 제대로 반영하지 못하는 단점을 가지고 있어 이를 보완할 필요가 있다. 또한 경제적인 시공 및 설계를 위해 쏘일네일링 보강패턴에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 지반과 쏘일네일링의 상호작용이 고려되는 유한차분해석을 실시하여, 쏘일네일링의 보강효과를 비교 분석하였다. 그 결과 사면으로부터 네일까지의 각도가 $90^{\circ}$가 될 때 활동면이 최대로 커짐에 따라 최대안전율을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

LEM (Limit Equilibrium Method) based programs are commonly used for the designs of soil nailing as a slope reinforcement. However, there is a drawback that the interaction between ground and soil nailing is not properly reflected in those programs, which needs to be solved. For economical constructi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 사면에 쏘일네일링 보강 시 지반과 네일의 상호작용이 고려되는 유한차분해석을 실시하여 네일의 설치각도에 따른 보강효과를 비교・분석하고자 한다. 이를 위해 원호파괴가 발생되는 1:1.
  • 본 연구에서는 유한차분해석을 통한 쏘일네일링 설치각도의 변화에 대한 원호파괴 사면의 안정성 평가를 실시하였다. 이를 위해 경사가 1:1.
  • 본 연구에서는 유한차분해석을 통해 원호파괴 사면에 쏘일네일링 보강 시 설치각도가 보강효과에 미치는 영향을 비교하였다. 이를 위해 경사가 1:1.

가설 설정

  • 케이블과 관련된 물성은 문헌을 통해 쉽게 찾을 수 있으나 그라우트와 관련된 물성은 평가하기가 어렵다. 그라우트 고리는 완전 탄소성체로서 거동하는 것으로 가정한다. 상대전단변위(ut)의 결과로서 케이블의 단위길이 당 동원되는 전단력(Ft)은 그라우트의 전단강성(Kbond)과 관련된다.
  • MLTMA(2011)에 의하면 사면이 토사와 풍화암으로 이뤄져 있는 경우에는 지반조사 결과, 지형조건 및 배수조건 등을 종합적으로 고려하여 우기 시 지하수위를 설계자가 임의로 결정하도록 되어있다. 따라서 본 논문에서 우기 시의 지하수위는 가장 위험성이 높을 때인 지표면까지 차있는 만수위로 가정하였다.
  • 케이블 요소의 입력 물성치 중 그라우트의 점착강도는 식 (5)에 의하여 계산하여 적용하였으며, 이때의 그라우트의 일축압축강도는 Lee(2012)의 값을 이용하였다. 또한 그라우트의 점착강도 계산 시 파괴는 지반과 그라우트 사이에서 일어나는 것으로 가정하였다. 그리고 그라우트의 내부마찰각은 Bang et al.
  • 우기 시 해석을 위해 지반의 간극률을 고려하였으며, 지하수위는 MLTMA(2011) 기준에 의하면 대상사면이 토사로 구성된 경우에는 지반조사 결과 등을 종합적으로 고려하여 지하수위를 설계자가 임의로 결정할 수 있기 때문에 안정성이 가장 낮을 때인 만수위로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
절토사면의 붕괴의 원인은 무엇인가? 국토의 효율적인 개발을 위해 도로, 터널 등 각종 시설물의 건설이 점차 늘어남에 따라 대규모 절토사면의 조성이 요구되고 있다. 이러한 절토사면은 태풍, 강우 등의 원인으로 붕괴되어 인명피해와 재산피해가 늘어나고 있는 추세이다. 사면의 붕괴를 사전에 방지하기 위한 현장조사 및 해석방법, 예측기법, 사면안정공법 등에 관한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 이 중 사면 안정공법에 대한 관심이 증가되고 있다.
사면 안정공법에는 무엇이 있는가? 사면 안정공법은 크게 안전율을 유지하기 위한 보호 공법과 안전율을 증가시키기 위한 보강공법이 있다. 보호공법으로는 배수, 표면보호 등이 있으며, 보강공법으로는 억지말뚝, 앵커, 쏘일네일링, 옹벽 등이 있다.
사면 안정공법 중 보호공법에는 무엇이 있는가? 사면 안정공법은 크게 안전율을 유지하기 위한 보호 공법과 안전율을 증가시키기 위한 보강공법이 있다. 보호공법으로는 배수, 표면보호 등이 있으며, 보강공법으로는 억지말뚝, 앵커, 쏘일네일링, 옹벽 등이 있다. 이중 쏘일네일링 공법은 토사층에 보강하여 원지반의 전단강도를 증대시킴으로서 사면의 안정성을 증가시키는 공법으로 기존의 흙막이 가시설이나 절토사면에 주로 적용되고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Bang, C. S., Lee, J. S., Lee, H. U., and Go, D. C. (2003), "Numerical analysis of reinforcement effect with grouting method around rail tunnel", 2003 Fall Conference of the Korean Society for Railway, pp.579-584. 

  2. Eom, K. H. (2009), A study on slope-stabilizing effect of soil nailing in soil slopes, Chungang University, Graduate School of Construction Engineering, Master Thesis, 93p. 

  3. Itasca Consulting Group, Inc. (2005), Fast Lagrangian Analysis of Continua, Ver. 5.0, Itasca Consulting Group, Minnesota, USA. 

  4. Jang, Y. S. (2010), Soil Mechanics, Book Publisher CIR, 613p. 

  5. Lee, J. K. (2012), Applicability evaluation of reinforced ribs of shotcrete and cablebolts as tunnel supports, University of Suwon, Graduate School, Ph,D. Thesis, 165p. 

  6. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2011), Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs Enactment : Construction Work, Slope Design Criteria, 122p. 

  7. Mitchell, J. K. and Villet, W. C. B. (1987), "Reinforcement of earth slopes and embankment", National Cooperative Highway Research Program, Washington, pp.258-323. 

  8. Ortigao, J. A. R., Palmeira, E. M., and Zirlis, A. C. (1995), "Experience with soil nailing in Brazil", Geotechnical Engineering, Vol.113, No.2, pp.93-106. 

  9. Schlosser, F. (1982), "Behavior and design of soil nailing", Proceedings of the Symposium on Recent Development in Ground Improvement Techniques, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand, pp.399-413. 

  10. Stocker, M. F., Korber, G. W., Gassler, G., and Gudehus, G. (1979), "Soil nailing", International conference on soil reinforcement, Paris, Vol.2, pp.469-474. 

  11. St. John, C. M. and Van Dillen, D. E. (1983), "Rockbolts: a new numerical representation and its application in tunnel design in rock mechanics - theory - experiment - practice", Proceedings of the 24th U.S. Symposium on Rock Mechanics, Texas A&M University, pp.13-26. 

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