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문제 정의
- 본 연구는 상기 관련연구들의 연장선위에 있으며, 특히 기존 연구에서 다루지 않았던 단계별 굴착 깊이의 영향에 대해서 암반 및 절리 전단강도, 절리경사각을 달리 하면서 조사하였다. 본 연구의 결과는 향후 암반지층에서의 토압에 관한 관련정보를 유용하게 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 사용한 수치해석 접근방법은 기존 관련 연구(Son, 2013)에서 이미 구체적으로 설명하였지만 연구의 전반적인 이해를 위해 간략히 다시 언급하고자 한다. 본 연구에서는 암반블록 자체의 거동보다 절리의 거동에 의해 전체적인 거동이 지배되는 절리형성 암반지층을 고려하기 위해 개별요소법(DEM)에 근거한 해석을 수행하였다. 해석 프로그램은 UDEC(Universal Distinct Element Code, 2004)을 사용하였으며, 해석에 사용된 암반블록은 탄성체로 모델링하였으며, 절리면의 거동은 Coulomb Slip Model을 이용하여 모델링 하였다.
- 암반지층에 설치되는 굴착벽체에 발생하는 토압에 관하여 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 매개변수로는 단계별 굴착깊이, 암반종류 및 절리조건(절리강도, 절리경사각)을 고려하였으며, 각 해석경우에 발생된 토압과 Peck에 의해 제시된 토사지반에서의 경험토압을 비교분석 하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
- 다양한 매개변수 해석을 위해 암반블록의 종류를 경암, 연암, 풍화암으로 구분하였으며, 각 암반에 해당되는 절리 물성치는 양호, 보통, 불량에 해당되는 물성치를 부여하였다(Table 1 및 2 참조). 각 암반에 있어서 물성치를 포함하여 암반블록과 절리간의 수직 및 전단강성의 산정은 Son and Yoon(2011)에 자세히 제시되어 있으며, 암반블록과 벽체간의 수직 및 전단강성은 벽체의 종류 및 시공방법 등에 따라서 차이가 날 수도 있지만 대표적인 값을 측정하기 어려운 점이 있어 암반블록과 절리간의 강성과 동일하게 가정하였다. 또한, 절리면에서의 채움물질 등으로 인한 점착력은 없는 것으로 가정 하였다.
- 각 암반에 있어서 물성치를 포함하여 암반블록과 절리간의 수직 및 전단강성의 산정은 Son and Yoon(2011)에 자세히 제시되어 있으며, 암반블록과 벽체간의 수직 및 전단강성은 벽체의 종류 및 시공방법 등에 따라서 차이가 날 수도 있지만 대표적인 값을 측정하기 어려운 점이 있어 암반블록과 절리간의 강성과 동일하게 가정하였다. 또한, 절리면에서의 채움물질 등으로 인한 점착력은 없는 것으로 가정 하였다. 각 해석경우에 있어서 절리경사각(수평면에서 시계반대방향으로 측정)은 0°, 30°, 60°, 및 90°를 고려하였으며, 단계별 굴착깊이는 버팀대 설치위치 지점에서 3m, 4m, 및 5m를 각각 고려하였다(Fig.
- 4). 절리간격은 모든 경우에 있어서 1m로 가정하였다.
- 해석에서 굴착벽체 및 버팀대(strut)는 탄성체로 가정하였으며, 굴착벽체와 암반의 인터페이스에서의 거동은 Coulomb Slip Model을 이용하여 해석하였다. 최외각 Boundary에 대해선 변위구속을 통해 경계조건을 부여하였으며, Ko = 0.
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