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문제 정의
- Wang과 Richwien(2002)은 지반에 네일링을 삽입하고 인발하였을 때 지반과 그라우팅 사이의 거동을 이론 적으로 규명하였으며, 본 논문에서는 주면마찰이론에서 전단탄성계수(G)를 산정하여 지반과 그라우팅 사이의 전단변위를 규명하고자 한다. 산정된 전단탄성계수를 나타내면 식 (2)와 같다.
- 하지만 시공 후 지반과 그라우팅 사이의 전단변위(dskin)를 판단하기는 쉽지 않다. 그라우팅과 지반 사이의 전단변위는 지반과 시공조건에 따라 변화하기 때문에 본 논문에서는 이러한 조건을 변화시켜 가며, 이론과 현장시험을 통해서 지반과 쏘일네일링 사이의 전단거동 특성을 연구하고자 한다.
- 하지만 지반과 그라우팅 사이의 하중-변위 곡선은 지반의 종류와 시공방법에 따라서 크게 달라진다. 따라서 본 절에서는 지반과 그라우팅 사이의 하중-변위곡선을 이론적으로 산정하고자 한다.
- 본 논문에서는 지반과 쏘일네일링 사이의 전단거동을 규명하기 위해서 이론적 검증 및 현장 인발시험을 실시하였다. 지반 및 시공 조건을 변화 시켜가며 지반과 그라우팅 사이의 순 하중-변위 곡선을 산정하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 기존의 연구 및 설계를 보완하기 위해서 지반과 그라우팅 사이의 전단거동에 대해서 연구하였다. 주면마찰이론을 통해서 전단변위와 전단탄성계수간의 상관관계를 파악하였다.
가설 설정
- 인발시 지반과 쏘일네일링 사이의 강성계수는 비선형 거동을 보이게 된다. 따라서 강성계수를 판단하기 위해서 항복시점까지의 기울기를 선형으로 가정하여 강성계수를 산정하였다. 붕적토에서의 인발시험 결과는 Fig.
- 또한 인발시험에서는 철근만을 인발하게 되며, 그라우트체는 전면부에서 빠져나오기 때문에 그라우트체의 변형은 지반과 그라우트체 사이의 인발력에 영향을 주게 된다. 따라서 본 논문에서는 그라우트체의 변형은 없다고 가정하였다. 본 논문에서는 주면마찰이론을 통해서 지반과 그라우팅 사이의 하중-변위곡선을 산정하고 이를 현장시험 데이터와 비교 분석하였다.
- 따라서 쏘일네일링의 보강 효과를 보기 위해 Table 3에서 보는 것과 같이 전단탄성계수를 나타내는 기울기와 극한 주면마찰하중을 각 지반 및 시공 조건에 따라 비교해 보았다. 본 논문에서는 전단탄성계수를 선형으로 산정하지 않고 이론식을 통해서 비선형으로 산정하였지만, Table 3에서는 항복하중까지 전단탄성계수를 선형으로 가정하여 기울기를 산정하여 보았다. 먼저, 압력식 쏘일네일링의 효과를 보게 되면 전단탄성계수를 나타내는 기울기를 중력식 쏘일네일링과 비교해 보면 붕적토에서 약 77.
- 따라서 인발시험을 통해 측정한 하중-변위곡선에서 보강재의 하중-변위 곡선을 빼게 되면 지반과 그라우팅 사이의 순 하중-변위 곡선을 산정할 수 있다. 본 논문에서는 한국도로공사(2003)에서 제시한 그라우팅의 부착력이 본 논문에서 인발하고자 하는 하중보다 매우 크다는 것을 감안하여 철근과 그라우팅 사이의 상대변위는 없다고 가정하였다. 또한 인발시험에서는 철근만을 인발하게 되며, 그라우트체는 전면부에서 빠져나오기 때문에 그라우트체의 변형은 지반과 그라우트체 사이의 인발력에 영향을 주게 된다.
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