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지하수위 저하에 따른 고속철도 토공노반 침하특성에 관한 연구
A Study on Settlement Characteristics of Earthwork Subgrade with Lowering the Groundwater in High-speed Railway 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.31 no.5, 2015년, pp.67 - 74  

김영하 (서울과학기술대학교 철도전문대학원) ,  엄기영 (한국철도기술연구원 고속철도인프라연구단) ,  한상재 ((주)지구환경전문가그룹) ,  박용걸 (서울과학기술대학교 철도전문대학원) ,  정재현 ((주)지구환경전문가그룹)

초록
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지하수위 하강에 따른 침하량은 1차 압밀 침하량에 비해 비교적 작기 때문에 잔류침하량 산정시 별도로 고려하지 않는다. 그러나 고속철도 콘크리트 궤도에서의 허용잔류침하량은 30mm로 작기 때문에 예기치 못한 과도한 지하수위 하강으로 인하여 허용잔류침하량을 초과할 수 있다. 본 연구에서는 응력-간극수압 유한요소 해석을 통하여 지하수위 변동에 따른 침하 영향을 분석하여 해석결과와 실측자료를 비교하였다. 그 결과 허용잔류침하량을 만족하기 위한 탄성계수 범위를 제시 하였으며 설계 시 지하수위 저하 영향이 반영되는 것이 타당하다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Unlike the primary consolidation settlement, the settlement of ground water lowering is not considered separately because of relatively small residual settlement. But the allowed residual settlement (30 mm) of the concrete track in the high-speed railway may be exceeded due to unexpected excessive g...

주제어

#Groundwater   #Elastic modulus   #Settlement   #High-speed railway  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Table 3과 같이 철도설계기준(2011)에서 규정하고 있는 사질토 원지반의 연약지반 판정기준 N≤10가 허용잔류침하량를 만족하기 위하여 수위 하강에 따른 원지반의 탄성계수 범위 및 최소 요구 N치를 연구하고자 한다.

가설 설정

  • 지하수위 하강에 의한 침하 영향을 해석하기 위하여 호남고속철도의 표준단면을 이용하였다. Fig. 1에서와 같이 토공 노반 시공시 1차 압밀은 종료 여부 확인하고 6개월 이상 방치 후 토공 노반 상단에 콘크리트 궤도를 타설 하기 때문에 1차 압밀 종료 후 지하수위가 하강된 것으로 가정하였다. 또한 본 논문에서는 순수 지하수위 변동에 의한 침하영향 분석을 목적으로 하기 때문에 2차 압밀 침하 및 열차 반복하중에 의한 소성침하도 배제하였다.
  • 설계조건은 Table 1과 같이 허용잔류침하량을 30mm로 하였다. 잔류침하량은 콘크리트 구조물이 타설되는 시점 이후부터의 침하량으로 가정하였다. 노반-궤도 인수인계 직후부터 콘크리트 타설 직전까지의 침하는 HSB(Hydraulic Stabilized Base) 타설 두께를 조절함으로써 보정된다.
  • 3과 같다. 최초 40일 동안 12m 지하수위가 선형적으로 하강하고 10일 동안 지하수위 변화가 없는 후 30일 동안 9m 상승하는 것으로 가정하였다. 이와 같이 가정한 이유는 봄 가뭄과 모내기가 시작되는 5월경부터 7월까지 약 90일 동안 지하수위 하강이 매년 반복하기 때문이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지하수위 하강에 따른 침하량은 잔류침하량 산정시 별도로 고려하지 않는 이유는? 지하수위 하강에 따른 침하량은 1차 압밀 침하량에 비해 비교적 작기 때문에 잔류침하량 산정시 별도로 고려하지 않는다. 그러나 고속철도 콘크리트 궤도에서의 허용잔류침하량은 30mm로 작기 때문에 예기치 못한 과도한 지하수위 하강으로 인하여 허용잔류침하량을 초과할 수 있다.
침하가 큰 구간에 대해서는 보수･보강공사가 필요한 이유는? 레일 상단에서의 유지보수 고저차는 13mm로써 토공노반의 허용 침하량 30mm에 비해 더 엄격하다. 궤도와 토공 노반과의 허용 침하 기준 차이는 레일 체결장치 고저조절패드를 이용하여 조정할 수 있으나 패드는 주기적으로 교체를 하여야 하기 때문에 침하에 대하여 근본적인 대책은 아니다. 따라서 침하가 큰 구간에 대해서는 보수･보강공사가 필요하다.
예기치 못한 과도한 지하수위 하강으로 인하여 허용잔류침하량을 초과할 수 있는 이유는? 지하수위 하강에 따른 침하량은 1차 압밀 침하량에 비해 비교적 작기 때문에 잔류침하량 산정시 별도로 고려하지 않는다. 그러나 고속철도 콘크리트 궤도에서의 허용잔류침하량은 30mm로 작기 때문에 예기치 못한 과도한 지하수위 하강으로 인하여 허용잔류침하량을 초과할 수 있다. 본 연구에서는 응력-간극수압 유한요소 해석을 통하여 지하수위 변동에 따른 침하 영향을 분석하여 해석결과와 실측자료를 비교하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Ministry of Land, Infrastructure and Transport, "Railway Design Criterion", 2011. 

  2. Lee, M.S., Lee, I.W., and Lee, K.M. (2014), "Embankment Immediate Settlement Analysis of Stress and Pore Pressure by Fluctuations of Ground Water Level", 2014 Autumn Conference of the Korean Society for Railway, pp.1249-1254. 

  3. Kerh, T., Hu, Y.G., and Wu, C.H. (2003), "Estimation of Consolidation Settlement Caused by Groundwater Drawdown Using Artificial Neural Networks", Advances in Engineering Software, Vol.34, No.9, pp. 559-568 

    상세보기 crossref

  4. Choi, C.Y. (2009), "Development of the Integrated Automation Software Development of Railroad Roadbed FEM Analysis & Design", Railroad track and structure, No.209, pp.41-47. 

  5. Choi, C.Y., Choi, W.I, Han, S.J., and Jung, J.H. (2013), "Development of Design Method for Reinforced Roadbed", Railroad track and structure, Journal of the Korean Geotechnical Society Vol.9, No.9, pp.55-69. 

  6. Choi, C.Y., Mok, Y.J., and Shin, E.C (2008), "A Study of Design Standards and Technology to Estimate Optimum Thickness of Earth Roadbeds", Korea Railroad Research Institute. 

  7. Korea rail network authority, "KR CODE 2012", 2012. 

  8. Bowles, J.E. (1977), "Foundation Analysis and Design", 2nd ed., Mcgraw-Hill, New York. 

  9. DeBeer, E.E. (1965), "Bearing Capacity and Settlement of Shallow Foundations on Sand, Lecture No. 3, Proceedings of the Symposium on Bearing Capacity and Settlement of Foundations, Duke University, pp.15-33. 

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