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[국내논문] 시멘트 계 재료를 사용한 녹생토의 내구성 및 사면 안정성 평가
Evaluation of Durability and Slope Stability of Green Soil using Cementitious Materials 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.5, 2018년, pp.45 - 53  

김일순 (강릉원주대학교 토목공학과) ,  최윤석 (한국건설생활환경시험연구원 융합기술본부) ,  양은익 (강릉원주대학교 토목공학과)

초록
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다양한 사면 안정 공법 중 식물의 생육을 기반으로 하는 녹생토 공법의 경우, 환경적인 측면에서는 유리하지만 급경사지나 암반 사면에 시공시 내구성 및 사면 안정성이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시멘트 계 재료를 사용하여 부착강도를 확보하고 ECG를 첨가하여 식생환경을 개선한 녹생토를 개발하였으며, 내구성 및 사면 안정성 등을 평가하여 암반 식생 기반재로서의 사용 가능성을 검토하였다. 실험 결과, 개발 녹생토의 점착력내부 마찰각은 현장 녹화토 보다 높게 측정되어 현장 시공성에 문제가 없을 것으로 판단된다. 토양 경도는 26 mm 수준으로 식물의 가장 좋은 생육조건인 18~23 mm를 약간 상회하였으며, 건조수축은 약 3%의 수축률을 나타내어 녹생토의 내구성에 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단된다. 사면 부착력을 평가하기 위한 강우강도 모사 실험 결과 모든 사면에서 붕괴는 발생하지 않았으며, 사면이 급경사일수록 강우에 의한 손상은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 녹생토는 내구성 및 사면 안정성이 우수하여 암반 사면에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Among the various slope stabilization methods, the green soil method based on the growth of plants is advantageous to the environment, but the durability and slope stability are insufficient when the green soil method is applied to a steep slope and rock slope sites. Therefore, in this study, green ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 고흡수성 폴리머는 자체 무게의 500배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질이며, 본 연구에서는 고흡수성 폴리머를 사용하여 녹생토의 수분 흡수율을 증가시키고자 하였다
  • 녹생토는 특성상 내부에 수분을 함유하고 있어야 하고, 식물의 발아 및 생장에 필요한 수분을 공급해 줄 수 있어야 한다. 따라서 수분 소모 및 증발에 의한 건조수축이 개발 녹생토에 균열 및 손상을 줄 것이라 예상되어 본 실험을 실시하였다. 그러나 측정 결과 약 3% 정도의 적은 수축률을 나타냈으며, 실제 타설 조건에서의 마찰 영향을 고려해도 건조수축으로 인한 큰 손상은 없을 것으로 판단된다.
  • 본 연구에서는 시멘트 계 재료를 사용하여 부착강도를 확보하고 ECG(Eco Clean Cement Grout)를 첨가하여 식생 환경을 개선한 녹생토를 개발하고, 내구성 및 사면 안정성 등을 평가하여 암반 식생 기반재로서의 사용 가능성을 검토해 보았다.
  • 일반적으로 시멘트 계열의 결합제는 수화반응이 진행되면서 필연적으로 체적변화를 일으키며, 수화반응 완료 후 남은 자유수의 증발로 인해 건조수축을 일으킨다. 이러한 개발 녹생토의 수축 특성을 알아보기 위하여, 건조 수축을 측정하였다. 건조수축의 경우 온도 20 ℃, 습도 60% 인 항온 항습 조건에서 양생시키며 측정하였다.
  • 녹생토의 결합재 및 경화재는 강알칼리성이므로 식생의 생육을 위해서는 pH를 조절해야 한다. 이에 본 연구에서는 황산알루미늄(Al2(SO4)3)과 인산암모늄((NH4)2HPO4)을 이용하여 개발 녹생토의 pH를 적정 수준으로 조절하고자 하였다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공사로 조성된 인공 사면의 단점은? 우리나라의 경우 공사로 조성된 인공 사면은 식생의 생육 기반이 양호하지 못하고 자연 복원력만으로 복원되기 힘들며 장기간이 소요된다. 또한 기존의 사면용 녹생토를 사용한 식생의 경우, 건조수축에 따른 표면 탈락으로 장기 부착 능력이 저조하게 발현되며, 우천 시 강우강도가 높을 경우 사면의 세굴 및 훼손에 대한 내구성 및 안정성이 열악한 실정이다.
우리나라에서 대규모 비탈면의 훼손 현상이 매우 심각한 이유는? 우리나라는 국토의 70%가 산지로 이루어져 있으며, 각종 도로의 개설, 주택단지 및 산업단지, 신도시 건설등의 조성 및 개발에 따라 전국적으로 대규모 건설 현장이 발생되고 있다. 이로 인해 대규모 비탈면의 훼손 현상이 매우 심각한 실정이다.
비탈면 훼손의 단점은? 이로 인해 대규모 비탈면의 훼손 현상이 매우 심각한 실정이다. 이러한 비탈면 훼손은 대부분 산림과 인접한 도로 경계부에서 생겨나 강하고 이질적인 경관을 연출하게 되며, 비탈면을 방치하게 되면 침식 및 붕괴 현상을 수반한 추가적인 파괴가 발생하게 된다[1]. 
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참고문헌 (17)

  1. J. C. Jeon, "A Study on Vegetation and Shear Strength Characteristics of Green Soil According to Mixing Ratio of Soil Stabilizer", Master's dissertations, Kyungpook National University, Department of Civil Engineering, June, 2015. 

  2. K. H. Kim, Y. T. Kim, S. H. Lee, "A Study on Slope Reinforcing Effects Using Soil Stabilizer", Journal of Korean Geotechnical Society, vol. 26, no. 10, pp. 5-14, 2010. 

  3. S. W. Oh, J. C. Jeon, D. G. Kim, H. H. Lee, Y. C. Kwon, "Shear Strength and Erosion Resistance Characteristics of Stabilized Green Soils", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, vol. 16, no. 12, pp. 45-52, 2015. DOI: https://doi.org/10.14481/jkges.2015.16.12.45 

  4. S. Y. Seong, E. C. Shin, "Evaluation of Erosion Resistance Capability with Adhesive Soil Seeding Media", J. Korean Geosynthetics Society, vol. 14, no. 20, pp. 71-79, 2015. DOI: https://doi.org/10.12814/jkgss.2015.14.2.071 

  5. B. J. Lee, H. S. Heo, J. H. Noh, Y. I. Jang, "The Verification of Green Soil Material Characteristics For Slope Protection", Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol. 7, no. 6, pp. 681-692, 2017. DOI: https://doi.org/10.14257/AJMAHS.2017.06.15 

  6. S. H. Kil, "Evaluating Erosion Risk of Revegetated Cutslope with Seed Spraying", J. Korean Society of Environmental Restoration Technology, vol. 19, no. 6, pp. 63-76, 2016. DOI: https://doi.org/10.13087/kosert.2016.19.6.63 

  7. B. T. Lee, C. M. Park, "Effects of Seed Coating and Molding on Seed Germination and Seeding Growth of Rehabilitating Plants in Forest Road Slopes", Korean Society of Environment and Ecology, vol. 20, no. 4, pp. 436-447, 2006. 

  8. E. I. Yang, S. Y. Choi, Y. S. Choi, I. S. Kim, Y. G. Kim, "A Study on Material Characteristics of Field Applied Green Slope Soil for Development of Vegetation Shotcrete using Mineral Additive", Proceeding of Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, vol. 20, no. 2, pp. 457-458, 2016. 

  9. E. I. Yang, S. Y. Choi, Y. S. Choi, I. S. Kim, Y. G. Kim, "Effects of Moisture Content of Fertilizer on the Properties of Green Slope Soil using Mineral Additives", Proceeding of Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, vol. 21, no. 1, pp. 322-323, 2017. 

  10. I. S. Kim, S. Y. Choi, Y. G. Kim, Y. S. Choi, E. I. Yang, "Evaluation of Slope Adhesion Force of Green Slope Soil by Rainfall Intensity Simulation", Proceeding of Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, vol. 21, no. 2, pp. 309-310, 2017. 

  11. I. S. Kim, Y. G. Kim, E. I. Yang, J. S. Choi, Y. S. Choi, "A Study on Vegetation Environment of Artificial Soil with Cement-based Material", Proceeding of Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, vol. 20, no. 1, pp. 597-598, 2016. 

  12. I. S. Kim, Y. S. Choi, Y. G. Kim, J. S. Choi, E. I. Yang, "Analysis of Heavy Metal Content in Artificial Soil mixed with Cement Based Material", Proceeding of Korea Concrete Institute, vol. 28, no. 2, pp. 535-536, 2016. 

  13. S. Y. Choi, K. M. Cha, I. S. Kim, Y. S. Choi, E. I. Yang, "A Study on Material Characteristics of Green Slope Soil for Application to Vegetation Shotcrete using Mineral Additive", Proceeding of Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, vol. 20, no. 1, pp. 550-551, 2016. 

  14. M.O.L.I.T., "Guidelines for Design and Construction of Road Slope Greening Works", Ministry of Land, Infrastructure and Transport, pp. 79-81, 2009. 

  15. KS F 2343, "Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions", Korean Agency for Technology and Standards, pp. 1-10, 2017. 

  16. Y. S. Kim, D. M. Kim, "Characteristics of Friction Angles between the Nak-dong River Sand and Construction Materials by Direct Shear Test", Journal of the Korean geotechnical society, vol. 25, no. 4, pp. 105-112, 2009. 

  17. Das, Braja M., Sobhan, Khaled, Principles of geotechnical engineering, Eighth Edition, Cengage Learning, pp. 429-437, 2012. 

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