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포장층 두께와 교통하중 크기를 고려한 공동 발생 지반의 안정성 분석에 관한 수치해석
A Numerical Analysis on Stability Analysis of Cavity Ground considering Pavement Thickness and Traffic Load 원문보기

한국지반신소재학회논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.18 no.4, 2019년, pp.287 - 297  

유승경 (Dept. of Civil Engineering, Myongji College) ,  안희철 (School of Civil and Environmental Engineering, Chung-Ang Univ.) ,  김영호 (School of Civil and Environmental Engineering, Chung-Ang Univ.) ,  한중근 (School of Civil and Environmental Engineering, Urban Design and Study, Chung-Ang Univ.) ,  홍기권 (Institute of Technology Research and Development, Korea Engineering & Construction) ,  박정준 (Incheon Disaster Prevention Research Center, Incheon National University)

초록
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본 연구에서는 공동 발생 지반에 대한 안정성 분석을 목적으로 포장층 두께와 교통하중 크기를 고려한 일련의 유한요소 수치해석을 수행하였다. 본 수치해석 방법의 타당성 검증을 위해 선행된 수치해석 연구를 활용하여 공동 발생 지반의 역학적 거동을 모사하였으며, 기존의 현장계측 결과와 비교·분석하였다. 또한, 수치해석 결과로부터 지반의 간극비, 지표침하, 전단응력의 변화를 확인함으로써 전반적인 지반의 역학 거동을 확인할 수 있었으며, 본 연구에서 산정한 응력비 및 비파괴심도와 지표침하량의 관계를 이용하여 공동 발생 지반의 안전성을 분석하였다. 그 결과, 포장층 두께가 감소하고 교통하중 크기가 증가할수록 지표침하량의 증가와 함께 비파괴심도 및 지반의 전반적인 안정성은 감소함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, a series of finite element numerical analyzes were performed considering the pavement thickness and traffic load for the purpose of stability analysis on the cavity ground. In order to verify the validity of this numerical method, the previous numerical analysis was used to simulate t...

주제어

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 공동 발생 지반의 안정성을 분석하기 위해 포장층 두께와 교통하중 크기의 변화를 고려한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 수치해석 모델의 검증을 위해 선행연구(Park and Choi, 2019) 결과와 비교하였으며, 기존의 연구결과(You et al.
  • 본 논문에서는 지반의 한 요소에 대한 전단강도와 재하로 인해 발생 된 전단응력 값의 비를 응력비(SR: Stress Ratio)로 정의함으로써, 공동 생성에 의한 응력해방 및 교통하중 재하로 인한 응력 변화 양상, 지반의 파괴상태 도달 정도를 분석할 수 있도록 하였다. 응력비는 식 (10)과같이 나타낼 수 있으며, 이는 지반조건 및 하중조건에 따른 지반의 파괴상태를 판단하는데 중요한 지표라 할 수 있다.
  • 본 연구에서는 공동 발생 지반에 대하여 포장층 두께와 교통하중 크기를 고려한 지반의 안전성을 분석하기 위하여 일련의 수치해석을 수행하였다. Fig.
  • 본 연구에서는 공동 발생 지반의 안전성 분석을 위해포장층 두께와 교통하중 크기의 변화를 고려한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 매립심도, 공동직경을 고려하여 다양한 공동 발생 지반을 모사하였으며, 수치해석 결과를 바탕으로 응력비 및 안전율과 지표침하량 그리고 비파괴심도를 이용하여 지반의 전반적인 안정성을 판단하였다.
  • 본 연구에서는 공동 발생 지반의 역학적 거동을 모사하고 지반의 전반적인 안전성을 분석하기 위하여 PLAXIS 2D를 이용한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 수치해석에 적용된 물성 및 역학모델, 경계조건 등은 선행연구(Youet al.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수치해석 결과에서 확인할 수 있는 내용은? , 2019)를 활용하여 공동 발생 지반의 역학적 거동을 모사하였다. 수치해석 결과로부터 지반의 간극비, 지표침하, 전단응력의 변화를 확인함으로써 전반적인 지반의 역학 거동을 확인할 수 있었으며, 본 연구에서 산정한 응력비 및 비파괴심도와 지표침하량의 관계를 이용하여 공동 발생 지반의 안정성을 분석하였다. 
지반함몰의 주요 원인은? 최근 도심지에서 자주 발생하고 있는 지반함몰은 지중에서 발생된 공동이 주요 원인인 것으로 많은 연구를 통해 확인된 바 있다. 이러한 공동은 지반굴착, 지중매설관, 주변 지반의 다짐불량, 관거 파손 및 급격한 지하수 유동과 같은 지반의 안정성을 저해하는 원인자에 기인한다(Youet al.
지중에서 발생된 공동은 어떤 원인자에 기인하는가? 최근 도심지에서 자주 발생하고 있는 지반함몰은 지중에서 발생된 공동이 주요 원인인 것으로 많은 연구를 통해 확인된 바 있다. 이러한 공동은 지반굴착, 지중매설관, 주변 지반의 다짐불량, 관거 파손 및 급격한 지하수 유동과 같은 지반의 안정성을 저해하는 원인자에 기인한다(Youet al., 2019).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. Benz, T. (2007), Small-Strain Stiffness of Soils and its Numerical Consequences, Ph.D. Thesis, University of Stuttgart. 

  2. Jee, J. B. and Kim, J. W. (2000), "Surface Subsidence according to Progressive Collapse of Circular opening", Journal of Korean Society for Rock Mechanics, Vol.10, pp.33-44. 

  3. Kim, J. W. and Heo, S. (2016), "Stability Investigation of a Foundation Located above Limestone Cavities Using Scaled Model Tests", Tunnel and Underground Space of The Korean Society for Rock Mechanics, Vol.26, No.6, pp.493-507. 

  4. Kim, Y. H., Kim, H. B. and Park, S. W. (2018), "Influence of Saturation and Soil Density on the Ground Subsidence Using Distinct Element Method", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.34, No.8, pp.27-36. 

  5. Kuwano, R., Sato, M. and Sera, R. (2010), "Study on the detection of underground cavity and ground loosening for the prevention of ground cave-in accident", Japanese Geotechnical Journal, Vol.5, No.2, pp.219-229. 

  6. Lee, K. C., Park, J. H., Choi, B. H. and Kim, D. W. (2018), "Analysis of Influencing Factors on Cavity Collapse and Evaluation of the Existing Cavity Management System", Journal of Korean Geosynthetics Society, Vol.17, No.1, pp.45-54. 

  7. Mukunoki, T., Kumano, N. and Otani, J. (2012), "Image analysis of soil failure on defective underground pipe due to cyclic water supply and drainage using X-ray CT", Frontiers of Structural and Civil Engineering, Vol.6, No.2, pp.85-100. 

  8. Oh, D. W., Kong, S. M., Lee, D. Y., Yoo, Y. S. and Lee, Y. J. (2015), "Effects of Reinforced Pseudo-Plastic Backfill on the Behavior of Ground around Cavity Developed due to Sewer Leakage", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.16, No.12, pp.13-22. 

  9. Park, H. M. and Choi, Y. W. (2019), "Evaluation of Structural Capacity of Asphalt Pavement in Subsurface Cavity Sections using Falling Weight Deflectometer Backcalculation Method", International Journal of Highway Engineering, Vol.21, No.4, pp.19-25. 

  10. Schanz, T., Verrmeer, P. A. and Bonnier, P. G. (1999), "The hardening soil model: Formulation and verification", Beyond 2000 in computational geotechnics, Balkema, Rotterdam, pp.1-16. 

  11. Yoon, K. W., Lee, S. J., Park, Y. K., Lee, S. S., Lee, D. G. and Jeon, S. S. (2016), "Stability Analysis of Roadbed Associated with Groundwater Levels and Cavities in Adjacent to Urban Railways", 2016 Fall Conference Journal of The Korean Society for Railway, pp.986-991. 

  12. You, S. K., Ahn, H. C., Kim, Y. H., Han, J. G., Hong, G. G. and Park, J. J. (2019), "A Numerical Study on the Occurrence Scope of Underground Cavity and Relaxation Zone Considering Sewerage Damage Width and Soil Depth", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.35, No.1, pp.43-53. 

  13. You, S. K., Ahn, H. C., Kim, Y. H., Jeong, M. W., Han, J. G. and Hong, G. G. (2018), "The Effect of Soil Depth on Surface Settlement according to Occurrence of Underground Cavity", 2018 Fall Conference of the Korean Geosynthetics Society, pp.66-67. 

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