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문제 정의
- (4) 본 연구에서는 케이블의 실용성을 보다 높이고자 사면안정공법으로의 적용가능성을 현장시험, 수치해석 등을 통해 알아보았다. 그러나 본 연구에서 수행된 결과는 아직 제한적인 단계이며 재료의 특성 등 검토할 분야 역시 많아 추후 세분화된 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
- 강선을 이용하고 있는 보강공법은 이미 cable bolt라는 이름으로 널리 소개되어 왔지만, 국내에서의 사용실적은 극히 드문 실정이고, 국외에서도 광산 등과 같이 비교적 작은 단면의 지지를 위해 사용하고 있는 실정이다 이에 본 연구에서는 외국에서 널리 사용되고 있는 케이블 볼트를 보다 구조적으로 안정하고 실용할 수 있도록 개발한 보강공법을 소개하고자 한다.
- 본 연구에서는 외국에서 널리 사용되고 있는 케이블 볼트를 보다 구조적으로 안정하고 실용할 수 있도록 개발한 보강공법을 소개하고 터널지보재로서의 적용성과 쏘일네일로의 사용가능 여부를 평가하였으며 각각의 거동을 현장시험과 수치해석으로 검토하였다. 본 연구를 통해 얻어진 주요내용을 요약, 정리하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 이와 같은 기본구성에 더욱 보강효과를 더욱 크게 하기 위하여 프리스트레스를 도입할 수 있는 방안을 고안하였다. 프리스트레스를 도입하는 경우에는 보강효과 뿐만 아니라 변위 억제에도 더욱 효과적으로 할 수 있을 것으로 예상되어, 본 연구에서는 보강재의 두부부분에 쐐기형태의 정착체와 하중의 손실을 더욱 방지할 수 있는 정착체를 고안하였다.
- 본 연구에서는 제안한 케이블을 이용하여 사면 및 터널의 보강재로서의 적용가능성을 평가하고자 유한차분 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 사면보강공법에 보편적으로 적용되는 쏘일네일과 락볼트를 대상으로 수행하였으며, 이형철근 대신에 케이블을 적용하는 경우의 지반과 보강재의 거동을 중점적으로 평가하였다.
- 본 연구에서는 제안한 케이블을 이용한 보강공법의 적용성을 평가하고자 임의의 터널 현장에서 인발시험을 수행하였다. 현장시험이 수행된 현장은 도로개설 터널현장으로 NATM이 적용되고 있는 병설터널 현장이다.
- 본 연구에서는 터널에서 사용되고 있는 락볼트 재료인 이형철근 대신에 PC강선을 이용하는 경우에 대하여 터널지보재로서의 적용성을 살펴보았으며, 표준지보패턴 1~5type의 경우에 대해서 이형철근 대신에 케이블을 이용하는 경우에 대하여 그 적용가능여부를 살펴보았다.
- 사면보강용 재료는 강선과 이형철근을 이용하는 경우가 대부분이며, 쏘일네일 및 락볼트는 이형철근을 주로 보강재로 사용하고 있어 원자재 값의 상승에 더욱 민감할 수밖에 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 사면용 보강재로 사용하는 이형철근 대신에 앵커에서 널리 사용하고 있는 강선을 이용한 사면보강 공법을 제안하고자 한다.
- 케이블의 락볼트 적용 가능여부를 평가하기 위하여 본 연구에서는 쏘일네일과 동일하게 터널지보재에 사용되는 락볼트에 케이블을 이용하는 경우에 대해 그 적용 가능여부를 수치해석기법을 이용하여 평가하였다. 사면과 동일하게 임의 터널단면을 이용하여 보강재인 이형철근 대신에 케이블을 이용하는 방법으로 적용 가능여부를 확인하였다.
- 본 연구에서는 이와 같은 기본구성에 더욱 보강효과를 더욱 크게 하기 위하여 프리스트레스를 도입할 수 있는 방안을 고안하였다. 프리스트레스를 도입하는 경우에는 보강효과 뿐만 아니라 변위 억제에도 더욱 효과적으로 할 수 있을 것으로 예상되어, 본 연구에서는 보강재의 두부부분에 쐐기형태의 정착체와 하중의 손실을 더욱 방지할 수 있는 정착체를 고안하였다. 본 연구에서 고안한 정착체의 모식도는 그림 5에 나타내 었다.
가설 설정
- 수치해석은 임의 사면을 대상으로 수행하였으며, 동일한 대표 단면에 일반 쏘일네일과 본 연구에서 제안하는 케이블을 이용하는 경우의 수평변위, 안전율 및 변위벡터 분포 등을 중점적으로 검토하였다. 케이블을 이용하는 경우에는 본 연구에서 제안한 바와 같이 프리스트레스 도입이 가능한 정착부를 이용하는 것으로 가정하여 프리스트레스를 도입함으로써 실제 케이블을 이용하는 경우의 거동을 최대한 모사하고자 하였다.
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