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압력식 쏘일네일링의 인발저항력 증가: 이론적 검증

Pullout Resistance Increase in Soil-Nailing with Pressurized Grouting: Verification of Theoretical Solution

한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회, 2009 Mar. 27, 2009년, pp.419 - 433  

서형준 (고려대학교 건축.사회환경공학부) ,  박성원 ((주)도담이앤씨 기술연구소) ,  정경한 ((주)도담이앤씨 기술연구소) ,  최항석 (고려대학교 건축.사회환경공학부) ,  이인모 (고려대학교 건축.사회환경공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Pressure grouting is a common technique in geotechnical engineering to increase the stiffness and strength of the ground mass and to fill boreholes or void space in a tunnel lining and so on. Recently, the pressure grouting has been applied to a soil-nailing system which is widely used to improve sl...

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문제 정의

  • 하지만 가압에 의한 그라우팅과 지반사이의 거동을 정확히 규명하기 어렵기 때문에 현재 정확한 설계가 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 압력그라우팅에 따른 지반과 그라우팅사이의 거동특성을 규명하고 인발저항력을 이론적으로 규명하고자 한다.
  • 본 시험은 압력식 쏘일네일링의 인발거동 특성을 파악하기 위해 현장에서 직접 시공 후 인발시험을 실시한 것으로, 압력식 및 중력식 쏘일네일링의 인발저항력을 산정하고 인발저항력 발생기구 및 인발저항력의 이론식을 검증하기 위해 수행되었다. 시험은 부산과학지방산업단지 현장에서 풍화토에 대하여 실시하였으며, 쏘일네일링의 길이는 중력식의 경우 자유장 1.
  • 최근에는 Yu와 Houlsby(1991)에 의해 원형 및 구형의 공팽창 문제에서 소성 거동시 비연합 유동법칙을 적용한 Mohr-Coulomb 파괴 기준에 근거한 분석적 해법이 제시되었다. 본 절에서는 수정된 공팽창이론을 통해서 응력과 변위를 산정하여, 그라우팅의 주입압과 공팽창에 의한 반경방향 변위에 따른 팽창각의 변화 양상을 판단하고자 한다.
  • 본 절에서는 압력식 그라우팅 쏘일네일링의 인발저항력 효과가 발휘되는 기구에 대해 고찰하고 해석결과의 적정성을 검토하기로 한다. 그림 1에 흙과 보강재의 인발저항 평가시 작용응력 개요도를 나타내었으며, 직경 D의 보강재가 흙 속에 묻혀 있는 상태에서 흙과 보강재간의 인발마찰계수(f*)는 식 (1)과 같이 계산된다.
  • 식 (8)을 이용해서 인발마찰계수를 구하려고 하면 팽창각이 중요한 요소가된다. 인발시의 팽창각은 가압시의 팽창각을 이용하여 예측할 수 있다는 가정하에 본 절에서는 탄소성영역을 구분하여 공팽창이론(Cavity Expansion Theory)을 통해서 팽창각을 구하고자한다.
  • 3°로 나타나는 것을 알 수 있다. 하지만 공팽창으로 증가한 팽창각이 인발시의 팽창각과 다를 수 있기 때문에 이에 대한 검증을 실시하였다. 표 6은 현장시험에서 얻은 데이터를 이용해서 인발마찰계수를 역산한 값과 공팽창이론으로 구한 팽창각을 비교하여 검증하였다.

가설 설정

  • 모래의 체적이 일정하다는 가정 하에서, 소성체적변형률과 탄성 체적변형률을 동일하다고 할 수 있다. 식 (3)애서 체적변형률은 보강재에 작용하는 평균 전단응력(τ), 전단탄성계수(G)와 팽창각(ψ)의 관계로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
쏘일네일링 공법이란? 쏘일네일링 공법은 지반에 네일을 삽입한 후 그라우팅을 수행하여 지반과 일체화함으로써 원지반의 전단저항력 및 네일의 인발저항력을 활용한 보강공법이다. 압력식 쏘일네일링 공법은 지반 보강의 대표적인 공법 중 하나이며, 최근에 사면 안정 공법으로 널리 적용되고 있다.
본 논문에서 압력그라우팅에 따른 지반과 그라우팅 사이의 거동 특성을 규명하고 인발 저항력을 이론적으로 규명하고자 하는 이유는? 압력식 쏘일네일링 공법은 지반 보강의 대표적인 공법 중 하나이며, 최근에 사면 안정 공법으로 널리 적용되고 있다. 하지만 가압에 의한 그라우팅과 지반사이의 거동을 정확히 규명하기 어렵기 때문에 현재 정확한 설계가 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 압력그라우팅에 따른 지반과 그라우팅사이의 거동특성을 규명하고 인발저항력을 이론적으로 규명하고자 한다.
팽창각의 변화를 산정하기 위해 필요한 것은? 본 논문에서는 위의 공팽창이론을 바탕으로 수정된 공팽창이론을 제시하여 탄소성영역의 응력 및 변위해석을 수행하였으며, 공팽창에 따른 반경방향 변위를 산정할 수 있었다. 따라서 압력 그라우팅에 따른 주입압과 공팽창에 의한 반경방향 변위가 주어질 경우 팽창각의 변화를 산정할 수 있다.
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