초록 ▼

도심지의 인구집중 현상으로 인해 고층빌딩 및 지하철시설 건설을 위한 대단면 대심도 지하굴착공사가 인구밀집 도심지역에서 빈번히 이루어지고 있다.지하굴착공사에서는 굴착벽면의 안정을 확보하고 주변지반의 거동을 억제하기 위해 굴착이전에 흙막이벽이 설치되고 굴착이 진행됨에 따라서 지지구조계가 설치된다. 따라서 인구가 밀집된 도심지에서의 부적절한 흙막이벽체의 설계 및 시공은 주변 구조물에 대한 구조적인 손상은 물론 나아가 인명 및 재산 피해등 국가산업경제에 막대한 영향을 미치게 된다.이러한 관점에서 안전하고 경제적인 도심 지

도심지의 인구집중 현상으로 인해 고층빌딩 및 지하철시설 건설을 위한 대단면 대심도 지하굴착공사가 인구밀집 도심지역에서 빈번히 이루어지고 있다.지하굴착공사에서는 굴착벽면의 안정을 확보하고 주변지반의 거동을 억제하기 위해 굴착이전에 흙막이벽이 설치되고 굴착이 진행됨에 따라서 지지구조계가 설치된다. 따라서 인구가 밀집된 도심지에서의 부적절한 흙막이벽체의 설계 및 시공은 주변 구조물에 대한 구조적인 손상은 물론 나아가 인명 및 재산 피해등 국가산업경제에 막대한 영향을 미치게 된다.이러한 관점에서 안전하고 경제적인 도심 지하굴착 설계 및 시공을 위해서는 지하굴착으로인한 주변지반의 거동 예측기법이 필수적이라 하겠으나 아직 이렇다할 근접시공개념에 입각한 주변지반 거동 예측기법은 존재하지 않고 있는 실정이어서, 국내지반 및 시공조건에 고려된 흙막이벽체 및 주변지반의 거동을 예측할 수 있는 기법의 개발이 절실히 요구되고 있다.이러한 관점에서 본 연구에서는 도심지 깊은굴착에 관한 체계적인 연구의 일환으로 버팀보 또는 앵커지지식 흙막이 벽체를 사용하는 깊은굴착을 대상으로 계측자료 분석, 유한요소해석 및 모형실험을 통해 지하굴착에 따른 흙막이벽체 및 주변지반의 거동 예측기법을 개발하고 국내 지반조건에 적합한 흙막이벽체 겉보기토압 분포를 제시하는 등 깊은굴착에 관한 종합적이고 체계적인 연구를 수행하였다. 먼저 1차년도에는 기존의 현장계측자료를 수집·분석하여 흙막이벽체의 수평변위 및 겉보기토압에 관한 역학적 거동 메카니즘을 분석하고 그 결과를 토대로 국내 지반조건이 고려된 흙막이벽체 최대수평변위 평가식 및 겉보기토압을 제시하였다. 또한 2차년도에는 지반굴착 및 흙막이벽체 시공과정을 효율적으로 모사하고 전?후처리 기능이 극대화된 2차원 유한요소해석 프로그램을 개발하여 현장계측자료및 실내모형실험 결과와의 비교를 통해 검증과정을 마친 후 개발된 프로그램과 실내모형실험을 이용하여 설계변수에 대한 매개변수 변환연구를 수행하였다. 이 과정에서 유한요소해석에 있어서의 흙막이벽체 및 벽체/지반 상호작용 모델링, 그리고 앵커의 모델링 등에 대한 모델링 기준을 확립하는 연구를 수행하였다. 또한 매개변수 연구결과를 분석하여 각설계변수에 벽체 및 지반의 변위에 관한 데이터 베이스를 구축하고 이를 토대로 각 영향인자가 흙막이벽체 및 주변지반의 거동에 미치는 영향을 정성?정량적으로 분석하였다. 구축된 데이터베이스에 대한 다중회귀분석을 통해 시공조건에 따라 흙막이벽체의 최대수평변위를 예측할 수 있는 반경험적 모델을 개발하였다.이와 같은 연구결과는 우리 나라 현장조건에서의 흙막이벽체 거동 메카니즘을 이해하는데 필요한 기초적인 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단되며, 깊은굴착에 따른 흙막이벽체의 수평변위를 예측할 수 있는 수단으로서 매우 유용하게 사용될 수 있어 주변지반 움직임의 최소화가 필수적인 도심지 지하굴착문제의 안전하고 경제적인 설계를 가능하게 할 것이다.

Abstract ▼

Due to rapid growth in urban development numerous deepexcavation projects for high-rise buildings and subway lines are being executed andmore projects are scheduled in the future. During excavation, earth retaining wallsystem is constructed in order to provide stability and minimiz

Due to rapid growth in urban development numerous deepexcavation projects for high-rise buildings and subway lines are being executed andmore projects are scheduled in the future. During excavation, earth retaining wallsystem is constructed in order to provide stability and minimize movement of theadjacent ground. Obviously improper design of earth retaining wall system constructedin urban area may not only impose serious structural damage to adjacent structures butalso lead to loss of life in extreme cases. Therefore, in order to construct a safe andeconomical earth retaining wall system a consideration must be given to wall andadjacent ground movements for a given wall system during design phase. The currentdesign methodology used in practice, however, does not specifically account for theground movement, and therefore there is an urgent need for development of such adesign methodology.An in-depth study on deep excavation has been conducted in order to develop aground movement prediction method due to deep excavation and to determine designearth pressure distributions suitable for ground condition in Korea using measured data,model tests as well as finite element analysis. In first year, the measured data werecollected and analyzed to investigate the ground movement mechanism and apparentearth pressure distributions. Based on the results, design earth pressure distributionsfor strutted and anchored walls were suggested. In second year, a two dimensionalfinite element analysis program was developed and validated against measured data andthe results of model test. Using the developed program, a study on finite elementmodeling of deep excavation was conducted. Furthermore, a parametric study wasperformed on deep excavation using the developed program and model tests in attemptto form a data base for ground movements due to deep excavation. Using the database, a semi-empirical equation for predicting deep excavation induced maximum walldisplacement was then developed.The findings from this study can provide a useful information on overall behaviorof in-situ wall during deep excavation. Furthermore, the developed semi-empiricalequation can be used as quantitative means for predicting the in-situ wall movementduring deep excavation and will enable a safer and more economical design of deepexcavation.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 깊은 굴착문제에 관한 연구 동향...8
• 3. 현장계측 자료 분석...12
• 4. 실내모형실험...16
• 5. 깊은 굴착의 유한요소해석...21
• 6. 깊은 굴착시 벽체 및 주변지반 거동 예측기법 개발...32
• 7. 결론...37
• 인용문헌...38
• 연구수행관련 논문발표목록서...40
• 자체평가서...41