보강토에서의 투수성과 보강재길이(배수거리)의 영향에 대한 수치해석

Numerical Analysis on Effect of Permeability and Reinforcement Length (Drainage Path) in Reinforced Soil

투수성이 낮은 흙에서 과잉간극수압은 빨리 소산되지 못하므로 유효응력을 감소시키게 되며, 이는 보강토 옹벽에서 보강재와 흙 사이의 인터페이스 전단강도를 감소시키는 결과를 가져온다. 이러한 조건에서는 간극수압의 소산속도가 매우 중요하며, 이는 벽체의 크기, 뒤채움 흙의 투수성 그리고 보강재의 길이 등에 의해 영향을 받는다. 본 논문에서는 이러한 영향요소의 효과를 조사하기 위하여 유한요소해석을 실시하였고, 그 결과 투수계수 $10^{-3}cm/sec$ 이하부터는 간극수압 소산시간이 점차 증가하기 시작함을 알 수 있었다. 간극수압 소산시간의 증가는 유효응력의 감소를 의미하여 보강재 인발력의 감소로 이어질 것이며, 이는 본 논문에서 수행된 수치해석으로 확인되었다. 또한, 보강재의 길이가 길수록 간극수압 소산시간이 더 많이 필요한 것으로 나타났는데 이는 배수거리의 증가에 기인한다.

Excess pore pressures in low permeability soils may not dissipate quickly enough and decrease the effective stresses inside the soil, which in turn may cause a reduction of the shear strength at the interface between the soil and the reinforcement in MSE walls. For this condition the dissipation rate of pore pressures is most important and it varies depending on wall size, permeability of the backfill, and reinforcement length. In this paper, a series of numerical analysis has been performed to investigate the effect of those factors. The results show that for soils with a permeability lower than $10^{-3}cm/sec$, the consolidation time gradually increases. The increase in consolidation time indicates the decrease in effective stress thus it will result in decrease in pullout capacity of the reinforcement as verified by the numerical analyses. It is also observed that larger consolidation time is required for longer reinforcement length (longer drainage path).