GFRP 록볼트 계측을 통한 사면 거동 분석

Slope Behavior Analysis Using the Measurement of GFRP Underground Displacement

Abstract

국내 외에서 사면 붕괴 조기 경보를 위한 모니터링 및 자동측정기에 대한 많은 연구가 있지만 대부분 사면 붕괴 측정기가 사면의 표층에 설치되어 있어 사면의 붕괴 등 재난이 발생되기 전에 감지 및 경보가 가능한 시스템에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 록볼트에 센서를 부착하여 사면 붕괴 모의 실험을 수행하였고, 사면 붕괴 초기에 발생하는 사면 거동 특성을 분석하였다. 또한, 숏크리트를 타설한 사면과 자연사면, GFRP와 나선형 철근 록볼트를 사용하여 사면 조건 및 재료 조건에 따른 실험을 수행하고 결과를 비교 검토하였다. 본 연구는 급경사지 및 산사태 위험 지역 등 사면 붕괴 발생 전 조기 감지 및 경보를 통하여 사전에 대피할 수 있는 예 경보시스템 개발 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

Although many researches related to monitoring and automatic measuring devices for early warning system during slope failure have been carried out in Korea and aboard, most of the researches have installed measuring devices on the slope surface, and there are only few researches about warning systems that can detect and warn before slope failure and disaster occurs. In this study, slope failure simulation experiment was performed by attaching sensors to rock bolts, and initial slope behavior characteristics during slope failure were analyzed. Also, the experiment results were compared and reviewed with varied slope conditions, i.e. shotcrete slope and natural slope, and varied material conditions, i.e. GFRP and steel rock bolt. This study can be used as a basic data in development of warning and alarm system for early evacuation through early detection and warning before slope failure occurs in steep slopes and slope failure vulnerable areas.

Fig. 1. Construction of model slope

Fig. 2. Cross section view of model slope

Fig. 5. Schematic diagram of strain sensor

Fig. 6. Sensor displacement measuring

Fig. 7. Calibration of strain sensor (GFRP)

Fig. 8. Calibration of strain sensor (Steel)

Fig. 9. Schematic view of sensor installment

Fig. 11. Sensor drilled into the model slope

Fig. 10. Data logging system

Fig. 12. Shotcrete spraying

Fig. 14. Cross section showing stepwise excavation process

Fig. 13. End of shotcrete spray

Fig. 15. Excavating model slope

Fig. 16. Excavating model slope (Case 1-1)

Fig. 18. Excavating model slope (Case 2-1)

Fig. 20. All GFRP displacement data during 3.0 m height excavation

Fig. 17. Excavating model slope (Case 1-2)

Fig. 19. Excavating model slope (Case 2-2)

Fig. 21. All GFRP displacement data during 4.0 m height excavation

Fig. 22. All steel bar displacement data during 3.0 m height excavation

Fig. 23. All steel bar displacement data during 4.0 m height excavation

Fig. 3. GFRP strain sensor

Fig. 4. Steel bar strain sensor

Table 1. Product specification