Arching Effects on Stability of Translating Rigid Retaining Walls

The soil arching in the backfill, which affects the magnitude and distribution of active earth pressure on a retaining wall, has also an effect on the stability and cross-sectional area of the retaining wall. In this study, results obtained from Paik's equation that includes arching effect on active earth pressure are compared with those from Coulomb theory to investigate the influence of the soil arching on active earth pressure, overturning moment, stability and cross-sectional area of translating rigid retaining walls. The comparisons show that the active forces including arching effects are always higher than those from Coulomb theory, irrespective of $\phi$ and $\delta$ values. The overturning moments, shear force and moment on the rigid wall are also higher when considering arching effects than when not considering arching effects. The deviation of shear forces and moments by including and excluding arching effects becomes maximum at the height of 0.02-0.08 times wall height from the base of the wall. Therefore, if a translating rigid retaining walls is designed based on Coulomb theory, the wall may reach sliding and overturning failures due to arching effect in the backfill and the cross-sectional area of the wall, especially at lower part of the wall, may not be sufficient to resist to shear force and moment.

아칭효과가 평행이동하는 강성옹벽의 안정성에 미치는 영향

강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 분포형태에 영향을 미치는 아칭효과는 옹벽의 안정성과 옹벽 단면의 결정에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 평행이동하는 강성옹벽의 경우에 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과가 옹벽에 작용하는 토압과 전도모멘트, 옹벽의 안정성, 그리고 옹벽의 단면에 미치는 영향을 규명하기 위하여 아칭효과를 고려해서 토압을 산정하는 백(2003a)의 제안식과 Coulomb의 토압이론으로부터 얻어진 결과들을 서로 비교하였다. 연구결과 $\phi$와 $\delta$의 크기에 관계없이 아칭효과를 고려했을 때의 주동토압이 Coulomb 토압보다 컸으며, 옹벽에 작용하는 전도모멘트도 아칭효과를 고려했을 때가 고려하지 않았을 때보다 큰 것으로 나타났다. 그리고 토압에 의해 옹벽의 각 위치에 유발되는 전단력과 모멘트을 비교한 결과 아칭효과를 고려했을 때의 전단력과 모멘트가 아칭효과를 고려하지 않았을 때보다 컸으며, 아칭효과의 고려 유무에 따라 옹벽에 유발되는 전단력의 차이와 모멘트의 차이는 옹벽의 저면으로부터 옹벽 높이의 0.02-0.08배되는 위치에서 최대가 되었다. 따라서 Coulomb의 토압이론에 근거해서 평행이동하는 강성옹벽을 설계하면 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과로 인해 옹벽이 활동과 전도파괴에 대하여 불안정할 수 있다. 그리고 옹벽의 단면은 옹벽에 작용하는 전단력과 모멘트를 지지하기에 충분하지 않을 수 있으며, 이러한 옹벽 단면의 부족은 옹벽의 상부보다는 하부에서 심각하게 된다.