Earth Pressure on the Braced Wall in the Composite Ground Depending on the Depth and the Joint Dips of the Base Rocks under the Soil Strata

Stability of the braced earth wall in the composite ground, which is composed of the jointed base rocks and the soil strata depends on the earth pressure acting on it. In most cases, the earth pressure is calculated by the empirical method, in which base rocks are considered as a soil strata with the shear strength parameters of base rocks. In this case the effect of the joint dips of the jointed base rocks is ignored. Therefore, the calculated earth pressure is smaller than the actual earth pressure. In this study, the magnitude and the distribution of the earth pressure acting on the braced wall in the composite ground depending on the joint dips of the base rocks and the ratio of soil strata and base rocks were experimentally studied. Two dimensional large-scale model tests were conducted in a large scale test facility (height 3.0 m, length 3.0 m and width 0.5 m) by installing 10 supports in a scale of 1/14.5. The test ground was presumed with the base rock ratio of the composite ground of 65%:35% and 50%:50% and with the joint dips for each base rock layer, $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ and $60^{\circ}$, respectively. And then finite element analyses were performed in the same condition. As results, the earth pressure on the braced wall increased as the base rock layer's joint dips became larger. And earth pressure at the rock layer increased as the rock rate became larger. The largest earth pressure was measured when the base rock rate was 50% (R50) and the rock layer's joint dips was $60^{\circ}$. Based on these results, a formular for the calculation of the earth pressure in the composite ground could be suggested. Distribution of earth pressure was idealized in a quadrangular form, in which the magnitude and the position of peak earth pressure depended on the rock ratio and the joint dips.

복합지반 굴착 시 기반암의 깊이와 절리경사에 따라 흙막이벽체에 작용하는 토압

토사층 하부에 절리암반층이 존재하는 복합지반을 굴착하고 설치하는 흙막이 구조물의 안정성은 배면에 작용하는 토압에 의해 결정된다. 보통 복합지반에서는 암반층을 토사로 간주하고 암반층의 지반강도 정수를 적용하여 경험적으로 토압을 구하는데, 암반층의 불연속면을 고려하지 않기 때문에 대개 실제 작용 토압보다 작게 산정된다. 본 연구에서는 복합지반에서 토사층과 암반층의 구성비율 및 암반층의 절리경사에 따라 흙막이 벽체에 작용하는 토압의 크기와 분포형태를 규명고자 대형토조(높이 3.0m, 길이 3.0m 폭 0.5m)에서 축척 1/14.5로 2차원 대형 모형실험을 수행하고, 같은 조건으로 수치해석을 수행하였다. 실험지반은 토사층과 암반층의 분포비가 각각 65%:35%와 50%:50%가 되도록 조성하였고, 암반층의 절리는 굴착측으로 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$ 각도로 구성하였다. 그 결과 흙막이 벽체에 작용하는 토압은 암반층 절리 경사각(J)이 커질수록 증가 하였으며, 암반층비율이 증가함에 따라 암반층에 작용하는 토압도 증가하였다. 암반층에 작용하는 토압은 암반층의 비가 50%(R50)이고, 암반층의 절리 경사각이 $60^{\circ}$일 때 가장 크게 발생하였다. 대형모형실험과 수치해석 결과를 바탕으로 임의 복합지반을 굴착할 때 발생하는 토압을, 최상단 버팀대토압과 최대토압 및 굴착하단을 꼭짓점으로 하는 사각형분포로 이상화하고, 암반층비율과 절리경사각도를 고려하여 토압을 구할 수 있는 토압식을 제안하였다.