Investigation of Stiffness Characteristics of Subgrade Soils under Tracks Based on Stress and Strain Levels

In this study, the so-called repeated plate load bearing test (RPBT) used to get $E_{v2}$ values in order to check the degree of compaction of subgrade, and to get design parameters for determining the thickness of the trackbed foundation, is investigated. The test procedure of the RPBT method is scrutinized in detail. $E_{v2}$ values obtained from the field were verified in order to check the reliability of the test data. The $E_{v2}$ values obtained from high-speed rail construction sites were compared to converted modulus values obtained from resonant column (RC) test results. For these tests, medium-size samples composed of the same soils from the field were used after analyzing stress and strain levels existing in the soil below the repeated loading plates. Finite element analyses, using the PLAXIS and ABAQUS programs, were performed in order to investigate the impact of the strain influence coefficient. This was done by getting newly computed $I_z$ to get the precise strain level predicted on the subgrade surface in the full track structure; under wheel loading. It was verified that it is necessary to use precise loading steps to construct nonlinear load-settlement curves from RPBT in order to get correct $E_{v2}$ values at the proper strain levels.

응력 및 변형률 수준을 고려한 궤도 흙노반의 변형계수 특성 분석

본 연구에서는 궤도 하부 노반상에서 다짐도 확인 및 강화노반 두께 결정을 위하여 사용되는 변형계수 $E_{v2}$ 측정방법의 적절성과 측정값의 유효성을 검토하였다. 이를 위하여 반복평판재하시험(RPBT)을 실시하고 평판직하부에서 발생하는 압축변형률을 파악하였다. 동일 흙노반재료에 대한 공진주시험으로부터 획득된 전단탄성계수감소곡선과 $E_{v2}$를 비교하였다. 실 현장 RPBT의 발생변형률 수준과 변형계수의 크기가 합리적인지를 분석하기 위하여 응력조건과 대표 평균변형률계수($I_z$) 보정에 의해 반복평판재하시험 변형계수($E_{v2}$)를 재평가하였다. PLAXIS 프로그램을 이용하여 깊이에 따른 변형률 영향계수($I_z$)를 재산정하여 반복평판재하시험 결과($E_{v2}$) 해석에 미치는 변형률 영향계수의 영향을 분석하였으며 ABAQUS를 이용하여 3D궤도구조에서 노반이 받는 변형률수준을 확인하였다. 궤도하부구조가 경험하는 변형률수준에서의 변형계수 $E_{v2}$를 획득하기 위해서는 노반의 비선형성을 구현할 수 있도록 현 반복평판재하시험의 하중단계를 세분화할 필요성을 확인하였다.