• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.81-93
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• 2024

최근 국내는 다양한 대규모 사회기반 시설물 공사 및 택지 개발 등이 시행되고 있으나, 이에 반해 제한적인 국토 여건으로 철도 또는 도로 흙쌓기 비탈면 다짐 시공 또는 보강토 옹벽 뒤채움재 시공 시 기준에 부합하는 양질의 토사 수급이 어려운 실정이다. 특히, 다수의 보강토 옹벽은 부적절한 뒤채움재 다짐 시공으로 인한 지지력과 배수 성능 저하로 인한 구조물 피해사례 등이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 뒤채움재로 순환토사를 활용하는 보강토 옹벽에 대하여 3D 프린팅 기술 기반 실내 모형실험 및 2차원 수치해석을 수행하여 구조적 성능 및 안전성을 분석하고자 하였다. 그 결과, 순환토사 배합비 및 보강재 설치 방법에 따른 뒤채움재 성능을 확인하였으며, 3D 프린팅 기술을 통해 실제 보강토 옹벽 시공과 유사하게 보강재 체결이 쉬운 형태의 실험상 벽체를 제작하여 3D 프린터의 활용성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.257-265
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• 2012

강우시 보강토옹벽의 붕괴가 빈번하게 발생하고 있어 강우특성 및 뒷채움재 투수 특성에 따른 보강토 옹벽의 거동분석은 필수적이다. 이에 본 연구에서는 강우특성과 뒷채움 재 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 국내의 보강토옹벽 설계기준에 맞게 모델링 후 강우특성을 반영하여 침투해석 및 유한요소해석을 연계하여 실시하였다. 해석 결과, 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간 조건에서 강우발생기간 및 포화투수계수와 강우강도 비(ks/I)에 따라 보강토옹벽의 배면간극수압, 전면벽체의 최대발생변위, 옹벽전체 안전율의 변화하는 특성을 알 수 있었다. 또한, 포화투수계수와 강우강도 비(ks/I)의 조건에서 투수계수가 증가함에 따라 옹벽 전체안전율이 증가하는 것으로 나타났으며 국내강우특성을 고려할 때 보강토옹벽의 안정을 위해서는 뒷채움재의 투수계수가 최소 $2.56{\times}10^{-5}m/sec$ 보다 큰 것을 사용하는 것이 바람직할 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.54-63
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• 2018

본 연구에서는 고속도로 도로부의 표준단면을 대상으로 패널식 보강토 옹벽의 높이별 안전율과 경제성에 대해 비교 검토하였다. 설계기준에 따라 하중조건은 고속도로의 단면 및 형상조건을 고려하여 콘크리트 포장의 사하중과 차량하중을 재하하고 최상단 보강재의 경우 방호벽의 충돌하중을 고려하였다. 보강재의 길이는 보강토 옹벽의 높이에 따라 0.9H로 배치하였기 때문에, 보강토체의 형상에 따라 지배되는 외적 안정성에 대해 높이의 증가에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 지지력에 대한 안전율은 보강토 옹벽의 높이에 따라 자중이 증가되기 때문에 급격히 감소되었다. 복합중력식 설계법에 따른 내적 안정성을 검토한 결과, 인발 안전율은 증가되고 파단 안전율은 감소되었다. 보강토 옹벽의 높이가 증가될수록 활동력으로 작용되는 수평토압과 저항력으로 작용되는 수직토압이 함께 증가되기 때문에 인발의 안전율은 증가되었다. 돌기형 강재 보강재의 장기 허용인장력은 상수이기 때문에, 높이에 따라 활동력에 대한 안전율은 수평토압이 증가되어 감소되었다. 블록식 보강토 옹벽보다는 패널식 보강토 옹벽의 경제성이 우수한 것으로 나타났고, 기존 옹벽과 비교하면 5.0 m이상의 높이에서 패널식 보강토 옹벽의 경제성이 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.23-36
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• 2019

본 논문에서는 블록식 보강토옹벽의 현장계측을 통해 곡선부 보강영역의 변형특성을 분석하였다. 보강토공법은 설계 및 시공이 증가하여 실생활에서 쉽게 접할 수 있게 되었으나, 곡선부의 균열 및 붕괴사례가 빈번히 발생하여 안전에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이러한 붕괴원인은 곡선부에 대한 연구 부족과 설계기준의 미흡, 경제성과 공기단축에 의한 시공성 결여, 충분하지 못한 다짐 공간 등에 있다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존 설계 및 시공 기준을 검토하고 블록형 보강토옹벽 곡선부 사고사례를 통해 원인을 분석하였으며, 실제 시공된 블록형 보강토옹벽의 현장계측을 통해 직선부와 곡선부의 거동을 비교 분석하고 곡선부 보강영역의 변형특성을 확인하였다. 그 결과, 먼저 곡선부의 수평변위가 직선부와 비교하여 볼록형에서 최대 90%, 오목형에서 최대 60% 높게 나타났으며, 다음으로 곡선부 보강영역에서 볼록형의 경우 보강토옹벽 중심에서 수평방향으로 H/2구간에서 최대변위를 보이며 H까지의 영향범위를 나타내었으며, 오목형의 경우 중심에서 최대변위를 보이며 수평방향으로 H/4구간에서 최소변위를 확인하였다. 이러한 결과로 형태에 따른 곡선부의 영향범위와 현장적용을 위한 보강영역의 재정립이 필요하다고 판단되며, 본 연구결과가 이를 위한 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권4호
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• pp.329-341
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• 2024

Retaining structures are one of the most important elements in the stabilization of excavations and slopes in various engineering projects. Mechanically stabilized earth (MSE) walls are widely used as retaining structures due to their flexibility, easy and economical construction. These benefits are especially prominent for projects built on soft and weak foundation soils, which have relatively low resistance and high compressibility. For high retaining walls on weak foundations, conventional design methods are not cost-effective. Therefore, two alternative solutions for different foundation weakness are proposed in this research: optimized multi-tiered MSE walls and single tier wall with foundation improvement. The cost optimization considers both the construction components and the land price. The results show that the optimal solution depends on several factors, including the foundation strength and more importantly, the land price. For low land price, the optimized multi-tiered wall is more economical, while for high land price (urban areas), the foundation improvement is preferable. As the foundation strength decreases, the foundation improvement becomes inevitable.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.83-92
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• 2017

본 논문은 보강토옹벽의 곡선부 거동을 수치해석으로 분석한 내용을 다루고 있다. 보강토옹벽은 토목섬유의 발전과 함께 발달해왔다. 기존의 콘크리트 옹벽과 달리 성토 높이에 제약을 받지 않고 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 현재 산업 및 주거단지를 형성하는데 많이 사용되고 있다. 이러한 보강토옹벽의 설계는 현재 다른 형식의 옹벽 설계와 동일하게 내 외적 안정성 검토 및 보강재의 인장력에 대한 검토를 활용하여 이루어지고 있으며, 주로 2차원 수치해석을 바탕으로 이루어지고 있다. 그러나 기존의 연구결과에 따르면, 보강토옹벽의 취약부는 곡선부로 보고되고 있으며, 이는 실내모형시험 및 피해사례에 대한 연구에서 언급된 바 있다. 보강토옹벽의 곡선부 거동을 파악하기 위한 2차원 수치해석은 그 한계점을 분명히 드러내고 있으며, 실내모형시험 및 현장시험 또한 그 거동과 파괴메커니즘을 이해하기에는 그 한계를 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 보강토옹벽의 곡선부의 거동을 이해하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였으며, 수치해석에서의 직선부와 곡선부의 결과를 비교 분석하였다. 뿐만 아니라, 상재하중의 고려 여부 및 성토체의 다짐도를 달리하여 각각의 조건에서의 거동특성을 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.473-480
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• 1999

This paper presents the results of a parametric study on the behavior of mechanically stabilized earth retaining wall. It has been recognized that the currently available design guidelines, which is base on the limit equilibrium approach, cannot properly account the interaction effect between the components, construction sequence, and foundation settlement which may impose a significant influence on the wall behavior. A parametric study using finite element analysis was performed to investigate the behavior of MSE wall under different construction conditions and the applicability of the current design approach. In the parametric analysis, the effects of the construction sequence, the surcharge, and the foundation stiffness were studied and a detailed finite element modeling for various components of the system were employed. The results, such as wall displacement and earth pressure distributions, reinforcement forces, vertical stress distribution were then thoroughly analyzed to investigate the effect of construction details on the wall behavior.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.117-127
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• 2015

최근 사면 및 흙막이 벽체의 붕괴에 따른 안전사고가 빈번하게 발생함에 따라 보강토 옹벽 공법의 안정성이 사회적인 문제로 대두되고 있다. 본 연구는 모형벽체 시험기를 제작하여 지오그리드 길이와 보강 층수에 따른 주동파괴 시 흙막이 벽체와 지반의 거동특성을 분석하였다. 벽체 시험에 사용된 지오그리드는 각각 $30cm{\times}60cm$, $30cm{\times}70cm$, $30cm{\times}80cm$ (폭 ${\times}$ 길이)의 크기를 가지며, 일정한 깊이로 설치되었다. 모형벽체 시험은 2장의 동일한 길이의 지오그리드, 2장의 서로 다른 길이의 지오그리드, 4장의 동일한 길이의 지오그리드, 4장의 서로 다른 길이의 지오그리드 총 4가지 case로 나누어 모형시험을 진행하였다. 또한 유한요소 수치해석을 통해 보강방법에 따른 지반의 거동을 예측하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제1권3호
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• pp.193-204
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• 2009

A 10.4-m high highway embankment retained behind mechanically stabilized earth (MSE) walls is under construction in the northeastern part of the Indian state of Bihar. The structure is constructed with compacted, micaceous, grey, silty sand, reinforced with polyester (PET) geogrids, and faced with reinforced cement concrete fascia panels. The connections between the fascia panels and the geogrids failed on several occasions during the monsoon seasons of 2007 and 2008 following episodes of heavy rainfall, when the embankment was still under construction. However, during these incidents the MSE embankment itself remained by and large stable and the collateral damages were minimal. The observational data during these incidents presented an opportunity to develop and calibrate a simple procedure for estimating rainfall induced pore water pressure development within MSE embankments constructed with backfill materials that do not allow unimpeded seepage. A simple analytical finite element model was developed for the purpose. The modeling results were found to agree with the observational and meteorological records from the site. These results also indicated that the threshold rainwater infiltration flux needed for the development of pore water pressure within an MSE embankment is a monotonically increasing function of the hydraulic conductivity of backfill. Specifically for the MSE embankment upon which this study is based, the analytical results indicated that the instabilities could have been avoided by having in place a chimney drain immediately behind the fascia panels.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.59-65
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• 2007

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.