보강토잡벽에 대한 합리적인 설계 및 시공방법에 관한 경험적인 자료를 제홍하기 위하여 실내 모형실험이 실시되었다. 본 모형실험에서는 각 축조 단계에서의 보강재의 인장력 변화를 보강재상에 부착된 스트레인 게이지에 의하여 계측되었다. 또한 다이알게이지에 의하여 보강토파벽의 수평이동이 측정되었고, 도건의 붕괴형태가 조사되었다. 모형실험에서 측정된 값들은 보강토옹벽에 대한 기존 연구 결과와 비교.논의하였다. 본 모형실험의 중요한 결과는 보강재의 인장력이 벽면가까이에서 최대가 되어 비선형적으로 변화하며, 벽체에 연결된 보강재가 전류에 대한 안정성을 증가시킨다.
Numerical analysis was carried out in order to simulate the development of the large deformation that took place on the reinforced earth wall, a part of the Tottori expressway planned to pass Hyogo, Japan. Since this reinforced earth wall had experienced unexpected deformation of the wall during construction, the wall was re-constructed twice. However, the wall deformation showed no sign to cease even at the final stage of the construction. Countermeasures to re-stabilize the wall were demanded. In part I of this paper, it was manifested that subsidence of a 3-meter weak soil due to seepage flow was responsible for the large deformation. A part of concrete panel wall was severely damaged due to extremely large pulling force of geotextile induced by the hammock state. As for the countermeasures, "grouting with slag system" was applied to fill voids of the backfill, and also to prevent further development of settlement in the weak soil layer. "Ground anchor" was also considered to achieve the prescribed factor of safety.
Traditional methods of earth reinforcement consist of introducing strips, fabrics, or grids into an earth mass. Recently, discrete fibers are simply added and mixed with the soil, much the same as cement, lime or other additives. The advantages of randomly distributed fibers is the maintenance of strength isotropy, low decrease in post-peak shear strength and high stability at failure. In this study, new composite reinforcement structures which consist of geotextile and randomly distributed discrete fibers were examined their engineering properties, such as shear strength of the composite reinforced soil and permeability of short fiber reinforced soil. The increments of shear strength of composite reinforced soils were the sum of increments by fiber and woven geotextile, respectively. The permeability of short fiber reinforced soil was increased with fiber mixing ratio.
Case study was carried out on the interpretation of the mechanical behavior of a severely damaged reinforced earth wall comprising geotextile with the concrete panel facing. In this part I, the outline of the damaged reinforced earth wall is in detail described. The background and cause of the damage are discussed based on the results of site investigation. The engineering properties of the fill were examined by performing various in-situ and laboratory tests, including the surface wave survey (SWS), PS-logging, RI-logging, soaking test, the direct shear box (DSB) test, bender element (BE) test, etc. The background as well as the cause for the damage of the wall may be described such that i) a considerable amount of settlement took place over a 3m thick weak soil layer in the lower part of the reinforced earth due to seepage of rainfall water, ii) the weight of the upper fill was partially supported by the geo-textile hooked on the concrete panels (n.b., named conveniently "hammock state" in this paper), and iii) the concrete panels to form the hammock were severely damaged by the unexpectedly large downwards compression force triggered by the tension force of the geotextile. The numerical simulation for the hammock state of the wall, together with counter-measures to re- stabilize the wall is subsequently described in Part II.
The use of geosynthetics for the reinforced earth wall system has been increasing rapidly for a number of years. The connection strength between wall facing and geosynthetics should be evaluated in the design of geosynthetics. However, the connection strength is not often evaluate, exactly, and it causes problems such as deformation of the wall facing, local failure of the reinforced earth wall system, conservative design and so on. Therefore, the connection strength in the design of geosynthetics should be applied evaluation result by reasonable method. This study is evaluated connection strength using the typical design method, NCMA(1997) and FHWA(1996), in the field case. Then the results compared with the evaluation results of connection strength, which is suggested by Soong & Koener(1997). The analysis results confirmed that the connection strength for the design of geosynthetics should be evaluate using reasonable method with considering various factor, such as safety factor, installation and importance of construction.
많은 급경사 보강성토 또는 보강토벽 구조물의 장점은 토지 이용의 효율성이나 현장에서 사용하는 공법 비용들의 경제성 때문에 점점 높아지고 있다. 보강토체의 인장력을 이용한 기존 보강토옹벽 공법들은 자연사면의 경사보다 훨씬 급경사에 설계할 수 있도록 발전해 왔다. 지반개량재를 사용하여 급경사의 전면벽체를 보강한 방법은 최근에 상당히 효율적인 토지 사용을 위해 많이 공사되고 있다. 본 연구는 지오그리드를 매설한 뒷채움 흙과 지반개량재로 보강한 전면벽체로 구성한 복합보강토 옹벽을 소개한다. 급경사를 이루고 있는 전면벽체의 안정성을 위해 현장시공 계측과 수치해석으로 비교 검증과 분석하였다. 또한 현장계측은 14개월 동안의 변위측정으로 안정성에 대한 관측으로 수치해석과 비교하였다. 현장시험 시공에서 일반적인 수직하중에 의한 수평거동은 최대 15mm(대략 0.2%)가 발생하였지만 안전범위인 0.5% 이내를 보여주고 있다. 이러한 결과들을 토대로 최대수평변위의 안정성의 신뢰도와 지반개량재 벽면공의 타당성에 대한 가능성을 검증하였다.
본 연구는 재래식 옹벽의 단점을 보완하여 skin element로써 간단한 L-type concrete block을 사용하고 reinforcing strip재로써 plastic fabric strip를 이용하며, back fill재는 우리 주위에서 흔히 접하는 나강암풍화토를 사용하여 만든 보강벽체를 통하여 몇가지 실험을 한 결과 이들 서반재료의 특성을 발안하여 개발된 이론식에 의하여 결정한 벽체의 보강은 삽입한 strip의 간격, 층수, 뒷채움 재의 입도분포, 다짐상태 및 strip의 인장강맥에 좌우되며 본보강옹벽체는 구조적으로 안정하고 경제적인 시공이 가능함이 확인되었으며 우리나라 특히 강원도와 같은 유간지역에서는 보다 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
보강토 공법은 경제적으로 유리하고 환경적인 제약을 극복하는데 유리하기 때문에 옹벽, 사면, 기초, 도로, 제방 등의 구조물에 실용적으로 적용되고 있다. 하지만 곡선구간에서 충분한 안정성을 확보하지 못한 보강토 옹벽의 붕괴사례가 발생하고 있으며, 이는 보강토 옹벽 곡선구간에 대한 분석이 정립되지 않은데 원인이 있다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 곡선구간 형태별 시공성 및 구조적인 안정성을 검토하기 위한 방안으로, 수평변위 측정을 통해 곡선 형태별 수평변위 차이점을 규명하고, 이를 이용하여 곡선구간과 직선구간의 문제점 분석 및 대책강구를 위한 기초자료 연구에 목적을 두고 있다. 실험결과 하중 재하시 오목형과 볼록형 모두 곡선 중앙에서 최대 수평변위가 발생 하였으며, 오목형의 경우 토압을 받는 힘의 방향이 안쪽으로 작용하는 반면에 블록형의 경우는 힘의 방향이 바깥쪽으로 작용하기 때문에 볼록형의 경우가 오목형에 비해 수평변위가 더 발생한 것으로 나타났다. 또한 볼록형의 경우 보강토체의 주동토압 뿐만 아니라 측면토압이 추가로 발생되어 곡선구간에서의 볼록형의 수평변위가 오목형에 비해 더 발생한 것으로 나타났다.
The reinforced concrete blocks for reinforced earth layer are combined with soil structures consisted of facing unit, reinforcing materials and soil. Those environmentally friendly facing units of reinforced concrete blocks are made of mine waste and tailing and that will be played a role of the effects of recycling use of wasted resources. The block are consisted of three types as curved or straight in order to control topography. The systems are also not limited to wall hight so that they are effectively used for protecting the slope of banking and cutting of earth works. The reinforced concrete blocks developed this time will be effectively applied for not only retaining wall, road, park, golf course, public office building constructions but also protecting of slope stabilization projects.
Recently, application of the reinforced earth wall is in increasing trend. Although many investigations on the influence of the length and spacing of reinforcement and the values of surcharge load has been carried out in the past, but the research about the influence of the location and value of surcharge loads has been scarce. Therefore this study was necessitated. The model test were carried out by varying the location and value of surcharge loads for two types of the backfill soils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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