Saride, Sireesh;Pradhan, Sailesh;Sitharam, T.G.;Puppala, Anand J.
Geomechanics and Engineering
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제5권3호
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pp.263-281
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2013
Geotextiles and geogrids have been in use for several decades in variety of geo-structure applications including foundation of embankments, retaining walls, pavements. Geocells is one such variant in geosynthetic reinforcement of recent years, which provides a three dimensional confinement to the infill material. Although extensive research has been carried on geocell reinforced sand, clay and layered soil subgrades, limited research has been reported on the aggregates/ballast reinforced with geocells. This paper presents the behavior of a railway sleeper subjected to monotonic loading on geocell reinforced aggregates, of size ranging from 20 to 75 mm, overlying soft clay subgrades. Series of tests were conducted in a steel test tank of dimensions $700mm{\times}300mm{\times}700mm$. In addition to the laboratory model tests, numerical simulations were performed using a finite difference code to predict the behavior of geocell reinforced ballast. The results from numerical simulations were compared with the experimental data. The numerical and experimental results manifested the importance that the geocell reinforcement has a significant effect on the ballast behaviour. The results depicted that the stiffness of underlying soft clay subgrade has a significant influence on the behavior of the geocell-aggregate composite material in redistributing the loading system.
본문은 0.5kgf/cm2, 1kgf/cm2로 추밀된 모형점토지반(140*25*80cm)에 Sand Mat나 Geotextiles 의 크기를 변화시켜 포설한 뒤에 강주기초와 요성기초를 설치하는 10종의 모형기초에 재하시험을 실시한 것이다. 재하시험을 통해 얻어진 수평, 수직변위위 기초형태별 변음을 고찰하고 또한 이들 변형을 예측하는 전산 프로그램에 의해 수치계산을 수행한 것이다. 그 결과 변형을 예측하는 수치계산은 매우 양호한 정도를 보였고 지반지지력은 강성기초가 더 유리하며, 수평, 수직 양변위에 대응하기 위해서는 Sand Mat, Geotextile의 양 공법을 병용하는 것이 효과적임을 알았다. 또한 Sand Mat만 단독으로 이용할 경우는 수직변위의 억제효과가 크며 똑같이 Geotextile만 쓴 경우는 수평변위의 억제효과가 크다.
The objective of this paper is to show that the soil-geotextile interaction needs to he addressed in addition to the usual tensile and modulus properties when the geotextile is being designed for a specific application. The soil-geotextile interaction can be directly assessed by standard direct shear test. The data presented here show that the shear strength paramaters describing the soil-geotextile interface can he greatly influenced by the type of the geotextile. In this investigation, we examined nine different geotextiles of varying construction and surface textures with two standard soil, under five loading conditions, and compared the shear strength and the frictional resistance with the corresponding values of soil itself The following conclusions were drawned from this study. 1. The shear stress-strain curve shows that there are the residual shear stresses at the soil-geotextile interface. Because of the hydraulic gradient between the soil and the geotextile, the excessive pore water can migrate into the geotextile and among the filaments and dissipate through the soil-geotextile interface. 2. The shear strength of the soil-geotextile interface is affected by the moisture content of the soil. At moisture content lower than the optimum water content of the Proctor compaction test, the shear strength of the soil-geotextile interface is greater. 3. The type and surface roughness of the geotextile have the greatest influence on the interface friction angle between the soil and the geotextile.
Geoteztile drain의 설계를 위한 기초자료를 제시하기 위하여 배수용 geotextile을 대상으로 평면투수성능을 실험적으로 분석하였다. 일반적으로 압축응력의 증가에 대한 geotextile의 두께, 평면투수계수 및 전수성은 10KN/m2 정도 이하에서 현자한 감소를 보였으며 Geotextile의 평면투수계수는 장섬유부직포가 단섬유부직포나 복합포 보다 낮게 나타났다. 또한 Geotextile의 압축률은 PES. 계부직포가 PP계 부직포 보다 큰 경향을 보였으며 geotextile의 압축음력 e(KN In)와 압축률 Cr(oA)의 관계식은 Cr=13.37 In+23.28로 표시되었고 2KN In"를 기준 으로 한 압축률 Cr'와 평면 투수계수 감소율 Pr의 관계식은 Pr=1.250r'로 표시되었다.
This paper presents the results of a numerical investigation of the effect of geotextile reinforcement on underlying buried pipe behavior using PLAXIS 3D. In this study, variable parameters such as the in-plane stiffness of the geotextile, the pipe stiffness, the soil stiffness, the footing width, the geotextile width, and the location of the geotextile reinforcement layer are investigated. Deflections and bending moments acting on the pipe are evaluated for different combinations of variables and are presented graphically. It is observed that with an increase in the in-plane stiffness of the geotextile reinforcement, there is a tendency for a decrease in both deflections in the pipe and bending moments acting on the pipe. Conversely, with an increase in the pipe stiffness, geotextile reinforcement efficiency decreases. In the investigated region of soil stiffness, for the given pipe and geotextile stiffness, an optimum efficiency of geotextile is observed in medium dense soils. Further, it is shown that relative lengths of geotextile and footing has an important role on geotextile efficiency. Lastly, it is also demonstrated that relative location of geotextile layer with respect to the buried pipe plays an important role on the geotextile efficiency in reducing the bending moments acting on the pipe and deflections in the pipe. In general, geotextiles are more efficient in reducing the bending moments as opposed to reducing deflections of the pipe. Numerical validation is done with an experimental study from the literature to observe the applicability of the numerical model used.
쇄석의 전단강도와 쇄석과 부직포사이의 접촉면 전단강도를 산정하기 위해서 본 연구에서는 대형직접전단시험기를 사용하였다. 두 개의 서로 다른 쇄석의 단위중량을 한 종류의 직포와 두 종류의 부직포인 총 3가지 형태의 토목섬유에 고려하였다. 본 연구에서는 총 15번의 시험을 수행하였다. 그 결과는 쇄석의 단위중량이 각각 $1.4t/m^3$과 $1.5t/m^3$일 때 $47^{\circ}$와 $57^{\circ}$의 내부마찰각을 나타내었다. 부직포와 쇄석의 접촉면 마찰각은 쇄석의 내부마찰각에 비하여 A타입에서 $39^{\circ}$로 83%의 효율을 보였으며 B타입은 $42^{\circ}$로 89%의 효율을 나타내었다. 이와 비슷하게 직포와 쇄석의 접촉면 마찰각은 $39^{\circ}$로 83%의 효율을 나타내어 비교적 거칠기가 작은 A타입 부직포와 거의 동일한 결과를 보였다.
본 연구에서는, 인장력과 이에 수직방향으로 작용하는 압축음력을 동시에 고려한 직교이방성 합성부재의 인장력-변형률 관계식(Bhagwan, Agarwal & Brouoan, 1990)을 응용하여, 토목섬유인발저항력 및 인장력에 미치는 구속응력의 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 이를 위해서, 국내에서 판매되고 있는 부직포, 직포, 복합포 및 지오그리드 등의 토목섬유를 대상으로 구속신장시험(Confined Extension Test) 및 실내인발시험(Laboratory Pull-out Test)을 수행하였다. 시험결과를 토대로하여 구속응력이 토목섬유의 인장력-변형률 거동에 미치는 영향을 분석하였고, 구속응력에 의한 토목섬유 인장력 및 인발저항력의 변화를 정량적으로 평가하였다. 분석결과, 구속응력의 크기가 증가할수록 토목섬유의 할선계수가 뚜렷이 증가하였으며, 본 연구 제안방법에 의한 토목섬유-흙 사이의 마찰저항각 $\delta\; 및\; 보정계수\; a^2$값이 기존의 인발저항력 평가방법에 비하여 다소 큰 값을 나타내어, 인발저항력 산정시 토목섬유에 가해지는 구속음력의 크기를 고려하는 본 연구 제시방법의 경우에 보다 큰 인발저항력이 얻어짐을 알 수 있었다.
본 연구에서는 채움모듈 형태에 따른 준설토의 퇴적분포와 튜브 형상 그리고 토목섬유 튜브의 수침조건에 따른 튜브 내 준설토의 콘 관입 저항특성을 규명하고자 일련의 시험을 수행하였다. 채움모듈 형태에 따른 아크릴 토조와 비닐 튜브 준설토의 퇴적분포를 관찰한 결과 I형 채움모듈은 분화구형상을 나타내고 역T형 채움모듈은 수평방향으로 균등하게 준설토가 퇴적되는 것으로 나타났다. 새만금 내부로부터 채취한 준설토의 채움 단계 별 튜브의 변형은 튜브로부터 배수가 종료됨과 거의 동시에 튜브의 변형이 수렴되고, 토목섬유 튜브 내 준설토의 콘 저항치는 배수의 경우가 수침 보다 2~6배정도 크게 나타났다.
토목섬유 경계 접촉면들의 동적거동을 이해하는데 매우 중요할 수도 있음에도 불구하고 접촉면들의 동적마찰저항과 변위속도 관계에 관한 연구가 아직까지는 미비한 실정이다. 이에 따라 토목섬유에 대한 실험적 인 연구를 진동대를 이용하여 수행하였다. 반복적, 변위속도 조절장치를 개발하여 사용하였으며 토목섬유 경계 접촉면들의 동적마찰저항과 변위속도사이의 관계를 조사하였다. 실험으로부터 지오텍스타일이 포함된 경계 접촉면에서는 변위속도 증가에 따라 전단강도도 증가한다는 중요한 결과를 얻었다. 이와는 달리 수침상태에서는 접촉면 사이에 갇힌 물에 의한 윤활 효과 등으로 인해 접촉 전단강도가 변위속도에 민감하지 않다는 결과를 얻었다. 본 시험결과는 토목섬유에 비교적 낮은 수직응력이 작용하는 매립장 덮개 및 사면의 동적안정 해석등에 적용할 수 있다.
터널의 배수재로 이용되는 지오텍스타일 필터는, 터널 내로 유입되는 지하수를 충분히 배수시키어 터널 라이닝에 수압이 작용되지 않도록 해야 한다. 그러나, 지오텍스타일의 막힘현상으로 인하여 필터재의 통수 능력이 우선적으로 감소하게 되고 막힘현상은 이를 더욱 심각하게 만든다. 본 연구에서는 서울시의 신내동 과 포이동에서 채취한 시료에 대하여 터널 필터재의 평면흐름을 모사하여 폐색현상을 고찰하였다. 신내동 시료는 SW-SM으로 분류되는 사질토에 가까운 시료이며, 반면에 포이동 시료는 SC로 분류되고 점성이 강한 흙이다. 필터재의 이론적인 간극분포곡선과 $O_{95}$로부터 본 실험결과를 근거로 폐색방지기준을 설정하였다. 포이동 시료에 비하여 신내동 시료가 더 뚜렷한 폐색경향을 나타냄을 알 수 있었으며, 이는 포이동 시료에 비하여 점성이 없어 잔입자가 쉽게 이탈되고 필터재에 쌓이는 원인으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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