연약지반에 보강토옹벽을 시공 시 거동에 영향을 주는 인자로 기본적인 물성뿐만 아니라 보강토옹벽에 의한 하중증가와 압밀기간, 간극수압 등의 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 보강토옹벽과 연약지반의 거동해석에 지반해석 프로그램인 SAGE CRISP를 이용하여 수행하였다. 첫 번째로 보강토옹벽의 과도변위를 개선하기 위한 치환공법의 거동 개선 효과를 검토하였으며, 두 번째로 치환공법을 적용 후 보강토옹벽의 배면에 보강재 수직설치간격이 지반의 거동에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마지막으로 치환공법을 적용 시 적정 치환 폭과 깊이를 제안하고자 하였다. 치환공법이 보강토옹벽의 거동 개선에 상당한 효과가 있음을 알 수 있었으며, 보강재 수직설치간격은 옹벽상단의 수평변위 개선효과가 있는 것으로 나타났으나 하단의 수평변위와 옹벽배면의 수직변위 개선효과는 미소한 것으로 나타났다. 또한 치환폭의 증가에 따른 수평 수직변 개선효과는 크지 않은 것으로 나타나 치환폭의 증가는 불필요함을 알 수 있었으며, 적정 치환깊이는 연약층의 두께에 대한 옹벽높이의 비(H/T)에 따라 옹벽높이에 대한 치환깊이의 비(D/H)로 제안하였다.
Recently, construction of soil-reinforced segmental retaining walls which used geosynthetics are being increased day by day due to its construction efficiency, economic efficiency, and its aesthetic view. The conventional reinforced earth retaining wall has the connector system to fix the reinforcement and block However, this system may cause the crack of block and the rupture of reinforcement due to the stress concentration near the face of reinforced earth retaining wall In this study, the new connector system, which is able to allow the settlement of reinforcement, was applied to analyze the effect of connector system of reinforced earth retaining wall The connection strength tests and centrifugal tests for both the conventional reinforced earth retaining wall and the settlement reinforced earth retaining wall were performed to compare the results
보강토옹벽은 1970년대 프랑스에서 개발되어 국내에는 1990년대에 본격적으로 적용되기 시작하였다. 그리고, 현재는 1,300여개의 보강토옹벽이 고속도로 성토, 교량 접속부 등을 지탱하고 있다. 보강토옹벽 시공 기술은 나날이 발전하여 최근에는 보강토옹벽 자체를 교대구물화 하는 보강토교대를 개발하고 시범 도입할 정도가 되었다. 하지만, 고속도로 곳곳에 시공된 보강토옹벽에는 다양한 손상이 꾸준히 발생되고 있다. 이에 대한 원인은 설계, 시공, 유지관리 단계에서의 소소한 결함들로 분석이 되었다. 이에 대한 해결 방안은 개별 공정 하나 하나에 대한 중요성 인지하는 인식 변화이지만, 이는 하루아침에 형성되지 않는다. 본 연구에서는 고속도로 보강토옹벽 도입 30년을 맞이하여, 지금까지 보강토옹벽에서 발생된 손상 사례를 분석하여 유형화 하고, 이에 대한 대책을 제시하고자 하였다. 그 결과, 보강토옹벽에 발생하는 손상을 10가지 유형으로 나누었고, 각각에 대한 설계, 시공, 유지관리 단계에서의 원인과 대책을 도출하였다.
본 연구에서는 보강토 옹벽 점검 자료를 바탕으로 보강토 옹벽의 상태평가항목의 가중치를 새롭게 제안하고 결함점수 및 결함지수를 제안하였다. 161개소의 보강토 옹벽의 점검결과를 근거로 다중회귀분석과 엔트로피 기법을 이용하여 상태평가항목별 가중치를 산정하였으며, 또한 전문가를 대상으로 AHP 기법을 활용하여 평가항목별 가중치를 산정하였다. 각 기법에서 도출된 가중치를 활용하여 혼한 가중치를 제안하였으며, 제안 가중치를 토대로 결함점수 및 결함지수를 제안하여 기존 161개소 현장에 적용하여 현재의 가중치와 제안 가중치에 의한 현장별 위험도 순위를 비교 분석하였다. 다중회귀분석, AHP 기법, 엔트로피 기법을 활용하여 분석한 결과 상태평가항목의 가중치 순위가 변동이 컸으며, 현재 상태평가항목의 가중치와 달리 가중치 순위의 중복은 발생하지 않았다. 특히, 다중회귀분석 결과에서는 특정 상태평가항목이 전체 가중치의 70% 이상을 차지하는 결과가 도출되었다. 제안한 혼합 가중치를 기존 보강토 옹벽 데이터에 적용한 결과, 상태평가항목의 가중치 중복은 발생하지 않았으며, 대상 보강토 옹벽 161 개소 중 16 개소의 위험도 순위 상승과 31 개소의 위험도 하락이 발생하였다.
The method of reinforced earth walls has grown remarkably and the frequency of utilization has been increased on a national scale thereafter introduced in the middle 1980s in Korea. Furthermore the construction case of the extensive Geosynthetic-Reinforced Segmental Retaining Walls had been increased. Currently, the design criterion of FHWA and NCMA mainly used in Korea suggest determining the horizontal distance of the upper/lower retaining wall based on the study results of the internal stability and the external stability of Segmental Retaining Walls but in many cases are not suitable for the actual situation in Korea. Therefore, in this study reviewed the design criterion of Geosynthetic-Reinforced Segmental Retaining Walls, performed the internal and external stability in Paju, Gyeonggi-do based on the design criterion of FHWA and NCMA, suggested the modified design criterion of FHWA with analyzing the results, and performed the stability analysis for the internal and external stability and the compound failure. Moreover for the confirmation of the modified FHWA design standard, the suggestion and the analysis of the numerical analysis approaching method using shear strength reduction technique were performed and the design cases utilized the modified FHWA design standard based on the study analysis were introduced.
Retaining walls are used to prevent excessive movement of retained soils. Typical retaining walls include gravity, reinforced concrete, reinforced earth and tie-back. However, from a practical viewpoint there are still drawbacks among these often constructed retaining walls. New types of retaining walls constructed with precast concrete blocks are proposed. This type of retaining wall is incorporates each blocks interconnected with adjacent block by connecting unit to build up a flexible retaining-wall system. This paper focus to behavior characteristics includes deformation and distribution of lateral earth pressure by loading tests and FEM analysis. For model tests, a 1/10 scale reduce models are manufactured include unevenness part, drainage hole and connecting unit and steel wire used to connect each blocks with adjacent block. To simulate the real retaining walls closely, uneven parts are interconnected each other and the construction type of blocks and wall front inclination are varied to investigate the relative displacement of individual block and the location of maximum deformation of wall as increasing surcharging. Additionally, PENTAGON3D, which solve the geotechnical and other problem, used for verifying and comparing with model tests.
본 연구에서는 보강토 옹벽 구조물의 지진저항 특성을 파악하기 위하여 대표단면을 기초로 하여 축소모형의 비율에 해당하는 상사법칙을 고려하여 1:10의 상사비로 토조를 제작하였다. 그리고 국내 설계기준에 준하여 장주기인 Hachinohe파, 단주기인 Ofunato파, 인공지진파를 가진하여 실험 대상단면에 대해 가속도변화, 토압, 변위를 측정하고, 측정된 결과를 통하여 보강토 옹벽의 지진 시 외적안정성을 평가하였다. 실험결과 보강재를 설치하지 않은 옹벽구조물에서는 지진가속도 0.2g에서 파괴되었으나 보강재를 설치한 보강토 옹벽에서는 안정성을 확보하는 것으로 평가되었다. 토압계 측정결과 하부보다 상부에서 지진에 의한 토압의 증가량이 크게 발생되는 경향을 보였으며, 이는 기존의 이론과 비슷한 거동특성을 보이는 것으로 평가되었다.
최근 국내에서 기존 RC옹벽보다 시공실적이 증가하고 있는 보강토 옹벽은 보강자재, 시공방법, 전면블럭의 형태에 따라 다양하지만 공법에 대한 안전성이 충분히 검증되지 않아 설계와 시공관리에 어려움이 많으며, 보강토 옹벽에 사용되는 보강재 등은 제조사별로 규격과 형상이 다양하고 영세한 업체에서 제작하였거나 일부 값이 싼 품질이 낮은 제품이 수입되고 있지만 이를 설계에 적용할 수 있는 적절한 기준이 제시되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 보강토 옹벽의 보강재인 옹벽용 그리드에 대하여 현장 내시공성 시험을 통해 다양한 형태의 옹벽용 그리드의 내시공성 감소계수를 제안하고, 국내외 연구결과 분석과 국내 시판되고 있는 제조사별로 제시한 옹벽용 그리드의 물성치를 조사 분석하였다. 결론적으로, 뒤채움재의 입경과 모난 정도의 차이, 입도 분포에 따라 감소계수에 미치는 영향이 크므로 일정규모 이상의 현장에서는 현장내시공성 시험을 거쳐 뒤채움재 별로 차별화된 감소계수를 적용하고, 보강벽체의 활용성에 따라 연성과 강성그리드를 잘 선정하여 적용함으로서 효과적으로 보강토 옹벽의 안전성을 높일 수 있음을 확인하였다.
Time effect on the deformation and strength characteristics of geogrid reinforced sand retaining wall has become an important issue in geotechnical and transportation engineering. Three physical model tests on geogrid reinforced sand retaining walls performed under various loading conditions were simulated to study their rate-dependent behaviors, using the presented nonlinear finite element method (FEM) analysis procedure. This FEM was based on the dynamic relaxation method and return mapping scheme, in which the combined effects of the rate-dependent behaviors of both the backfill soil and the geosynthetic reinforcement have been included. The rate-dependent behaviors of sands and geogrids should be attributed to the viscous property of materials, which can be described by the unified three-component elasto-viscoplastic constitutive model. By comparing the FEM simulations and the test results, it can be found that the present FEM was able to be successfully extended to the boundary value problems of geosynthetic reinforced soil retaining walls. The deformation and strength characteristics of the geogrid reinforced sand retaining walls can be well reproduced. Loading rate effect, the trends of jump in footing pressure upon the step-changes in the loading rate, occurred not only on sands and geogrids but also on geogrid reinforced sands retaining walls. The lateral earth pressure distributions against the back of retaining wall, the local tensile force in the geogrid arranged in the retaining wall and the local stresses beneath the footing under various loading conditions can also be predicted well in the FEM simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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