한계평형해석에 의한 연약지반 위의 철도노반 고성토를 위한 직포 보강 효과
The Reinforcement Effect of Woven Geotextiles for Railway Roadbed High-Embankment on Soft Ground by the Limit Equilibrium Analysis
김 유 성1 Kim, You-Seong 최 재 선2* Choi, Jae-Seon
ABSTRACT
Woven geotextiles (polyester mats) reinforcement is generally used to improve traffic ability, bearing capacity, and slope stability for embankment construction on soft ground. Cases of two high-strength woven geotextiles reinforcement layers are introduced in the present paper, which has been successfully constructed for rail road embankment on soft ground.
According to the case results based on the limit equilibrium analyses of slope stability, the two high-strength woven geotextiles reinforcement layers on the soft ground can substantially increase the stability of the embankment by about 25%, improve the safety factor from 0.91 to 1.14, and significantly reduce the embankment construction duration at least 2 months.
Therefore, the application of high-strength woven geotextiles is found to be useful for in-situ cases having the lack of construction duration and stability, as a soft ground improvement.
요 지
직포 보강재는 연약지반 성토시 장비주행성, 지지력 및 활동안정성 개선 등을 목적으로 활발하게 적용되고 있다. 이 논문에서 는 연약지반 위에 고강도의 직포를 2층 보강하여 철도제방을 성공적으로 구축한 사례를 소개하였다. 한계평형해석에 근거한 비탈면 활동안정분석결과 연약지반 위에 고강도의 직포를 2층 보강하고 흙쌓기를 수행하였을 때 제체의 활동에 대한 안전율은 0.91에서 1.14로 약 25%증가하고, 2개월 이상의 공기단축효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서, 공기가 촉박하거나, 안전율이 다소 부족한 현장의 경우 고강도 직포보강에 의한 연약지반처리공법은 유용한 것으로 판단된다.
Keywords : Polyester, Rail road embankment, Soft ground, Reinforcement 한국토목섬유학회논문집 제9권 4호 2010년 12월 pp. 27 ∼ 37
J. Korean Geosynthetics Society Vol.9 No.4 December. 2010 pp. 27 ~ 37
1 정회원, 전북대학교 토목공학과 교수 (Member, Professor, Dept. of Civil Engrg., Chonbuk National University) 2* 정회원, SK건설(주) 부장 (Member, General Manager/PE., SK E&C Co., LTD., E-mail: [email protected])
1. 서 론
토목기술자 및 섬유기술자들의 연구결과에 의해 개발 된 토목섬유는 각종 토목구조물의 보강, 필터, 배수, 분리, 봉쇄 및 침식방지재 등으로 폭넓게 사용되고 있다(한국지 반공학회, 1998). 대표적인 토목섬유 제품중의 하나인 직 포(PET(Polyester) Mat)는 연약지반상의 도로나 제방 구 축시 중장비의 주행성 확보, 양질의 흙쌓기재(흙)와 원지 반의 분리, 지지력 개선 및 활동 억제 등을 목적으로 광범 위하게 적용되고 있다.
조성민 등(1998)은 연약지반상의 흙쌓기체 보강을 목적 으로 포설된 직포(인장강도 150kN/m)에 스트레인 게이지 와 변위계 등을 설치하여 변형거동을 관찰하였다. 연약지 반의 심도가 7m정도인 기초지반상에 부직포, 샌드매트, 직포 순으로 포설하여 3m 높이의 1단계 흙쌓기를 완료하 고 약 5개월간 계측한 결과 계측된 최대 변형율은 0.1%
미만인 것으로 보고하고 있다.
Bergado 등(2002)은 방콕의 연약지반 위에 토목섬유 보 강 유무에 따른 흙쌓기제방의 파괴메커니즘과 보강효과 등을 규명하기 위해 현장시험시공을 수행하였다. 인장강
표 1. 당초(직포 보강 전) 연약지반 분포현황 및 처리공법
구 분 1-1구간 1-2구간 1-3구간 1-4구간
연약 지반 현황
연 장(m) 332 177 540 103
계획흙쌓기고(m) 8.66～9.74 8.89～9.37 6.21～10.75 6.49～7.02
연약층 두께(m) 12.00～13.70 11.03～14.52 9.40～13.00 10.00～11.50
연약층 구성 실트, 점토, 모래 실트 실트, 점토 모래, 점토
연약 지반 처리 공법
쇄석매트(m) 0.5 0.7 0.5 0.5
PP매트 50(kN/m)×1장 50(kN/m)×1장 50(kN/m)×1장 50(kN/m)×1장
단계흙쌓기고 (m)
1 단계 6.00 6.00 6.00 6.00
2 단계 4.50 4.50 4.50 4.13
3 단계 2.35 1.98 3.36 -
여성토고(프리로딩)(m) 3.11 3.11 3.11 3.11
흙쌓기 속도(m/월) 1.5(5.0cm/일) 1.5(5.0cm/일) 1.5(5.0cm/일) 1.5(5.0cm/일)
P.B.D설치간격(m) 2.5×2.5 - 2.5×2.5 -
준비기간(월) 6.0 4.0 6.0 4.0
시공기간(월) 20.67 18.67 20.67 18.87
도와 강성이 작은 부직포로 4층(부직포 인장강도 : 1층 19kN/m, 2～4층 9kN/m) 보강된 제방은 무보강 제방과 유 사한 거동을 나타냈으나, 인장강도와 강성이 큰 복합포(인 장강도 200kN/m)로 1층 보강된 제방은 무보강 제방고보 다 1.5배 높게 흙쌓기된 시점에서 파괴에 도달한 것으로 나타났다. 복합포로 보강된 제방의 파괴거동은 1차로 기 초지반이 파괴되고 2차로 보강재의 인발파괴가 발생하였 다. 부직포의 경우는 파단이 발생하였다. 기초지반 파괴시 점시 부직포와 복합포의 변형율은 2.5～3.0%이고, 복합포 의 경우 인발파괴시 변형율은 12～14%인 것으로 보고하 고 있다. Bergado 등(2002)이 시험시공한 연약지반의 심 도는 11m정도이고, 흙쌓기제방의 기울기는 모두 1:1.5(수 직:수평)이며, 파괴시 무보강 제방고는 4.0m, 부직포와 복 합포로 보강된 제방고는 각각 4.2m와 6.0m이다.
Borges와 Cardoso(2002)는 연약지반 위에 토목섬유로 보강된 제방의 전반(원호)활동에 대한 안정성 검토를 한계 평형해석과 유한요소해석을 수행하여 비교, 분석하였다.
이들은 한계평형해석과 유한유소해석에 의한 안정성 검토 결과는 전반적으로 유사하나, 제방고가 커질수록 유한요 소해석에 의한 원호할동 파괴면이 한계평형해석보다 작게 나타나는 경향이 있는 것으로 보고하고 있다.
Rowe와 Li(1999)는 연약지반상의 제방에 토목섬유를 보강하게 되면 시공중 제방정부에서의 수직, 수평변형이 감소하고, 제방선단부에서의 융기가 감소하는 것으로 보 고하고 있다.
일반적으로 연약지반 흙쌓기시 안전율이 허용치에 다
소 미치지 못하는 경우 직포를 수평으로 포설하여 안정성 을 확보하도록 설계하고 시공하고 있으나, 이에 따른 공기 단축효과 등을 실무적 관점에서 정리하여 보고한 사례는 전무하다.
이와 같은 배경 하에, 이 논문에서는 공기가 촉박한 현 장에서 직포를 보강하여 연약지반 흙쌓기(철도 제방)를 성 공적으로 구축한 사례를 소개하고자 한다. 이 논문에서는 직포보강에 따른 공기단축효과를 한계평형해석을 수행하 여 실무적 관점에서 기술하였다.
2. 현장현황 및 지층분석
이 연구에 인용된 사례현장은 ｢전라선 ○○-○○간 복 선전철 민간투자시설사업｣ 공사중 1공구 연약지반구간이 다. 표 1과 그림 1은 사례현장의 연약지반 분포현황 및 직 포보강전 처리공법을 나타내고 있다. 표 1과 그림 2에 나 타낸 바와 같이 연약지반의 두께는 9.4～14.5m이고, 연약 한 실트, 점토 그리고 모래로 구성되어 있고, 전반적으로 느슨한 모래층과 연약한 점토층이 실트층에 협재되어 있다.
연약한 실트층과 점토층 사이에 느슨한 모래층이 협재 되어 있는 1-2구간과 1-4구간은 프리로딩공법을 적용하 고, 상대적으로 연약한 실트층과 점토층이 두껍게 분포하 고 있는 1-1구간과 1-3구간은 프리로딩공법과 연직드레인 공법(P.B.D)을 병용하여 공기내에 연약지반을 개량하도 록 계획하였다. 그리고 흙쌓기는 지지력과 활동에 대한 안 정성을 고려하여 구간에 따라 2～3단계 흙쌓기로 진행되
그림 1. 연약지반처리 평면도
그림 2. 연약지반 처리현황 및 종단면도
그림 3. 현장전경 사진 도록 계획하였다.
그림 2에 나타낸 바와 같이 일부 구간을 제외하고는 6～8m의 흙쌓기가 진행되었고, 현재까지 흙쌓기가 진행 되지 않은 일부 구간은 표층처리공법(쇄석매트+PP 매트) 과 P.B.D공법의 적용이 완료되었으며 부분적으로 흙쌓기 가 진행 중에 있다. 그림 3은 표층처리공법과 P.B.D공법 이 적용되고 흙쌓기 공사가 진행중인 현장의 전경을 나타 내고 있다.
그림 4와 그림 5는 그림 2에 나타낸 A-A단면(1-2구간) 과 B-B단면(1-3구간)에서의 계획 흙쌓기와 현재 흙쌓기 및 지층의 구성 상태를 나타내고 있다. 그리고 여기서 현
그림 4. A-A단면(1-2구간) 흙쌓기 현황 및 지층구성 상태
그림 5. B-B단면(1-3구간) 흙쌓기 현황 및 지층구성 상태 표 2. 지반의 역학적 특성
구 분 흙쌓기
성토재
연약지반 사질토
(모래) 퇴적층 풍화토
점 토 실 트
단위중량(kN/m3) 19.0 18.0 17.8 18.1 18.0 19.0
점착력(kPa) 15.0 26.63 28.57 - 25.0 26.0
내부마찰각(˚) 25 - - 25 20 30
강도증가율 - 0.37 0.32 - - -
소성지수(%) - 22.6 6.6 - - -
재 상태는 직포보강을 검토하는 단계를 의미한다. A-A단 면의 경우 현재 8.16m의 흙쌓기가 진행된 상태이다. 이는 계획고(9.25m)의 88.2%이고, 또한 계획고+여성토인 12.36 m의 66.0%에 해당된다. B-B단면의 경우는 현재 일부 구 간은 계획고의 약 50% 정도인 5.45m의 흙쌓기가 진행되 었고, 나머지 구간은 연약지반 표층처리공법과 P.B.D공법 의 시공이 완료된 상태이다.
그림 4와 그림 5에 나타낸 바와 같이, 연약한 실트층과 점토층에서의 N값은 각각 2～8(전반적으로 2～4)과 3～4 이고 느슨한 모래층에서의 N값은 4이며, 이들 연약층의 총 두께는 각각 11.3m와 10.4m이고 연약층 아래에는 N값 20정도의 퇴적토가 4m정도의 두께로 분포하고 그 아래에 는 N값 50이상의 풍화토가 분포하는 것으로 나타나고 있 다. 실내외 시험을 통해 구한 각 지층의 역학적 특성은 표 2와
같다.
이 현장의 경우는 계획보다 공기가 지체되어 당초계획 대로 단계흙쌓기를 수행할 수 없는 상태이다. 즉, 흙쌓기 가 진행되지 않은 일부 구간에 대해 일시에 흙쌓기를 수행 해야 되는 상황이다. 따라서, 공기단축을 위해 직포보강공 법을 검토하였으며, 이에 따른 활동 안정 및 공기단축효과 등은 다음절에 기술하였다.
3. 직포보강 효과
3.1 전반활동안정 증가
활동 안정성 검토는 범용 한계평형해석 프로그램인 Talren 을 이용하였다. 비배수 전단강도는 유효상재압과 압밀도
표 3. 전반활동 안정 검토단면 및 조건
구 분 시공중 조건(계획고+여성토고) 공용중 조건
A-A단면 우 측 ○ ○
B-B단면 좌 측 ○ ○
우 측 ○ ○
허용 안전율 1.1이상 1.3이상
표 4. 전반활동 안정성 검토 결과
구 분 쌓기고 상재하중 안전율
판 정 비고
해석 허용
A-A단면
(현재 흙쌓기고 : 8.16m) 우측
무보강 시공중 12.36m 13.00kPa 1.12 1.1 O.K 강도증가
고 려 공용중 9.25m 59.15kPa 1.53 1.3 O.K
직 포 2층 보강
시공중 12.36m 13.00kPa 1.57 1.1 O.K 강도증가 고 려 공용중 9.25m 59.15kPa 2.02 1.3 O.K
B-B단면
(현재 흙쌓기고 : 5.45m) 좌측
무보강 시공중 13.78m 13.00kPa 1.37 1.1 O.K 강도증가
고 려 공용중 10.67m 59.15kPa 1.54 1.3 O.K
직 포 2층 보강
시공중 13.78m 13.00kPa 1.66 1.1 O.K 강도증가 고 려 공용중 10.67m 59.15kPa 2.20 1.3 O.K
B-B단면
(현재 흙쌓기고 : 0.50m) 우측
무보강 시공중 11.83m 13.00kPa 0.91 1.1 N.G 강도증가
미 고 려
직 포 2층 보강
시공중 11.83m 13.00kPa 1.14 1.1 O.K 강도증가 미 고 려
공용중 10.67m 59.15kPa 2.00 1.3 O.K 강도증가 고 려
가 커질수록 증가하므로, 흙쌓기 하중과 압밀도에 따른 비 배수 전단강도의 증가는 아래 식을 사용하였다.
(1)
여기서, : 흙쌓기 하중과 압밀도에 따라 증가된 비배 수 전단강도
: 강도증가율
: 흙쌓기 하중 U : 압밀도
: 원지반 비배수 전단강도
연약지반의 비배수 전단강도는 흙쌓기 조건에 따라 다 음과 같이 3가지로 구분하였다.
① 샌드매트와 P.B.D만 적용된 지반(흙쌓기가 진행되 지 않은 곳) : 원지반 전단강도 적용
② 현재 흙쌓기가 진행된 지반 : 흙쌓기 하중과 압밀도 60% 조건으로 증가된 전단강도 적용
③ 공용하중 조건(연약지반 처리가 완료된 상태) : 흙쌓기
하중과 압밀도 95%조건으로 증가된 전단강도 적용
표 2에 나타낸 지반정수를 사용하여 흙쌓기 조건에 따 른 비배수 전단강도의 증가는 철도제방 정부는 100%, 비 탈면(경사)부는 30%, 비탈면 선단부로부터 흙쌓기가 되지 않은 부분은 0%로 가정하였으며(그림 8～11 참조), 그림 4와 5에 나타낸 대표단면에 대한 검토조건은 표 3과 같다.
이 현장의 경우 공기가 촉박하므로 각각의 단면에 대해 현 재 상태에서 계획고+여성토까지 1단계로 1.5m/월의 흙쌓 기 속도로 진행하는 것으로 가정하였다. 그림 4와 5에 나 타낸 바와 같이, 좌․우측이 균등하게 흙쌓기된 A-A단면은 상대적으로 불리한 우측 비탈면, 현재 좌․우측 흙쌓기 높 이가 다른 B-B단면은 좌․우측 비탈면에 대해 전반활동 안 정검토를 수행하였다.
표 4는 각각에 대한 안정검토 결과를 나타내고 있다.
B-B단면의 우측 비탈면 시공중 조건을 제외하고는 모두 전반활동에 대해 안정한 것으로 나타났다. 현재 흙쌓기가 진행되지 않은 B-B단면 우측 비탈면의 경우는 전단강도 증가를 고려하지 않았기 때문에 불안정하게 나타난 것으 로 생각된다. 그러나, B-B단면 우측 비탈면의 경우도 압밀
표 5. 사용된 직포의 역학적 특성
항 목 제 원 시험방법
직포제품 길이방향(도로 폭 방향)
인장강도(kN/m) 400이상
KSF 2124, 1993 ASTM D4595, 1994
신 율(%) 15이하
신율 5%시 인장강도(kN/m) 171이상(46.7%) 직포제품
폭원방향(도로 종 방향)
인장강도(kN/m) 50이상
신 율(%) 20이하
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa) 검토결과 F.S = 0.91 ＞ 1.1 ⇨ N.G
그림 6. B-B단면 우측 비탈면 시공중 조건 안정검토 결과
종료에 따른 비배수 전단강도 증가를 고려한 공용중에는 안정한 것으로 나타났다.
이규진 등(2000)은 연약지반에 흙쌓기를 수행할 경우 원지반으로부터 토목섬유를 2층 포설까지는 지지력 증가 가 보강층수에 비례하지만 3층 이상 보강 시 오히려 값이 저하되는 것으로 보고하고 있다. Won 등(2004)은 얕은 기 초지반에 보강재를 매설할 경우 2층까지는 지지력이 현격 하게 증가하나 2층 이상부터는 증가가 거의 없는 것으로 보고하고 있다. Yetimoglu 등(1994)에 의하면 보강재 층 수가 4일 때 극한지지력이 최대가 되고, Guido 등(1987) 은 보강재 층수가 3을 넘으면 극한지지력이 다소 감소하 는 것으로 보고하고 있다.
문헌자료를 근거로 이 연구에서는 인장강도가 400kN/m 인 직포를 B-B단면 우측 비탈면에 대해 길이 30m, 수직간 격 0.5m로 2층 포설한 것으로 가정하여 전반활동 안정검 토를 수행하였다. 검토결과 직포를 2층 보강하게 되면 전
반활동에 대한 안전율은 0.91에서 1.14로 25% 증가하여 안정한 것으로 나타났다. A-A단면과 B-B단면 좌측에 대 해서도 B-B단면 우측과 같이 직포 보강재를 2층 보강하는 것으로 가정하여 검토한 결과 전반활동에 대한 안전율은 20∼40%정도 증가하는 것으로 나타났다. 표 5는 보강재 로 사용된 직포의 특성을 나타내고 있다. 그림 6과 그림 7는 B-B단면 우측비탈면에서의 직포 보강전후의 안정검 토 결과를 보여주고 있다. 이들 그림과 표 4에 나타낸 바와 같이 인장강도가 큰 직포를 2층 보강하게 되면 안정성이 크게 향상됨을 알 수 있다.
3.2 공기단축 효과
공기단축 효과는 현재의 원지반 상태에서 계획고+여성 토고 시 불안정하게 나타난 B-B단면 우측 비탈면에 대해 압밀도-흙쌓기고-전단강도 증가 등을 고려한 한계평형해
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa)+
직포(400kN/m, 길이 30m) 2층 보강 검토결과 F.S = 1.14 ＞ 1.1 ⇨ O.K
그림 7. B-B단면 우측 비탈면 시공중 조건에서 직포 2층 보강 후 안정검토 결과
표 6. B-B단면(우측) 계획고+여성토고 시 압밀도에 따른 전단강도 증가를 고려한 안전율
구 분 압밀도와 강도증가율을 고려한 안전율
압 밀 도 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%
안전율 해석결과 0.95 0.98 1.01 1.05 1.08 1.13 1.16 1.19
허 용 값 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
판 정 N.G N.G N.G N.G N.G O.K O.K O.K
표 7. B-B단면(우측) 계획고+여성토고 시 흙쌓기속도와 안전율 관계
구 분 압밀도와 강도증가율을 고려한 안전율
20% 40% 50% 60% 80%
흙쌓기 기간(개월) 2(4) 3(6) 4(8) 5(10) 6(12)
흙쌓기 속도 m/월 3.0 2.0 1.5 1.2 1.0
cm/일 10.0 6.7 5.0 4.0 3.3
안 전 율(한계평형해석) 0.98 1.05 1.08 1.13 1.19
판 정 N.G. N.G. N.G. O.K. O.K.
※ 주의: 흙쌓기 기간의 A(B)에서 A = 전체기간의 1/2, B = 전체기간을 의미함
석을 수행하여 분석하였다. 그림 5에 나타낸 바와 같이 1-3구간 B-B단면 우측 비탈면의 계획고+여성토고가 11.83m 이고, 1단계 흙쌓기로 진행되는 점과 흙쌓기체의 안정성 등을 고려하여 비배수 전단강도의 증가는 11.83m의 약 1/2 인 6m 흙쌓기 조건에서 압밀도별로 산정하여 전반활동에 대한 안정검토를 수행하였다. 표 6과 그림 8～11은 시공 중 조건에서 압밀도별 전단강도증가를 고려한 안정검토 결과를 나타내고 있다. 압밀도가 커질수록 안전율이 커지
고, 압밀도가 60%인 지점에서 활동에 대해 안정한 것으로 나타났다.
그림 12는 당초설계 시 수행된 1-3구간 연약지반 설계 (압밀도-시간 관계) 결과이다. 2.5m×2.5m 간격으로 P.B.D 설치 시 압밀도 60%에 도달하는 데 5개월 정도가 소요되 는 것으로 나타나고 있다.
이 논문에서는 1-3구간 B-B단면(우측) 비탈면의 안정 한 흙쌓기체의 구축을 위해 약 12m 흙쌓기하는 데 소요되
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa) 검토결과 F.S = 0.98 ＜ 1.1 ⇨ N.G
그림 8. B-B단면(우측) 압밀도 20%도달조건의 전단강도증가를 고려한 시공중 안정검토 결과
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa) 검토결과 F.S = 1.05 ＜ 1.1 ⇨ N.G
그림 9. B-B단면(우측) 압밀도 40%도달조건의 전단강도증가를 고려한 시공중 안정검토 결과
는 시간의 1/2를 적용하여 표 6에 나타낸 각 압밀도에 도 달하는 데 소요되는 시간과 흙쌓기고의 관계를 흙쌓기속 도와 안전율의 관계로 나타내었다. 흙쌓기속도와 안전율 의 관계는 표 7의 결과와 그림 12에 나타낸 압밀도-시간의 관계로부터 도출하였으며, 그 결과는 표 7과 그림 13에 나 타내었다. 흙쌓기속도와 안전율의 관계를 분석한 결과
1.2m/월(4.0cm/일)속도로 흙쌓기를 진행할 경우 흙쌓기체 는 안정한 것으로 나타났다. 그러나, 이 현장의 경우는 계 획보다 공기가 지체되어 흙쌓기가 진행되지 않은 일부 구 간에 대해 일시에 1.5m/월(4.0cm/일)속도로 흙쌓기를 수 행해야만 되는 상황이므로 공기단축을 위해 직포보강공법 을 검토하였다. B-B단면(우측) 시공중 조건의 경우 표 4에
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa) 검토결과 F.S = 1.13 ＞ 1.1 ⇨ O.K
그림 10. B-B단면(우측) 압밀도 60%도달조건의 전단강도증가를 고려한 시공중 안정검토 결과
검토조건 계획고+여성토고+상재하중(13kPa) 검토결과 F.S = 0.91 ＞ 1.1 ⇨ O.K
그림 11. B-B단면(우측) 압밀도 80%도달조건의 전단강도증가를 고려한 시공중 안정검토 결과
서 무보강과 직포 2층 보강시 안전율은 각각 0.91과 1.14 이고 표 7에서 60%압밀도시 안전율은 1.13으로 나타나고 있다. 안전율의 결과만을 고려할 경우 인장강도가 400kN/m 인 직포 2층 보강은 10개월의 공기단축 효과가 있는 것으 로 나타나고 있다. 흙쌓기 속도, 압밀도, 안전율 등을 고려 할 경우 흙쌓기 속도가 1.2m/월에서 1.5m/월로 빠르게 진
행될 수 있으므로 2개월 정도의 공기단축 효과가 있는 것 으로 나타났다. 고강도 직포 2층 보강에 따른 공기단축 효 과는 2～10개월로 최소 2개월 이상 효과가 있는 것으로 나타났으나, 이는 단순하게 압밀에 따른 비배수 전단강도 증가만을 고려한 한계평형해석 결과에 의한 것이므로, 연 약지반 위에서 고강도의 토목섬유 보강에 따른 공기단축
그림 12. P.B.D(2.5m×2.5m) 적용에 따른 압밀도(1-3구간) 그림 13. B-B단면(우측) 계획고+여성토고 시 흙쌓기속도-안전율 관계
그림 14. 1-3구간 계획고+여성토고 완료 후 여성토 제거과정
효과는 차후 수치해석과 시험을 통해 규명하고자 한다.
이 논문에 인용된 현장의 경우는 직포 2층을 보강하여 성공적으로 공기내에 흙쌓기 공사를 완료하고 그림 14에 나타낸 바와 같이 여성토를 제거중에 있다. 따라서, 연약 지반 위에 고강도의 토목섬유를 보강하고 흙쌓기 공사를 수행할 경우 전반활동 억제 및 공기단축 효과 등은 현저할 것으로 생각된다.
4. 결 론
이상의 한계평형해석에 의한 연약지반 위의 철도노반 고성토를 위한 직포 보강 효과 분석으로부터 도출한 주요 결론은 다음과 같다.
(1) 고강도의 직포를 연약지반 위에 2층 보강할 경우 전반 활동에 대한 안전율은 0.91에서 1.14로 약 25%증가하
고, 최소 2개월 이상의 공기단축효과가 있는 것으로 나타났다.
(2) 성토고, 압밀도-시간 관계로부터 흙쌓기 속도와 안전 율의 관계를 도출할 수 있었다. 이 관계는 성토관리에 있어 매우 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단 된다.
이 결과는 흙쌓기 하중과 압밀에 따른 비배수 전단강도 만을 고려한 한계평행해석에 의존하여 분석한 결과이므로 차후 수치해석 및 시험 등을 통해 토목섬유 보강에 따른 전반활동억제 및 공기단축효과 등을 규명할 계획이다.
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(논문접수일 2010. 11. 18, 심사완료일 2010. 12. 21)
