수치해석에 의한 보강토옹벽의 변형거동

Abstract

최근 들어 공사비의 절감과 국토의 효율적인 이용을 위해 연약지반 상에 구조물이나 도로의 시공이 더욱 더 증가하고 있는 추세이다. 하지만 연약지반 상 구조물과 성토시공으로 인한 하중증가는 연약지반에 부등침하와 성토사면의 변형, 압밀에 의한 침하문제를 야기시켜 연약지반 안정에 대한 우려를 낳고 있다. 성토사면의 변형을 막기 위한 보강토옹벽의 구축은 인장강도가 없는 지반에 인장강도를 부여하여 사면붕괴를 막는데 효율적인 것으로 알려져 있다. 이러한 이점에도 불구하고 보강토옹벽은 연약지반 상 하중중가를 가져와 연약지반의 침하와 변형을 발생시키고 있다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 개선하고자 치환공법을 적용 후 유한요소해석을 실시하여 지반거동특성에 대해 분석하고자 한다. 본 연구의 목적은 연약지반 상 보강토옹벽 시공시 치환공법 적용 후 보강토옹벽의 거동 개선효과와 옹벽배면의 보강재 수직설치간격에 따른 지반의 변위거동을 밝히고, 치환공법 적용시 적정 치환폭과 깊이를 제안하고자 하는 것이다. 이를 위해 유한요소법을 이용한 수치해석을 수행한 후 해석결과를 비교․분석하였으며 이에 의해 다음과 같은 결론을 도출하였다. 연약지반에 보강토옹벽 시공시 치환공법을 적용한 경우 옹벽 수평변위 비율이 상단 0.90～1.20%, 하단 2.06～3.50%, 옹벽 배면의 수직변위비율 1.16～2.11%, 옹벽전면 지표의 전단변형률 2.75～4.78%로 나타나 대부분의 관련 수치가 관리기준치 내의 값을 나타냈으며 치환공법은 보강토옹벽의 거동 개선에 효과가 있음이 증명됐다.|Most recently, for saving construction cost and efficient exploiting of national land, the cases of constructing structures and roads on the soft ground are increasing, in number, continually. However, the weight increase on soft ground due to structure construction and soil embankment causes worry about soft ground stability according to the problems on differential ground settlement, soil slope transformation, and land subsidence by consolidation. The construction of reinforced earth retaining wall to block soil slope transformation is known to be efficient to prevent slope collapse by allowing tensile strength to the ground which has no tensile strength. Despite this advantage, the construction of reinforced earth retaining wall causes the problem of bringing about the subsidence and deformation for soft ground according to weight increase on the soft ground. In this study, the analysis of ground movement feature by finite element analysis after applying replacement method was conducted in order to solve this problematic point. The objective of this study is to reveal the ground movement improvement effect after applying replacement method at constructing reinforced earth retaining wall on soft ground, and the ground deformation and movement according to the vertical installation interval of the reinforcement material at the back side of earth retaining wall, and to suggest the appropriate replacement breadth and depth in case of applying replacement method. For this, numerical analysis exploiting finite element method were conducted, and the results were analyzed in comparison, and accordingly the conclusion like below were drawn. In case that replacement method was applied at constructing reinforced earth retaining wall on soft ground, most related numerical values showed within management criteria value, as the lateral deformation ratio of earth retaining wall showed to be 0.90～1.20% at upper side and 2.06～3.50% at lower side, the vertical deformation ratio at earth retaining wall back side to be 1.16～2.11%, and the shear strain at retaining wall front side earth surface to be 2.75～4.78%, the replacement method was proved to be effective for the improvement of reinforced earth retaining wall movement.