크기효과를 고려한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면마찰력

Side Resistance of Rock Socketed Drilled Shafts in Consideration of the Shaft Size Effects

  • 사공명 (한국철도기술연구원 궤도토목연구본부) ;
  • 백규호 (관동대학교 공과대학 토목 환경학부)
  • Sagong Myung (Track & Civil Engrg. Research Dept. Korean Railroad Reearch Institute) ;
  • Paik Kyu-Ho (Dept. of Civil Engrg., Kwandong Univ.)
  • 발행 : 2004.12.01

초록

사공과 백(2003)에 의하면 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력은 암반의 상태, 종류, 일축압축강도, 구속압 등으로부터 영향을 받는 것으로 알려졌다. 또한 그들이 제안한 Hoek-Brown 공식을 변형한 암반근입부의 단위주면 마찰력 산정공식은 적절한 단위주면마찰력 값을 산정하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서는 기존의 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력 산정에 있어 말뚝의 크기효과를 고려하는 방법을 제안하였으며, 말뚝의 크기효과로 인한 단위주면마찰력의 영향을 조사하였다. 본 논문에서 제안하는 방법은 기존의 Hoek-Brown 공식을 변형한 식에 경험적인 암석의 일축압축강도에 대한 크기효과를 나타내는 식을 대입하여 결정되었다. 또한, 기존 논문에 보고된 말뚝재하실험 결과 중 12개의 실측치와 말뚝의 크기효과를 고려한 식을 통하여 계산된 단위주면마찰력의 예측치를 비교하였다. 비록 충분치 않은 지반조건이 기술되어 있는 상황이지만, 본 연구에서 제안하는 크기효과를 고려한 단위주면마찰력의 산정공식은 실측치와 근사한 결과를 보였다. 또한, 지반의 지질강도정수(GSI), 구속압, 일축압축강도, 말뚝의 직경에 대한 매개변수실험 결과 일축압축강도가 주면마찰력에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 말뚝의 크기는 상대적으로 그에 비해 적은 것으로 나타났으나 말뚝의 크기효과는 암반의 상태가 양호할수록 더욱 큰 것으로 관측되었다.

According to Sagong and Paik (2003), the side resistance of rock socketed drilled shafts is affected by rock quality, types, uniaxial compressive strength, and confining stress. Their approach based upon the Hoek-Brown criterion provides reasonable predictions of the side resistance. In this study, we propose an equation to calculate the side resistance considering size effects of the shafts and investigate the influence of drilled shaft diameter on the side resistance. A new method employs the modified Hoek-Brown criterion together with an empirical size effect of rock core. From the previous field tests, 12 pile load test results were collected and compared with prediction calculated from the equation proposed in this study. In a given condition, similar results between measurement and estimate are observed. From the parametric study on the GSI, confining stress, uniaxial compressive of intact rock and pile size, it is shown that uniaxial compressive strength is the most influential parameter on the side resistance. Though pile size shows the least influence on the resistance, the size effect is apparent as rock quality increases.

키워드

참고문헌

  1. 사공명, 백규호 (2003), 'Hoek-Brown 공식을 이용한 현장타설말뚝의 주면마찰력 산정', 한국지반공학회 논문집, 제19권 제2호, pp.209-220
  2. 조천환, 김홍묵, 김옹규 (2004), '축소모형말뚝을 이용한 현장타설말뚝의 지지력 평가', 한국지반공학회 논문집, 제20권 제5호, pp.117-126
  3. Bandis, S., Lumsden, A. C., and Barton, N. R. (1981), 'Experimental studies of scale effects on the shear behavior of rock joints', International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanical Abstracts, Vol.18, pp.1-21
  4. Carter, J. P., and Kulhawy, F. H. (1988), 'Analysis and design of drilled shaft foundations socketed into rock', EPRI Report EI-5918, Electric Power Research Institute, Palo Alto, California
  5. Gloss, G. H., and Briggs, O. H. (1983), 'Rock Sockets in soft rock', Journal of Geotechnical Engineering, Vol.109, No.4, pp.525-535 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1983)109:4(525)
  6. Gunnink, B., and Kiehne, C. (2002), 'Capacity of drilled shafts in Burlington limestone', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.128, No.7, pp.539-545 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2002)128:7(539)
  7. Hoek, E. (1998), 'Rock engineering course note by Evert Hoek', http://www.rocscience.com/hoek/Practica/RockEngineering.asp, 최종 방문일 2004. 10. 5
  8. Hoek E. and Brown E. T. (1980), Underground Excavation in Rock, The Institution of Mining and Metallurgy, London, pp.97-98
  9. Hoek E. and Brown E. T. (1997), 'Practical estimation of rock mass strength', International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol.34, No.8, pp.1165-1186 https://doi.org/10.1016/S1365-1609(97)80069-X
  10. Horvath, R. G., and Kenney, T. C. (1980), 'Shaft resistance of rock-socketed drilled piers', Proceedings of Symposium on Deep Foundation, ASCE. New York, pp.182
  11. Littlechild, B. D., Hill, S. J., Plumbridge, G. D., and Lee, C. L. (2000), 'Load capacity of foundations on rock', Proceedings of Sessions of Geo-Denver 2000: New Technology and Design Developments in Deep Foundations, Denver, pp.141-157
  12. Mcvay, M. C., and Townsend, F. C. (1992), 'Design of socketed drilled shafts in limestone', Journal of Geotechnical Engineering, Vol.118, No.10, pp.1626-1637 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1992)118:10(1626)
  13. Radhakrishnan, R. and Leung, Chun F. (1988), 'Load transfer behavior of rock-socketed piles', Journal of Geotechnical Engineering, Vol.115, No.6, pp.755-768 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1989)115:6(755)
  14. Reese, L. C., and O'Neill, M. W. (1987), Drilled shafts: Construction procedures and design methods, FHWA design manual
  15. Rowe, R. K., and Armitage, H. H. (1987), 'A design method for dilled piers in soft rock', Canadian Geotechnical Journal, 24(1), pp.126-142 https://doi.org/10.1139/t87-011
  16. Rosenberg, P., and Journeaux, N. L. (1976), 'Friction and end bearing tests on bedrock for high capacity socket design', Canadian Geotechnical Journal, Vol.13, No.3, pp.324-333 https://doi.org/10.1139/t76-033
  17. Seidel, J. P., and Harberfield, C. M. (2002), 'A theoretical model for rock joints subjected to constant normal stiffness direct shear', International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 39, pp.539-553 https://doi.org/10.1016/S1365-1609(02)00056-4
  18. Wilson, L. C. (1976), 'Tests of bored and driven piles in cretaceous mudstone at Port Elizabeth, South Africa', Geotechnique, 26(1), pp.5-12 https://doi.org/10.1680/geot.1976.26.1.5