수목은 뿌리에 의한 토양수분의 제거와 기계적인 보강효과를 통해 토괴가 사면 하부로 이동하는 것을 막아 안정하게 하는 역할을 한다. 본 연구는 자연사면상에서 이런 보강효과를 정량화하기 위해, 표준사에 다른 형태로 수목의 뿌리를 내재시켜 직접전단시험을 실시하였으며, 공시뿌리로서는 잣나무가 이용되었다. 실험은 뿌리가 내재된 것과 그렇지 않은 토양에서 실시하였으며, 여러 수준의 수직구속 압력에서 최대 전단저항력을 측정하였다. 뿌리에 의해 증가된 토양전단저항력은 측정된 토양의 내부마찰각과 점착력 등의 토양변수를 이용하여 계산하였으며, 전단상자내의 뿌리배열에 의한 효과도 함께 분석하였다. 실험결과 전단저항력은 뿌리의 개수와 직경이 증가할수록 증가하였으며, 뿌리의 배열 형태가 십자 배열일 때 가장 큰 효과를 나타내었다. 또한 실험을 통해 확인한 전통적인 토양보강 모델과의 비교에서는 기존 모델의 선형성으로 실제 실험 결과와 일치하지 않는 경향을 나타내었다.
기존의 지오텍스타일 보강토벽 공법은 대부분 콘크리트 판넬 또는 블록형식의 벽면을 사용하고 있어 미관상의 단점을 해결하지 못하고 있다. 이러한 보강토 사면 또는 보강토벽의 단점을 보완하여 녹화벽면의 형성이 가능할 경우 기존 보강토 공법의 장점이 극대화되어 이 공법의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 이와 같은 배경 하에 본 연구에서는 보강토벽 전면에 녹화가 가능한 연성벽면을 형성, 안정성 측면에서도 강성벽면과 거의 동등한 기능을 발휘할 수 있는 공법을 고안하여, 여러 가지 형태의 실내모형 시험을 실시하여 그 거동을 비교 분석하였다. 그 결과, 이러한 녹화벽면 공법은 그 안정성측면에서도 충분히 새로운 공법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
Vetiver grass (Vetiveria zizanioides) is being effectively used in many countries to protect embankment and slopes for their characteristics of having long and strong roots. In this paper, in-situ shear tests of the ground with the vetiver roots have been conducted to investigate the stabilization properties corresponding to the embankment slopes. Numerical analyses have also been performed with the finite element method using elastoplastic subloading $t_{ij}$ model, which can simulate typical soil behavior. It is revealed from field tests that the shear strength of vetiver rooted soil matrix is higher than that of the unreinforced soil. The reinforced soil with vetiver root also shows ductile behavior. The numerical analyses capture well the results of the in-situ shear tests. Effectiveness of vetiver root in geotechnical structures-strip foundation and embankment slope has been evaluated by finite element analyses. It is found that the reinforcement with vetiver root enhances the bearing capacities of the grounds and stabilizes the embankment slopes.
최대 높이가 29.5m인 고성토 보강토옹벽에 대한 시공 및 계측이 수행되었다. 이와 같이 높은 보강토옹벽에 대한 설계 및 시공 경험이 그다지 많지 않기 때문에, 본 현장에서는 철저한 설계 및 시공관리가 이루어졌다. FHWA 설계기준에 근거하여 본 현장 보강토옹벽의 내적 및 외적안정을 검토하였고, Bishop의 간편법을 이용하여 전반활동에 대한 안정성 해석을 수행하였다. 또한 시공관리 및 안정성 검토를 위한 일련의 현장계측을 수행하였다. 본 논문에서는 높이가 20m 이상이고, 2단으로 시공된 대표단면 2개소에 대한 계측결과를 분석하였다. 계측결과, 벽체 및 보강재의 변형이 매우 작게 측정되었으며, 벽체작용 수평토압 또한 미소한 것으로 나타났다. 따라서 높이가 20m이상으로 매우 높은 옹벽구조물에 있어서, 보강토옹벽공법이 성공적으로 적용될 수 있음을 확인하였고, 또한 시공관리가 잘 이루어질 경우 이같이 높은 보강토옹벽에 대하여 FHWA 설계기준이 매우 보수적인 안전측 결과를 보임을 알 수 있었다.
The main purpose of this study was to verify the shore margin protection effect of the root system of Salix gracilistyla Miq. developed from direct sticking cuttings on wetland, focusing on the effect of the root system reducing soil particle dissociation rate in water. The soil dissociation rate was examined through slaking tests with cylindric pure soil column at maximum particle density and the same size column of root reinforced soil. The dry weight of remained soil was measured after 5, 10, 15, 30minutes and 1, 6, 12, 24, 48hours inundation. As results, the soil particles began to dissociate severely at 10 minutes and only 10% of soil particles were left after 25minutes inundation. The stable slope angle of pure soil was $36^{\circ}$after 24 hours. On the other hand, the columns of root reinforced soil were stable even after 24hours, being dissociated only 7.2% of soil particles. So, it was revealed that the root system was very effective materials protecting more than 80% of soil particle from dissociation in inundation.
To analysis of the embanked slope stability using a jointed reinforcement, the internal stability and the external stability have to be satisfied, respectively. But, because the lengths of ready-made steel-grid were limited, the reinforcements must be connecting themselves to the reinforcing. In this study, the mechanical test was carried out to investigate the tensile failure and the pullout failure at the joint parts of them, which was based on the analysis of reinforced slope in field. Through the tensile tests in mid-air for the jointed steel-grid, the deformation behavior was seriously observed as follows : deformation of longitudinal member, plastic deformation of longitudinal member and of crank part. Those effects were due to the confining pressure and overburden pressure of the surrounding ground. The bearing resistance at jointed part of jointed steel-grid was due to the latter only. The maximum tensile forces were higher about 20kN~27kN than ultimate pullout resistance, but, the results of those was almost the same in mid-soil. The failures of steel-grid occurred at welded point both of longitudinal members and transverse members and of jointed parts. The strength of jointed parts itself got pullout force about 20kN, which was about 65% for ultimate pullout force of the longitudinal members N=2. To the stability analysis of reinforced structure including the reinforced slope, the studying of connection effects at jointed part of reinforcement members must be considered. Through the results of them, the stability of reinforced structures should be satisfied.
This paper reports the application study of the ground reinforement under a buried pipeline subjected to differential settlement via a finite element modelling. The Soil-reinforrement interaction helps to mimimize the differential settlement between the adjoining pipe segments. The settlement pattern and deformation slope of a pipeline have been evaluated for a boundary condition at the joint between a rigid structure and apipeline. The analysis results are compared for both non-reinforied and reinforced cases to measure the effectiveness of the soil reinforcement for restraining the settlement of the pipeline.
본 연구는 진동대 모형실험기를 이용하여 동하중 재하 시 네일 두부 구속방식에 따른 쏘일네일 보강사면의 거동에 관한 실험을 실시하였다. 진동대 모형실험은 네일 두부의 구속과 비구속조건 등을 변화시키면서 장주기 특성을 지닌 Hachinohe 지진파와 단주기 특성을 지닌 Ofunato 지진파를 적용하여 실험을 실시하였다. 실험으로부터 얻어진 결과를 바탕으로 사면의 파괴유형과 지반 가속도특성, 수직변위 및 수평변위를 비교 분석하였다. 진동대 모형실험을 수행한 결과 단주기파가 장주기파 보다 사면에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났고, 네일 두부의 구속이 동하중에 대하여 전단저항력이 크게 발휘하는 것을 알 수 있었다. 또한 쏘일 네일 두부를 구속함으로써 지진하중 작용 시 사면의 안정성이 크게 향상됨을 확인할 수 있었다.
이 연구는 자연에 기반을 둔 하천기술을 제방에 적용하여 그 효과를 평가하기 위해 수행되었다. 친환경 신소재 바이오폴리머를 제체 표면에 적용하여 내구성과 친환경성을 증진시킴과 동시에 월류에 대응하기 위한 제방의 보강 대책을 수립하고자 하였다. 안동하천연구센터에 현장토를 사용하여 높이 1 m, 마루 폭 3 m, 사면경사 1:2, 총 길이 5 m의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일 (bio-soil)을 제방 전면에 5 cm 두께로 도포하여 월류 발생에 대한 제방의 안정성 평가 실험을 수행하였다. 영상분석 프로그램을 이용한 픽셀기반 분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하였으며 그 결과, 신소재 적용 제방의 경우 완전붕괴가 발생하는 시간은 일반 흙 제방에 비해 12배 이상 증가해서 붕괴지연효과가 상당히 높은 것으로 나타났다.
본 연구에서는 활동억지시스템으로 보강된 사면에 대한 설계법을 체계화하고, 이에 대한 설계 흐름도를 작성하여 합리적인 사면의 설계가 가능하도록 하였다. 제안된 사면의 설계법은 현장상황조사단계, 사면설계단계, 산사태발생 예측단계, 사면파괴규모 판단단계 및 보강공법 선정단계와 같이 5단계로 구성하였다. 사면파괴규모는 기존에 제안된 사면파괴의 위험성을 평가하는 국외의 각종 기준을 정리하고, 이를 국내에서 발생된 산사태 파괴규모와 함께 분석함으로서 정량적인 기준을 마련하였다. 사면활동체적은 파괴규모가 소규모인 경우 $150m^3$이하이고, 중규모인 경우 $150m^3{\sim}900m^3$이며, 대규모인 경우 $900m^3$상으로 분류하였다. 제안된 사면파괴규모를 토대로 각각의 파괴규모에 따라 활동억지시스템을 결정할 수 있도록 하였다. 한편, 활동억지시스템인 억지말뚝, 쏘일네일링 및 앵커에 대한 각각의 설계법을 제안하여 최적의 사면안정공법을 마련할 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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