해성점토층에서 SRC 지반보강에 관한 현장적용성 평가

이승준(Seungjun Lee),이석영(Seogyoung Lee),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.1

현재 서해안 지역에는 대규모의 항만공사 및 간척사업 등 대규모의 투자와 개발이 집중되고 있는 실정에 있어 연약지반 처리라는 문제점이 큰 이슈가 되고 있다. 그리고 연약지반 보강 시 지반보강을 위한 공법은 사용목적과 지반조건 및 시공여건, 공사비 등을 고려하여 주입공법을 선정해야 하며, 고압분사주입공법 중 SRC공법은 강제 압송 충전시키는 방법으로서 지반의 특성과 무관하게 균질한 강도를 가지는 개량체 조성이 가능하며, Slime 발생량이 적어 환경에 대한 영향을 적게 받는 이점을 가진다. 이에 본 연구에서는 경기도 화성시 전곡리 주변 조석 차가 비교적 큰 서해안 지역의 해성점토층 지반을 대상으로 하여 SRC공법을 시공하여 지반보강 및 현장적용성에 대해 평가하고자 한다. SRC공법 현장적용 결과, 시추작업에 의해 측정된 일축압축강도시험 결과 재령 28일 강도 값이 14,700~31,800kN/m2으로 5,333kN/m2 이상의 설계기준을 모두 만족하였다. 따라서 서해안 해성점토층 지반에 SRC공법을 시공하여 지반보강에 관한 현장적용성의 평가 결과 우수한 강도 값을 나타내었으며, 이는 곧 내구성 또한 뛰어난 것으로 입증된다고 사료된다. Currently, the west coast has focused on large-scale investment and development, such as harbor construction work and land reclamation projects, with soft ground grouting issues being the major concern. In addition, grouting for soft ground reinforcement is definitely considered that construction purpose, soil condition, construction situation, and construction costs. The SRC method, which is a high pressure injection method, can easily produce well-distributed strength regardless of soil characteristics and is environmentally friendly. Therefore in this study, the SRC method was applied to marine clay on the west coast where located Jeongok-ri, Seosin-myeon, Hwaseong-si, Gyeonggi-do, Korea as well as estimated of the ground reinforcement and the application on the site. The results of the application on the site by SRC method indicated age 28 day strength is 14,700~31,800kN/m2 which is satisfied the criterion of unconfined compressive strength that more than 5,333kN/m2. Therefore the result that the SRC method constructed marine clay on the west coast indicated the outstanding strength as well as excellent durability.

터널근접시공에 의한 기 존재하는 인접말뚝의 거동에 지반보강이 미치는 영향에 대한 연구

전영진,김성희,김정섭,이철주,Jeon, Young-Jin,Kim, Sung-Hee,Kim, Jeong-Sub,Lee, Cheol-Ju 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3

본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대 축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은 지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약 2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다. In the current work, a series of three-dimensional finite element analysis was carried out to understand the behaviour of pile when the tunnel passes through the lower part of a single pile or group piles. At the current study, the numerical analysis analysed the results regarding the ground reinforcement condition between the tunnel and pile foundation. In the numerical modelling, several key issues, such as the pile settlements, the axial pile forces, the shear stresses and the total displacements near the tunnel have been thoroughly analysed. The pile head settlements of the single pile with the maximum level of reinforcement decreased by about 16% compared to the pile without ground reinforcement. Furthermore, the maximum axial force of the single pile with the maximum level of ground reinforcement experienced a 30% reduction compared to the pile without reinforcement. It has been found that the angle of ground reinforcement in the transverse direction affects the pile behaviour more so than the length of the ground reinforcement in the longitudinal direction. On the other hand, in the case of the pile group with the reinforced pile cap, the ground displacement near the pile tip appears to be similar to the corresponding ground displacement without reinforcement. However, it was found that the pile cap near the pile head greatly restrained the pile head movement and hence the axial pile force increased by about 2.5 times near the pile top compared to the piles in other analysis conditions. The behaviour of the single pile and group piles, depending on the amount of ground reinforcement, has been extensively examined and analysed by considering the key features in great details.

치환공법을 적용한 연약지반에 시공된 보강토옹벽의 거동해석

기완서 ( Wan Seo Ki ),주승완 ( Seung Wan Joo ),김선학 ( Sun Hak Kim ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.4

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 수평변위개선효과가 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. It is reported that factors affecting the behavior of reinforced earth retaining walls built on soft ground are not only basic physical properties but also the increase of load by the reinforced earth retaining walls, consolidation period, pore water pressure, etc. This study analyzed the behavior of reinforced earth retaining walls and soft ground using SAGE CRISP, a ground analysis program. First, we examined the effect of the replacement method, which was to prevent the excessive displacement of reinforced earth retaining walls, in improving the behavior of the walls. Second, we compared and analyzed how the behavior of ground is affected by the vertical interval of stiffeners on the back of reinforced earth retaining walls after the application of the replacement method. Lastly, we proposed the optimal replacement width and depth in the application of the replacement method. The results of this study proved that the replacement method is considerably effective in improving the behavior of reinforced earth retaining walls. In addition, the vertical interval of stiffeners on the back of reinforced earth retaining walls appeared effective in improving the horizontal displacement of the top of retaining walls but not much effective in improving the vertical displacement of the back of retaining walls. In addition, improvement in horizontal-vertical displacement resulting from the increase in replacement width was not significant and this suggests that the increase of replacement width is not necessary. With regard to an adequate replacement depth, we proposed the ratio of replacement depth to the height of retaining walls(D/H) according to the ratio of the thickness of the soft layer to the height of retaining walls(H/T).

지하공동 상부지층 보강효과에 관한 연구

김기호,임종세,장원일,Kim, Ki Ho,Lim, Jong Se,Jang, Won Yil 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.3

연약지반에서 지하 공동의 굴착은 지반침하로 인하여 인근 지반 및 구조물에 영향을 끼치게 되고 그 결과 도로 및 시설물의 안정성에 심각한 위험요소로 작용하고 있다. 따라서 구조물의 안정 및 지반보강을 위하여 여러 가지 공법과 주입재료들을 사용하고 있다. 본 연구에서는 실내 모형실험을 실시하여 연약지반에서 다양한 종류의 지하공동 굴착 시 상부 지반보강에 따른 지반침하량을 비교 분석하였으며 3차원 유한차분법에 근거한 FLAC 3D를 사용하여 지하공동 굴착에 따른 지반 침하를 수치적으로 모사했다. 모형실험에서의 결괏값과 수치해석의 결괏값이 비교적 일치하는 결과를 토대로 수치해석상에서 보강범위를 달리하여 지반 침하량을 비교 분석하였으며, 그 결과 다양한 종류의 지하공동을 굴착함에 따른 지반침하 발생 여부 및 침하량 산정을 3차원 수치해석을 통해 보다 정확하게 구현할 수 있으며, 본 연구 결과는 지반침하 방지공법의 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다. Excavation of underground space in soft ground implicate to the structure, such as subsidence. As a result, it has been acting as a serious risk to the stability of the roads and facilities. Therefore, in order to stabilize the soil stabilization and reinforcement of the structure, we have been using a number of methods and injecting material. In this study, we compared and analyzed the amount of subsidence regarding the ground reinforcement during underground excavation in soft ground by performing model test. And three-dimensional numerical analysis was performed using FLAC 3D. The subsidence was simulated numerically according to the tunnel excavation. The subsidence results of the model tests and numerical analyzes were relatively consistent. Thus comparing the ground subsidence by varying the reinforcement area on the numerical analysis was analyzed. As a results, three-dimensional numerical simulation could be regarded to simulate better on the ground subsidence by various kinds of underground excavation and it can be used as a material of subsidence prevention methods.

특수지반 구간의 소단면 쉴드 TBM 터널 굴착 시 최적 보강영역 연구

강병윤,박형근,차재훈,김영진 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.6

Due to the lack of ground space by urbanization, the demand of utility tunnels for laying social facilities is increasing. During the construction of a utility tunnel in downtown area using a shield TBM, various problems may occur when difficult ground is encountered such as mixed ground and cobbly ground. Thus, in this study, using MIDAS GTS NX (Ver. 280), a numerical analysis was performed on characteristics of difficult ground, reinforced area, depth of cover and groundwater level to analyze the optimal ground reinforced area according to combination of parameters. As a result, it was difficult to secure stability in unconstrained excavation cases on both the mixed ground and the cobbly ground. However, when ground reinforcement grouting as much as 2.0D is applied, convergence occurred within the allowable limit, except for mixed ground with a depth of cover 30 m. In addition, excessive leakage occurred during excavation of both the mixed ground and the cobbly layers. It was able to secure stability after applying waterproof grouting. 도시화에 따른 지상공간 부족으로 인해 사회시설물 매설을 위한 공동구 터널의 수요가 증가하고 있다. 쉴드 TBM 공법을 이용한 도심지에서의 공동구 터널 시공 중 불가피하게 복합지반, 호박돌층과 같은 특수지반 조우 시 여러 가지 트러블이 발생하여 공기 및 공사비가 증가될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MIDAS GTS NX (Ver. 280)을 이용해 특수지반의 특성, 보강영역, 토피고, 수위를 달리하여 수치해석을 수행하여 매개변수 조합에 따른 최적의 지반보강영역을 분석하였다. 그 결과 복합지반과 호박돌층 모두 무보강 지반굴착 시 안정성 확보가 어려웠으나 최대 2.0D 만큼의 지반보강 그라우팅 적용 시 토피고 30 m인 복합지반을 제외하고 내공변위가 허용치 내로 발생하였다. 또한 복합지반 및 호박돌층 모두 굴착 시 과다한 지하수 유출이 발생하여 차수그라우팅 적용 후 안정성을 확보할 수 있었다.

우산망 보강(Umbrella Arch) 공법 보강재의 보강효과

이재덕,최용성,김병일 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.4

This paper deals with the reinforcing effects of the reinforced material in the Umbrella Arch Method(UAM). Recently, UAM has been commonly used in Korea to decrease ground movement around a tunnel and stabilize the surface structure adjacent to a tunnel in tunnel construction. In this study, 3-dimensional finite element analyses were carried out for two ground conditions(soil and weathered rock) and for several overburden depths and installation angles of a reinforced material. But ground improvement by grouting was ignored. Displacements at the front of the tunnel crown were obtained from numerical analysis, and the behavior angles in the tunnel face were calculated by using the displacements. The results showed that settlement by tunnel excavation was increased with the increase of overburden depth but was decreased with the increase of overlap length of the reinforced material. 이 논문은 연약한 지반조건이나 주변 구조물이 있는 경우에 터널 굴착에 따른 주변지반의 변형을 억제하여 터널의 안정성 및 주변 구조물의 안정성을 확보하기 위하여 적용되는 보조공법 중 국내에서 주로 적용되고 있는 우산망 보강(Umbrella arch) 공법의 보강재에 의한 보강효과를 파악하기 위한 연구이다. 이를 위해 이 연구에서는 토피고, 보강재의 횡방향 및 종방향 설치 조건을 변화시키면서 토사 및 풍화암 지반조건에 대해 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 그라우팅에 의한 지반개량 효과는 고려하지 않았다. 수치해석을 통해 터널 천단부 전방 지반의 침하량을 산정하였으며, 이를 이용하여 터널 막장면의 거동각도를 계산하였다. 수치해석결과에 의하면 터널 굴착에 의하여 발생하는 지반의 침하량은 토피고에 따라 선형적으로 증가하며, 보강재의 중첩길이가 증가 할수록 침하량이 감소하는 것으로 나타났다.

록볼트로 보강강된 터널주변지반의 강도정수 변화에 대한 연구

김상환,방규민 사단법인 한국터널지하공간학회 2005 한국터널지하공간학회논문집 Vol.7 No.1

In general the strength parameter of the ground will be changed by reinforcing the ground around tunnel. In this case, the concept of tunnel design, such as supporting system, excavation, lining and so on, should be modified based on the failure criteria of the ground changed by the reinforcement. This paper presents the variation mechanism of strength parameters and new failure criteria of the reinforced ground. In order to perform this research, theoretical and experimental works were carried out. It was clearly founded that the cohesion of strength parameters is only increased by reinforcement of ground, especially by rock bolting. 록볼트증가하였고 이와 더불어 터널분야의 여러 기술의 도입 및 개발이 활발히 이루어져 왔다. 그럼에도 불구하고 실제 터널건설에 있어서 아직도 경험적인 방법을 많이 사용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 터널건설에 적용가능한 이론적인 개념을 확립하여 터널건설에 반영함으로써 이론에 충실하고 안정성에 대하여 예측 가능한 터널이 건설되어 다른 구조물보다도 많은 예산이 소요되는 터널의 주변지반을 보강할 경우 지반의 강도정수는 변화한다. 그러므로 보강된 터널주변지반의 지보, 보조 및 보강, 굴착설계 시 보강된 주변지반의 강도기준에 대하여 고려하여야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 터널의 주변지반을 보강할 경우 터널주변지반의 복합거동에 대한 연구로써 간편 터널 지보/보강 설계법과 보강된 주변지반의 강도정수변화에 대하여 이론적 및 실험적으로 연구하였으며, 또한 터널주변 강도정수 변화 결과에 따른 복합항복함수에 대해서도 제시하였다. 연구결과, 록볼트의 경우에는 터널주변지반의 내부마찰각의 증가보다는 점착력의 증가에 많은 영향을 준다는 것을 알 수 있었다.

터널 포장 구간 지반보강 사례 연구

최광복 ( Choi Gwang-bok ),윤영내 ( Yoon Young-nae ),유삼수 ( Yoo Sam-soo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2

본 연구는 터널 포장융기 구간에 대한 지반보강 사례에 대한 연구로서, 외관조사 결과와 계측자료, 현장시험 및 지반조사결과 분석 등을 통한 지반융기 원인을 분석하여 보강대책을 선정하였으며, 현재 상태 수치해석에 의한 보강대책에 대한 분석을 실시하였다. 터널 하부 지반의 강도가 저하되고, 융기로 인한 현상에 대한 대책공법은 하부지반보강, 터널 인버터 시공, 하부지반 그라우팅 및 포장부 절삭 후 재포장 등으로 제안할 수 있으며, 본 연구에서는 공용중인 터널의 전면차단없이 가장 안정적인 보강효과를 기대할 수 있는 하부지반보강(마이크로파일) 공법에 대한 사례를 분석하였다.

록볼트로 보강된 터널주변지반의 강도정수 변화에 대한 연구

김상환,방규민,Kim, Sang-Hwan,Bang, Gyu-Min 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.1

터널의 주변지반을 보강할 경우 지반의 강도정수는 변화한다. 그러므로 보강된 터널주변지반의 지보, 보조 및 보강, 굴착설계 시 보강된 주변지반의 강도기준에 대하여 고려하여야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 터널의 주변지반을 보강할 경우 터널주변지반의 복합거동에 대한 연구로써 간편 터널 지보/보강 설계법과 보강된 주변지반의 강도정수변화에 대하여 이론적 및 실험적으로 연구하였으며, 또한 터널주변 강도정수 변화 결과에 따른 복합항복함수에 대해서도 제시하였다. 연구결과, 록볼트의 경우에는 터널주변지반의 내부마찰각의 증가보다는 점착력의 증가에 많은 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. In general the strength parameter of the ground will be changed by reinforcing the ground around tunnel. In this case, the concept of tunnel design, such as supporting system, excavation, lining and so on, should be modified based on the failure criteria or the ground changed by the reinforcement. This paper presents the variation mechanism of strength parameters and new failure criteria of the reinforced ground. In order to perform this research, theoretical and experimental works were carried out. It was clearly founded that the cohesion of strength parameters is only increased by reinforcement of ground, especially by rock bolting.

터널 포장 구간 지반보강 사례 연구

최광복 ( Choi Gwang-bok ),윤영내 ( Yoon Young-nae ),유삼수 ( Yoo Sam-soo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2

본 연구는 터널 포장융기 구간에 대한 지반보강 사례에 대한 연구로서, 외관조사 결과와 계측자료, 현장시험 및 지반조사결과 분석 등을 통한 지반융기 원인을 분석하여 보강대책을 선정하였으며, 현재 상태 수치해석에 의한 보강대책에 대한 분석을 실시하였다. 터널 하부 지반의 강도가 저하되고, 융기로 인한 현상에 대한 대책공법은 하부지반보강, 터널 인버터 시공, 하부지반 그라우팅 및 포장부 절삭 후 재포장 등으로 제안할 수 있으며, 본 연구에서는 공용중인 터널의 전면차단없이 가장 안정적인 보강효과를 기대할 수 있는 하부지반보강(마이크로파일) 공법에 대한 사례를 분석하였다.