1. 서론
2. 물리 및 화학적 보강 재료
2.1 물리적 보강 재료
2.1.1 PET 메트(Polyester Mat) 특성
Table 1
2.2 화학적 보강재료
2.2.1 관거뒤채움재 CLSM특성
3. 실내실험을 통한 보강기법 적용성 검토
3.1 지하공동 모사 시스템 구축
3.2 실험 조건
3.3 실험 결과 분석
Table 2
Reinforcement condition | Unreinforcement case | |
Pipe Status | Central damage pipe | |
Leak condition | No Leaks | Leak |
Upper soil pressure (kPa) | 48 | 49 |
Surface settlement (mm) | 2.67 | 13.5 |
Duration Time* | 2hr 48min | 26min 11sec |
Surface condition |
Table 3
Reinforcement condition | Geosynthetic Reinforcement case | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Leak condition | Leak | PET Mat with 5ton/m | PET Mat with 10ton/m | |||||
Pipe Status | Central damage | Multiple damage | ||||||
Location and method | 1D | 3D | 1 wrapped | 1D | 3D | 1 wrapped | 1 wrapped | |
Upper soil pressure (kPa) | 52 | 50 | 49 | 49 | 50 | 51 | 51 | |
Surface settlement (mm) | 12.46 | 43.25 | 1.53 | 12.65 | 12.67 | 1.31 | 1.85 | |
Duration Time | 37min 07sec | 30min 51sec | 2hr 48min | 1hr 06min | 1hr 05min | 2hr 48min | 2hr 48min | |
Duration effect (%)* | 22.1 | 18.4 | 100.0 | 39.3 | 38.7 | 100.0 | 100.0 |
Table 4
4. 수치해석을 통한 보강기법 평가
4.1 재료 및 지반 물성치
Table 6
Table 7
Properties | Type | |
---|---|---|
Sandy soil | 90% compacted Soil | |
Unit weight (kN/m3) | 17 | 18 |
Cohesion (kN/m2) | 0 | 1 |
Friction angle (deg) | 30 | 25 |
Elastic modulus (kN/m2) | 20000 | 60000 |
Poisson’s ratio | 0.32 | 0.3 |
Table 8
4.2 단면 모델링
4.3 수치해석 결과
5. 결론
(1) PET Mat 적용 위치가 파이프에 근접하게 보강될수록, 인장강도가 클수록 과도한 변위의 발생 시간이 지연되고 궁극적으로 표층으로의 지하공동 전이를 억제하는 효과가 있음을 확인하였다.
(2) 파이프 손상정도와 상관없이 PET Mat를 1겹으로 감싸 보강하였을 때 가장 이상적인 보강효과를 나타났다.
(3) 최근 관거뒤채움재로 활용되고 있는 CLSM을 적용한 실내실험 수행결과, 보강영역을 파이프 상하면으로 하고 7일 재령강도를 확보하였을 때 반복하중에 대한 파이프 거동을 억제함으로써 지하공동 발생을 제어하는데 효과적임을 확인하였다.
(4) 파이프 노후화 영향을 살피기 위한 수치해석 수행 결과, PET Mat 할선강성이 증가할수록 관거 연직 변위량을 억제하는 효과가 있음을 확인하였으며, CLSM적용 시 관거 연직 변위량, 좌굴 휨모멘트가 크게 감소하는 것을 확인하였다.
(5) 실내실험 및 수치해석을 통한 보강기법 적용성 평가 결과, 도심지 철도 주변 지중매설물 신설 및 이설 시 물리 및 화학적 처리를 적용할 수 있는 실용화 연구가 필요하다고 사료된다.