외부하중에 의한 지중매설관의 변형거동 특성에 관한 연구

Abstract

다양한 환경의 지반 속에 매설되어 있는 지하 매설관은 지반과 외부 하중의 종류 뿐 만 아니라 하중작용시간, 작용조건 등에 따라 다양한 거동특성을 보인다. 또한 같은 지역 내에서도 환경조건이 다르기 때문에 현재의 이론적 해석방법으로는 매설관의 응력상태나 거동상태를 정확히 예측하는 데는 현실적으로 많은 어려움이 따른다. 특히 예측치 않은 하중발생상황이나 차량 및 열차 하중에 대한 매설관의 영향 평가는 국내의 경우 아직 미진한 상황이다. 이에 본 연구에서는 대형토조실험과 수치해석을 통하여 매설깊이에 대한 영향 평가, 지반 교란의 영향 평가를 실시하였다. 또한 열차하중과 같은 동적하중에 대한 매설관의 영향 평가를 위하여 수치해석을 통해 열차이동하중에 대한 영향 평가를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 대형토조실험과 수치해석의 결과에서 매설깊이에 따른 매설관의 토압은 토피가 증가할수록 감소하였으며, 최대 75%의 감소효과를 나타내었다. 또한 지반교란에 의한 토압은 다짐도 증가에 따라 토압의 증가분이 감소하였으며, 다짐도 대비 최대 78%의 값을 나타내었다. 매설깊이에 따른 변형률은 매설깊이 0.4m에서 1.2m로 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 열차이동하중에 의한 지중매설관의 응력 분포는 매설깊이(1m, 1.5m, 3m)가 증가할수록 응력이 다소 감소했으며, 이는 매설토피의 하중저감효과로 인한 것으로 판단되었다. 또한 매설깊이의 증가로 인한 열차이동하중의 영향은 뚜렷이 감소하는 것으로 나타났으며, 열차 속도 영향에 대한 응력분포는 고속열차의 경우가 일반열차의 경우와 비교하여 크게 나타났다. 이는 속도에 의한 열차 하중의 차이가 지배적으로 나타나기 때문인 것으로 판단되었다. 매설관의 진동속도 또한 매설깊이가 증가할수록 감소하였으며, 여기서 매설깊이에 따른 진동속도의 감소효과는 최대 85%로 나타났다.; The underground conduit laid under different environments exhibits various characteristic behaviour according to the ground and external load as well as the load action time, loading conditions and so on. As the environmental conditions are usually different even within the same area, it is actually difficult to correctly predict the stress conditions and behaviour of the underground conduit using currently available theoretical analysis. Especially, it is not yet satisfied in Korea for the evaluation of the underground conduit under the influence of the load of vehicles or unexpected loading conditions. Thus, in this study, the impact assessment for the excavation depth and ground disturbance was carried out with a large box model test and numerical simulations. Numerical analysis was also performed for the assessment of dynamic loading conditions like railway load.