역해석을 통한 흙막이구조물 설계지반정수 평가

Abstract

최근의 도심지 지하 굴착공사는 공법의 발전과 더불어 경제적인 부지 활용을 위하여 대규모, 대심도화 되어가고 있는 추세이다. 그에 따라 대심도 굴착공사로 인한 흙막이 공사를 수행함에 있어서 합리적인 설계 및 시공이 요구되어진다. 본 연구에서는 흙막이 가시설 안정성 검토에 영향을 미치는 설계 지반정수가 적절하게 산정되어있는지 판단해 보고자 하였다. 그에 따라 계측 보고서상에 나타난 흙막이 벽체 변위를 기준으로 설정하여 수치해석시 발생된 벽체 변위를 계측 변위와 유사하게 모사할 수 있도록 각 지반의 점착력과 변형계수를 변화시켜 가며 해석을 수행하였다. 역해석시 탄소성 해석 보다 지반변위를 정밀하게 해석할 수 있는 유한요소해석으로 검토하였다. 또한, 흙막이 변위해석과정에서 원설계 지반정수인 내부마찰각은 일반적으로 사용하는 범위에 있어, 본연구에서는 점착력과 변형계수 변경을 기준으로 정하였다. 암반층의 해석 변위를 현장 계측변위와 유사하게 발생시키기 위하여 역해석을 수행한 결과 기존 설계치보다 점착력값은 연암 약1/2, 보통암 약1/3, 경암 약1/5, 변경계수는 연암 약1/5, 보통암 약1/9, 경암 약1/16에서 유사한 벽체변위를 나타냄을 알 수 있었다. 현장 변위측정 결과를 적용해 역해석 시행결과 점착력이 매립층에서는 약 20kPa, 풍화토층에서는 약 30kPa 그리고 풍화암 층에서는 약 35kPa를 적용시 당 현장 지층조건과 유사한 것으로 검토 되었다. 본 연구 결과를 통하여 암반층은 지반정수의 과대평가. 토사층은 지반정수의 과소평가가 되어 있다는 결론에 도달할 수 있었다.; With developments in construction method, recent "underground excavation work" in downtown areas has been progressing metropolitanization in a large scale for economical use of sites. Accordingly, rational design and construction are required in carrying out the "sheathing construction" due to the excavation work in deep underground. The purpose of this study is to determine whether "Design soil parameters" which affects the stability of the "temporary sheathing" are properly calculated. By setting the "displacement of the earth retaining wall" shown in the measurement report as a baseline, the analysis was performed by changing the "cohesion and deformation coefficient" of each ground so that the "displacement of the wall" generated during Inverse Analysiss could be similar to the "displacement of measurement" This study was reviewed using "Finite element analysis(FEA)", which could analyze the ground deformation more accurately than the "elasto-plastic analysis" in the inverse analysis. Also, the "internal friction angle", which is the original Design soil parameters in the analysis process of "displacement of the retaining wall" in commonly used range, was set as a baseline according to the change of the "cohesion and the "deformation coefficient" As a result of performing an inverse analysis, in order to generate the analytical displacement of the rock layer similar to the on-site measurement displacement, the "the cohesion and deformation coefficient" showed similar "wall displacement" comparing to the existing design values. Specifically, the cohesion showed similar "wall displacement" at about 1/2 in soft rock, about 1/3 in normal rock and about 1/5 in hard rock. And the deformation coefficient showed similar "wall displacement" at about 1/5 in soft rock, about 1/9 in normal rock and about 1/16 in hard rock. As a result of an inverse analysis which applied the results of the field displacement measurement, the cohesion was found to be similar to the geological conditions of the corresponding site when applying about 20kPa in the buried layer, about 30kPa in the weathered soil layer, and about 35kPa in the weathered rock layer. Based on the result of this study, it was concluded that the rock layers overestimated the Design soil parameters and the soil layers underestimated the Design soil parameters.