사질토에서 근접굴착에 의해 영향을 받는 지중 강성벽체에 작용하는 토압

Abstract

요 약 문 본 논문에서는 정지토압이 작용하고 있는 기존구조물의 강성벽체에 인접하여 지반을 굴착하고 흙막이 벽체를 설치하는 경우에 강성벽체에 작용하는 토압의 크기가 흙막이 벽체와의 이격거리와 각변위 및 강성벽체의 벽마찰각에 따라 받는 영향을 연구하였다. 이를 위해 모형토조(L=1.8m, H=0.9m, B=0.3m)를 제작하여 실내 모형시험을 수행하였다. 모형토조는 아크릴로 제작하였고 내부에 베이크라이트로 만든 강성벽체를 고정하고 이로부터 일정거리 만큼 이격하여 흙막이 벽체를 설치하였다. 흙막이벽체는 이격거리를 변경시킬 수 있고 각변위를 발생시킬 수 있도록 제작하였다. 시험지반은 상대밀도가 일정하도록 샌드 커튼 방식으로 모래를 강사하여 약간 조밀한 상태로 조성하였다. 기존 강성벽체로부터 흙막이 벽체까지 이격거리를 0.4H, 0.8H, 1.2H, 2.0H(H:강성벽체 높이)로 변경시켰고, 지반 굴착시 발생하는 흙막이 벽체의 변위는 흙막이 벽체의 상부를 강성벽체의 반대방향으로 수직에서부터 10°씩 최대 50°까지 각변위를 발생시켜서 모사하였으며, 강성벽체의 벽마찰각은 0, ø/3, 2ø/3로 변화시켜 시험을 수행하였다. 시험결과 강성벽체에 작용하는 토압은 모든 이격거리에서 강성벽체의 벽마찰각이 커질수록 감소하는 것으로 나타났다. 굴착완료 후 강성벽체에 작용하는 토압의 크기는 벽마찰조건에 따라 최대 6%의 차이로 발생하였으며, 이격거리에 따라서는 최대 15%의 차이로 발생하였다. 따라서 강성벽체에 근접하여 지반굴착시 강성벽체에 작용하는 토압은 강성벽체의 벽마찰각의 영향보다 흙막이 벽체의 이격거리에 의한 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 시험결과를 분석하여 강성벽체에 인접하여 지반을 굴착할 경우에 흙막이 벽체의 이격거리와 강성벽체의 벽마찰각을 고려하여 강성벽체에 작용하는 토압을 산정할 수 있는 토압식을 제시하였다.

주요어 : 모형 토압시험, 벽마찰각, 근접굴착, 정지토압.