[표지] 1
제출문 3
요약문 4
Executive Summary 7
목차 10
제1장 서론 19
1. 사업 배경 19
1.1. 사업의 필요성 20
1.2. 국내외 유사사업 현황 21
1.3. 사업성 분석 22
2. 사업 목표 23
2.1. 사업 목표 및 내용 23
2.2. 추진 전략 24
2.3. 추진 체계 24
제2장 선단 확장형 마이크로파일 지지 메커니즘 검증을 위한 원심모형실험 26
1. 개요 26
2. 원심모형실험의 원리 및 실험장비 27
2.1. 개요 27
2.2. 원심모형실험의 원리 28
2.3. 원심모형실험장비 29
3. 선단 확장형 마이크로파일 원심모형실험 37
3.1. 모형기초 37
3.2. 지반 모델링 40
3.3. 지반 조성 방법 42
3.4. 실험 조건 및 절차 45
4. 원심모형실험 결과 49
4.1. 선단 확장형 마이크로파일 하중재하시험 결과 49
4.2. 실험 결과 비교 60
5. 결론 62
제3장 선단 확장형 마이크로파일의 설계 정량화를 위한 3차원 수치해석 63
1. 개요 63
2. 선단 확장형 마이크로파일 모델링 및 입력물성치 산정 64
2.1. 선단 확장형 마이크로파일 64
2.2. 선단 확장형 마이크로파일 모델링 66
3. 고정지압구 팽창에 따른 거동특성 분석 84
3.1. 모래지반에서의 고정지압구 팽창에 따른 거동특성 84
3.2. 풍화암지반에서의 고정지압구 팽창에 따른 거동특성 87
4. 원심모형실험 조건을 고려한 거동특성 분석 90
4.1. 원심모형실험 조건 90
4.2. 원심모형실험(T1) 조건에서의 거동특성 분석 91
4.3. 원심모형실험(T2) 조건에서의 거동특성 분석 94
4.4. 원심모형실험(T3) 조건에서의 거동특성 분석 98
4.5. 원심모형실험(T4) 조건에서의 거동특성 분석 101
5. 선단 확장형 마이크로파일의 형상 개선안 도출 105
5.1. 종래 기술 및 문제점 105
5.2. 문제점 극복을 위한 형상 개선 105
5.3. 형상 개선에 따른 기대효과 107
5.4. 개선 형상에 대한 특허출원 107
6. 현장조건을 고려한 거동특성 분석 108
6.1. 기초지반조건별 하중-침하 특성 분석 108
6.2. 마이크로파일 형상별 허용지지력 증가율 110
7. 선단 확장형 마이크로파일의 설계식 제안 112
7.1. 마이크로파일의 지지력 112
7.2. 선단 확장형 마이크로파일의 설계지지력 공식 제안 116
8. 결론 119
제4장 선단 확장형 마이크로파일 현장재하시험 계획 수립 121
1. 개요 121
2. 대상현장 121
2.1. 개요 121
2.2. 대상현장 지반조건 122
3. 현장재하시험 계획(안) 126
3.1. 현장재하시험 설계 126
3.2. 현장재하시험 수행 127
제5장 결론 129
1. 결론 129
2. 선단 확장형 마이크로파일지지 메커니즘 검증을 위한 원심모형실험 129
3. 선단 확장형 마이크로파일의 설계 정량화를 위한 3차원 수치해석 131
4. 선단 확장형 마이크로파일 현장재하시험 계획 수립 132
참고문헌 133
서지자료 135
Bibliographic Data 136
판권기 137
표 2.1. 원심모형시험의 주요 상사비(Scaling factor) 29
표 2.2. 원심모형실험기 주요 제원 31
표 2.3. P-72 수직하중 재하장치 제원 32
표 2.4. LVDT의 주요 제원 33
표 2.5. 로드셀의 주요 제원 34
표 2.6. 레이저 센서의 주요 제원 35
표 2.7. 토압계의 주요 제원 36
표 2.8. 실리카샌드의 기본 물성치 40
표 2.9. 건설표준품셈 상의 암분류 및 강도시험값 41
표 2.10. 원심모형실험 모형 지반 및 시험 조건 46
표 2.11. 실험조건에 따른 위치별 수평 및 수직토압 증가량 비 61
표 3.1. 3차원 선단 확장형 마이크로파일 수치해석 방법 및 프로그램의 선정 66
표 3.2. 해석종류 75
표 3.3. 지반요소에 적용된 수치해석 입력 물성치 79
표 3.4. Mohr Coulomb 모델의 수치해석 입력 물성치 79
표 3.5. Lab 조건에서의 선단 확장형 마이크로 파일 수치해석단계 80
표 3.6. Field 조건에서의 선단 확장형 및 Advanced 선단 확장형 마이크로파일 수치해석 단계 81
표 3.7. Lab 조건에서의 일반 마이크로파일의 수치해석 단계 81
표 3.8. 마이크로 파일 설계를 위한 그라우트 구근 표면과 지반 접촉면 사이의 극한마찰저항력 115
표 3.9. 지반조건 및 마이크로 파일 종류별 허용압축지지력 및 지지력 증가율 116
표 4.1. 시추공 별 현장시험 종류 123
표 4.2. 대상현장의 지층분포 124
표 4.3. 대상현장 연암층의 변형계수 및 탄성계수 125
표 4.4. 지층 별 평균 전단파 속도 및 동적물성치 125
표 4.5. 현장재하시험에 적용할 마이크로파일 종류 126
표 4.6. 시험말뚝 별 재하시험 종류 127
그림 1.1. 연구 추진 체계 25
그림 2.1. 원심모형실험의 원리 28
그림 2.2. KAIST 원심모형실험기 30
그림 2.3. 원형 토조 31
그림 2.4. 수직하중 재하장치 32
그림 2.5. LVDT 33
그림 2.6. 로드셀 34
그림 2.7. 레이저 센서 35
그림 2.8. 토압계 36
그림 2.9. 선단 확장형 마이크로파일용 지압구 설계도면 38
그림 2.10. 선단 확장형 마이크로파일 38
그림 2.11. 지압구 확장 메커니즘 39
그림 2.12. 선단 확장형 마이크로파일용 지압구 표면 가공 39
그림 2.13. 실험에 사용된 규사의 입도분포곡선 40
그림 2.14. 모형 풍화암 조성을 위한 혼합물 42
그림 2.15. 낙사법을 이용한 모형지반 조성 43
그림 2.16. 풍화암 조성 44
그림 2.17. 선단 확장형 마이크로파일 원심모형실험 모식도 46
그림 2.18. 원심모형실험 시스템 47
그림 2.19. 원심모형실험기 바스켓에 탑재된 실험체 49
그림 2.20. 수직하중 증가에 따른 수직/수평방향 토압 증가량(T1) 50
그림 2.21. 수직하중 증가에 따른 관입량과 수직/수평방향 토압 증가량(T1) 51
그림 2.22. 수직하중 증가에 따른 수평방향과 수직방향의 토압비(T1) 51
그림 2.23. 수직하중 증가에 따른 수직/수평방향 토압 증가량(T2) 52
그림 2.24. 수직하중 증가에 따른 관입량과 수직/수평방향 토압 증가량(T2) 54
그림 2.25. 수직하중 증가에 따른 수평방향과 수직방향의 토압비(T2) 54
그림 2.26. 수직하중 증가에 따른 수직/수평방향 토압 증가량(T3) 55
그림 2.27. 수직하중 증가에 따른 관입량과 수직/수평방향 토압 증가량(T3) 57
그림 2.28. 수직하중 증가에 따른 수평방향과 수직방향의 토압비(T3) 57
그림 2.29. 수직하중 증가에 따른 수직/수평방향 토압 증가량(T4) 58
그림 2.30. 수직하중 증가에 따른 관입량과 수직/수평방향 토압 증가량(T4) 59
그림 2.31. 수직하중 증가에 따른 수평방향과 수직방향의 토압비(T4) 60
그림 2.32. 수직하중 30 kN이 작용할 때 깊이별 수평토압 증가량 61
그림 3.1. 선단 확장형 마이크로파일의 고정지압구 및 연결 강봉 64
그림 3.2. 재하하중조건에 따른 고정지압구의 변화 65
그림 3.3. 탄소성모델의 기본개념 69
그림 3.4. 주응력공간상에서의 Mohr-Coulomb 항복면 72
그림 3.5. 옹벽 저면에 Interface 요소를 적용한 경우 74
그림 3.6. 연결강봉관입시 고정지압구 팽창에 따른 거동분석을 위한 유한요소망 76
그림 3.7. 원심모형실험조건에서의 거동분석을 위한 유한요소망 77
그림 3.8. Field 조건상 일반 마이크로파일의 유한요소망 77
그림 3.9. Field 조건상 선단 확장형 마이크로파일의 유한요소망 78
그림 3.10. Field 조건상 Advanced 선단 확장형 마이크로파일의 유한요소망 78
그림 3.11. Lab 조건에서의 선단 확장형 마이크로파일 수치해석단계 82
그림 3.12. Field 조건에서의 선단 확장형 및 Advanced 선단 확장형 마이크로파일 수치해석 단계 83
그림 3.13. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위(모래지반) 85
그림 3.14. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위(모래지반) 85
그림 3.15. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위-수평변위(모래지반) 86
그림 3.16. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평응력(모래지반) 86
그림 3.17. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위(풍화암지반) 88
그림 3.18. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위(풍화암지반) 88
그림 3.19. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위-수평변위(풍화암지반) 89
그림 3.20. 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평응력(풍화암지반) 89
그림 3.21. 원심모형 시험조건 90
그림 3.22. 원심모형시험(T1)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위 92
그림 3.23. 원심모형시험(T1)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위 92
그림 3.24. 원심모형시험(T1)조건에서 고정지압구의 연직변위-수평변위 93
그림 3.25. 원심모형시험(T1)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평 및 연직응력 93
그림 3.26. 원심모형시험(T1)조건에서 연결강봉 관입에 따른 응력비 94
그림 3.27. 원심모형시험(T2)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위 95
그림 3.28. 원심모형시험(T2)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위 96
그림 3.29. 원심모형시험(T2)조건에서 고정지압구의 연직변위-수평변위 96
그림 3.30. 원심모형시험(T2)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평 및 연직응력 97
그림 3.31. 원심모형시험(T2)조건에서 연결강봉 관입에 따른 응력비 97
그림 3.32. 원심모형시험(T3)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위 99
그림 3.33. 원심모형시험(T3)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위 99
그림 3.34. 원심모형시험(T3)조건에서 고정지압구의 연직변위-수평변위 100
그림 3.35. 원심모형시험(T3)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평 및 연직응력 100
그림 3.36. 원심모형시험(T3)조건에서 연결강봉 관입에 따른 응력비 101
그림 3.37. 원심모형시험(T4)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평변위 102
그림 3.38. 원심모형시험(T4)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 연직변위 103
그림 3.39. 원심모형시험(T4)조건에서 고정지압구의 연직변위-수평변위 103
그림 3.40. 원심모형시험(T4)조건에서 연결강봉 관입에 따른 고정지압구의 수평 및 연직응력 104
그림 3.41. 원심모형시험(T3)조건에서 연결강봉 관입에 따른 응력비 104
그림 3.42. 선단 지압구 형상 개선안 모식도 106
그림 3.43. Field-scale상에서 하중-침하 특성분석(풍화토지반) 108
그림 3.44. Field-scale상에서 하중-침하 특성분석(풍화암지반) 109
그림 3.45. Field-sclae상에서 하중-침하 특성분석(연암지반) 109
그림 3.46. 허용압축지지력 및 지지력 증가율(풍화토지반) 110
그림 3.47. 허용압축지지력 및 지지력 증가율(풍화암지반) 111
그림 3.48. 허용압축지지력 및 지지력 증가율(연암지반) 111
그림 3.49. 그라우팅 방법에 따른 마이크로파일의 분류 114
그림 4.1. 대상현장 지도 122
그림 4.2. 시추공 위치 122
그림 4.3. 대상현장 지층단면도 123
그림 4.4. 시험말뚝 배치도(안) 126
그림 4.5. 마이크로파일 시공 과정 127