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표제지

요약

목차

Ⅰ. 서론 13

1.1. 연구 배경 13

1.2. 연구 목적 15

1.3. 연구방법 17

Ⅱ. 연구사 19

2.1. 호안구조물의 파괴 원인 19

(1) 국부세굴에 의한 파괴 21

(2) 유수에 의한 파괴 21

(3) 흡출파괴 21

(4) 잔류수압에 의한 파괴 21

(5) 호안머리의 침식파괴 22

(6) 직접 충격에 의한 파괴 22

2.2. 앵커의 인발거동 특성 연구 24

Ⅲ. 이론적 고찰 30

(1) Balla(1961)의 이론 32

(2) Meyerhof and Adams(1968)의 이론 37

(3) Vesic(1971)의 이론 42

(4) Saeedy(1987)의 이론 (수정사항필요) 48

(5) Cone method 50

(6) Shear method 51

(7) Ireland(1963)의 이론 52

(8) Bearing capacity cavity 53

Ⅳ. 현장인발실험을 통한 앵커핀의 인발하중 및 지반의 변형특성분석 55

4.1. 현장인발실험 개요 55

4.2. 현장실험 준비과정 57

(1) 플레이트 앵커핀 제작 57

(2) 현장지반조건 59

4.3. 실험계획 및 과정 62

4.4. 현장실험결과 67

(1) 최대인발하중 67

(2) 지반변형 70

(3) 영향범위 73

4.5. 이론식과의 비교·분석 75

(1) Meyerhof and Adams(1968)의 이론식 75

(2) Saeedy(1987) 이론식 비교 77

(3) Cone method 79

(4) 소결 81

Ⅴ. 수치해석에 의한 플레이트 앵커핀인발시 지반의 거동특성분석 83

5.1. 수치해석의 개요 83

(1) 유한요소해석(MIDAS GTS) 83

(2) Mohr-Coulomb 이론 84

5.2. 해석조건 89

(1) 경계조건 89

(2) 입력물성값 산정 90

5.3. 수치해석 결과 93

(1) Case 1 93

(2) Case 2 95

(3) Case 3 97

(4) Case 4 99

(5) Case 5 101

(5) Case 6 103

(5) Case 7 105

(8) 수치해석 결과분석 107

Ⅵ. 하천보강 네트용 플레이트 앵커핀의 최적 형상 연구 109

6.1. 영향범위 109

6.2. 한계소류력 114

Ⅶ. 결론 119

참고 문헌 121

요약 131

표목차

Table 3.1. Fq of circular anchor[이미지참조] 45

Table 3.2. Fq of strip anchor[이미지참조] 47

Table 4.1. Conditions of pullout tests 55

Table 4.2. Specifications of quality 57

Table 4.3. Material properties of the soil 61

Table 4.4. Result of experiment(pullout load) 68

Table 4.5. Result of experiment(displacement) 72

Table 4.6. Result of experiment(influence range) 74

Table 4.7. Comparison of M & A theory and tests 76

Table 4.8. Modulus of rupture (Fq)[이미지참조] 77

Table 4.9. Comparison of Saeedy theory and tests 78

Table 4.10. Comparison of D & C theory and tests 80

Table 5.1. Poisson's ratio 90

Table 5.2. Material properties(soil) 92

Table 5.3. Material propertie(anchor and plate) 92

Table 5.4. Displacements by cases 107

Table 6.1. Radius of influence by cases 110

Table 6.2. Permissible tractive force 115

Table 6.3. Coefficient of friction according to material 117

그림목차

Fig. 2.1. Cause of collapses 20

Fig. 2.2. Straight anchor pin 23

Fig. 2.3. Collapse of the stone net 23

Fig. 3.1. Shape of shallow plate anchor 30

Fig. 3.2. Faction factor(Fq) with H/h[이미지참조] 31

Fig. 3.3. Shallow circular anchor 32

Fig. 3.4. (F₁+F₃) and friction angle 34

Fig. 3.5. Qu and H/h[이미지참조] 35

Fig. 3.6. Fq and H/h[이미지참조] 36

Fig. 3.7. Shallow anchor condition 38

Fig. 3.8. Ku and friction angle[이미지참조] 40

Fig. 3.9. Deep anchor condition 40

Fig. 3.10. (H/h)cr and friction angle[이미지참조] 41

Fig. 3.11. Fq* and friction angle[이미지참조] 42

Fig. 3.12. Cavity expansion 43

Fig. 3.13. Hemispherical soil on anchor plate 44

Fig. 3.14. Relationship between Fq of circular anchor[이미지참조] 46

Fig. 3.15. Relationship between Fq of strip anchor[이미지참조] 47

Fig. 3.16. Saeedy's theory 48

Fig. 3.17. Modulus of rupture and friction angle 49

Fig. 3.18. Cone method 50

Fig. 3.19. Shear method 52

Fig. 3.20. Shear destruction model 54

Fig. 4.1. Schematic diagram of field test 56

Fig. 4.2. The view of field test bed 56

Fig. 4.3. Plate anchor pin 58

Fig. 4.4. Schematic diagram of plate anchor pin 58

Fig. 4.5. Geotechnical investigation 59

Fig. 4.6. Boring Log 60

Fig. 4.7. Gradation curve 61

Fig. 4.8. Experiment preparation process 63

Fig. 4.9. Excavation 64

Fig. 4.10. Install anchor pin 64

Fig. 4.11. Construction of anchor pin 64

Fig. 4.12. Basic points 65

Fig. 4.13. Camera set up 65

Fig. 4.14. Digital load meter 65

Fig. 4.15. Load meter connection 65

Fig. 4.16. Pullout loads increment rate 66

Fig. 4.17. Pullout load(case 1) 67

Fig. 4.18. Time histories of the pullout load 68

Fig. 4.19. Plate breakage 70

Fig. 4.20. Concept of image analysis(case 1) 71

Fig. 4.21. Displacement and pulllout load 72

Fig. 4.22. Influence range(case 1) 73

Fig. 4.23. Displacement and influence range 74

Fig. 4.24. Comparison of M & A theory and tests 76

Fig. 4.25. Comparison of Saeedy theory and tests 78

Fig. 4.26. Comparison of D & C theory and tests 80

Fig. 4.27. Comparison of theory and tests 81

Fig. 5.1. Mohr-Coulomb fracture criterion 84

Fig. 5.2. Yield surface in the meridional plane 86

Fig. 5.3. Yield surface of Mohr-Coulomb 86

Fig. 5.4. Flow potential with meridional plane 87

Fig. 5.5. Flow potential with deviation plane 88

Fig. 5.6. Numerical analysis and boundary conditions 90

Fig. 5.7. Deformation coefficient by parametric study 91

Fig. 5.8. Numerical analysis results (case 1) 94

Fig. 5.9. Numerical analysis results (case 2) 96

Fig. 5.10. Numerical analysis results (case 3) 98

Fig. 5.11. Numerical analysis results (case 4) 100

Fig. 5.12. Numerical analysis results (case 5) 102

Fig. 5.13. Numerical analysis results (case 6) 104

Fig. 5.14. Numerical analysis results (case 7) 106

Fig. 5.15. Displacements by cases 108

Fig. 6.1. Influence range 110

Fig. 6.2. Influence area 111

Fig. 6.3. Schematic diagram of tractive force 115

Fig. 6.4. Critical tractive forces 117

초록보기

최근 친환경 하천정비를 위한 스톤네트류의 사용이 점차 증가하고 있으며, 현장에서는 유연성이 큰 스톤네트와 지반과의 정착성을 높이기 위해 앵커핀을 활용하고 있으나, 일자형 앵커핀을 사용했을 경우에는 유속에 의한 전도 및 말림현상이 발생하는 등 피해사례가 많이 발생하고 있다.

본 연구에서는 하천 보강네트용 플레이트 앵커핀의 최적단면 선정을 위해 현장인발 실험 및 기존 이론식과의 비교·분석하고 수치해석적 기법을 통하여 앵커핀 길이 및 플레이트 크기에 따른 앵커핀의 최대인발하중 및 지반거동을 검토하였다.

○○천 하천제방 및 하상보강공사 현장에서 인발재하시험을 통해 앵커핀의 최대인 발하중을 취득하고 다양한 이론식 값과 비교·분석 하였으며 영상(사진)분석을 통해 획득한 지반변위 및 파괴영향범위를 앵커핀 단면 형상에 따른 3차원 유한요소해석 결과 값과 비교하여 앵커핀 인발에 따른 지반변형 특성을 고찰하였다. 또한 한계소류력 검토 및 앵커핀 설치에 따른 그룹효과 분석을 수행하여 스톤네트용 플레이트 앵커핀의 현장 적용을 위한 최적 형상을 제시하였다.

현장실험결과, 최대인발하중의 크기는 플레이트 상부 토사의 자중이 저항력으로 작용함에 따라, 앵커핀 길이 및 플레이트 면적의 증가와 정비례하는 것으로 나타났다.

현장실험 및 수치해석결과를 비교·분석한 결과, 앵커핀의 길이가 짧은 경우에는 플레이트와 앵커핀 주변에서 형성된 파괴면이 지표면까지 영향을 미치고, 앵커핀의 길이가 긴 경우에는 파괴면이 지표면에 영향을 거의 미치지 못하는 것으로 판단된다.

유한요소해석을 통한 지반거동특성 분석결과, 토피비(H/h)가 7이하일 경우에 앵커핀 주변에서 발생한 원뿔형태의 변형이 나타나 이론식에서 제시한 지반파괴형상과 유사하여 플레이트 앵커핀의 최적형상은 토피비(H/h) 7이하를 적용하는 것이 합리적인 것으로 사료된다.

본 연구에서는 한계소류력 검토 및 앵커핀 설치에 따른 그룹효과 분석 결과를 바탕으로 스톤네트용 플레이트 앵커핀의 현장적용을 위한 최적 형상을 제시하였다.

향후 지속적인 연구 및 다양한 지반조건에서의 현장 시공사례 검토를 통하여 스톤네트용 플레이트 앵커핀의 최적 심도 및 영향반경에 대한 예측기법 확립이 필요하며, 이를 통해 하천방재시설물의 설계 기술과 성능 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.