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질의응답-Arching 현상

작성자
토기회
작성일
2019-12-03 19:03
조회
138
[질의 응답] Arching현상 1) 정의 지반구조물에서 일부 지반이 변형을 하게되면 변형하려는 부분과 인접지반의 접촉면 사이에 전단저항이 발생하게 된다. 이 전단저항은 변형하려는 지반의 변형을 억제하기 때문에 작용력, 예로 토압이 감소하게되고 인접한 지반은 토압이 증가하게 된다. 이와같이 변형하려는 부분의 토압이 인접부의 지반으로 전이되는 현상을 Arching현상이라 한다. 2) 옹벽과 토류벽 예 토압분포는 변위형태와 깊은 관련이 있으며 변위가 허용되면 토압은 적게되고 반대로 발생하려는 변위가 억제되면 토압은 크게 작용하게 된다. 위 그림에서 강성벽체인 옹벽의 경우 옹벽하단을 중심으로 그림과 같이 변형하게 되며 이때의 토압분포는 실용적으로 Rankine 또는 Coulomb 토압을 적용하여 구할 수 있다. 그러나, 연성벽체인 토류벽의 경우 변위형태가 수평이라고 가정하면 토압분포는 대체로 포물선 형태가 될 수 있다. 즉, 변위가 억제된 ①부분은 주동토압보다 크게되고 변위가 허용되는 ②부분은 주동토압보다 적게 될 수 있다. 다만, 토압의 재분포로 전체 크기는 같다. 3) 모래다짐말뚝 예 연약한 점토를 대상으로 지반개량코자 그림과 같이 모래말뚝 즉 SCP(Sand Compaction pile)를 타설하고 성토를 하면 모래기둥과 연약점토의 침하량 차이가 발생한다. 따라서, 모래는 적게, 점토는 크게 침하하려 하므로 Arching현상이 발생하여 점토부분에는 성토하중이 적게 작용하게 되고 적어진만큼 모래기둥으로 하중전이 (Load transfer)가 발생하게 된다. 그 결과 모래다짐 말뚝이 없는 경우보다 침하량이 적게 발생되게 되며 경감되는 침하량은 응력저감계수에 관련된다. 3) 그 외의 경우 Arching은 지하매설물인 암거나 관매설, Fill dam의 심벽과 연계된 수압파쇄현상(Hydraulic fracturing), 터널의 2차원 해석시 하중분담율 적용, 지반개량공법의 pile cap공법, 동치환공법 등 지반관련문제의 여러경우에 발생되는 현상이다. 편집위 2004.04.19