무한사면의 안정성에 미치는 억지말뚝의 영향에 대한 이론적 연구

Abstract

억지말뚝으로 보강된 무한사면의 해석을 위해 억지말뚝에 작용하는 하중을 소성변형이론과 소성흐름이론을 적용하여 산정하였고 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 다양한 인자들의 효과를 살펴보았다. 해석결과에 따르면 억지말뚝의 설치로 인해 사면의 안전율이 상당히 증가함을 알 수 있었고 말뚝설치간격이 커질수록 안전율은 감소하였다. 억지말뚝의 설치로 인한 안전율의 증가가 커서 무한사면의 침투발생 유무가 사면의 안전율에 미치는 영향은 상대적으로 미미할 것으로 생각된다. 억지말뚝으로 보강된 무한사면의 안전율을 수식으로 나타내 보았는데 무보강시 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 흙의 강도정수 및 사면의 경사 그리고 사면의 두께 이외에도 무한사면요소의 폭과 길이 그리고 억지말뚝에 작용하는 하중에 영향을 받음을 알 수 있었다. 소성변형이론을 바탕으로 하여 억지말뚝보강 무한사면의 안전율을 흙의 강도갱수를 달려하여 살펴본 결과 무보강시에 비해 상당한 안전율 증가효과를 확인할 수 있었는데 본 연구에서 고려한 강도정수와 말뚝간격에 대하여 최소 안전율은 13.7이었고 최대 안전율은 65.6이었다. 억지말뚝의 지름이 증가할수록 말뚝이 부담하는 하중은 증가하지만 안전율은 감소하였는데 이는 억지말뚝 보강 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 무한사면요소의 폭과 길이 때문으로 판단된다. 소성흐름이론을 바탕으로 억지말뚝 보강 무한 사면의 안전율을 평균유입속도와 소성점도의 곱(<TEX>$v_1{\eta}_p$</TEX>)을 달려하여 살펴본 결과 무보강시에 비해 상당한 안전율 증가효과를 확인할 수 있었으며 <TEX>$v_1{\eta}_p$</TEX>값이 커질수록 안전율도 커짐을 알 수 있었고 일정한 <TEX>$v_1{\eta}_p$</TEX>값에 대하여 말뚝설치간격이 커질수록 안전율은 감소하였다. To analyze an infinite slope that is reinforced with stabilizing piles, the forces on the stabilizing pile were estimated by the theory of plastic deformation and the theory of plastic flow and the effects of diverse factors on the factor of safety of an infinite slope were investigated. According to the results of the analyses, the factor of the safety of the slope reinforced with stabilized piles were increased tremendously and the factor of safety decreased as the center to center distance of the stabilizing pile increased. The effect of the existence of seepage of the infinite slope with stabilizing piles on the factor of safety appears to be insignificant. Considering the formulated factor of safety of an infinite slope with stabilizing piles, the width and length of the element of the infinite slope and force on the stabilizing pile influence the factor of safety of the infinite slope with a stabilizing pile including the soil strength parameter, inclination of the slope and depth of the slope, which are important for calculating the factor of safety of a non-reinforced infinite slope. The factor of safety of an infinite slope with stabilizing piles derived from the theory of plastic deformation were increased significantly with the internal friction angle of the soil, and the minimum and the maximum factor of safety under the conditions considered in this study were 13.7 and 65.6, respectively. As the diameter of the stabilizing pile increased, the forces on the stabilizing pile also increased but the factor of safety of the infinite slope with stabilizing piles decreased due to the effects of the width and the length of the element of the infinite slope. The factor of safety of the infinite slope with stabilizing piles derived from plastic flow were much larger than that of the non-reinforced infinite slope and the factor safety of the infinite slope with a stabilizing pile increased with increasing product of the flow velocity and plastic viscosity ( ) and the factor of safety of the infinite slope with stabilizing piles decreased with increasing center to center distance of the pile.