3.3 결과 고찰
3.3.2 소단의 기하형상과 버팀대축력
Fig. 3.12 Summary of observation and regression results
Fig. 3.13 Strut axial force according to excavation depth
제 4 장 수치해석
4.1 수치해석 프로그램 4.1.1 개요
Midas GeoXD는 편리하고 차별화된 작업환경의 사용자 인터페이스 구현 이 가능하고 굴착문제에 대한 유한요소 해석 수행이 가능하다. 다양한 FEM 재료모델, 고차요소 및 Interface 요소가 제공되고 다양한 흙막이 벽 체 (H-pile, Sheet pile, D-wall, C.I.P, S.C.W)과 다양한 지보재 (Strut, Raker, Earth Anchor, Soil Nailing, Tie Rod, Rock Bolt, Top down, Slab)를 해석에서 구현 가능하다. 그 외 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
- 비대칭 구조의 다양한 단면 모델 기능 및 전단면 해석 - 자립식 구조의 해석 및 설계
- 인접구조물의 침하안정성 검토에 대한 엄밀해석 및 관용법 제공 - 근입깊이 및 지반 안정성 (Boiling, Heaving) 검토
- Seepage 해석 및 지반보강 공법 해석
- 흙막이 벽체와 지보재에 대한 다양한 매개변수 해석 - 흙막이 구조부재(복공고려)의 설계 기능
- 설계계산서 및 해석보고서 생성 기능
Fig. 4.1 Flowchart of program
4.1.2 지반정수 산정을 위한 역해석
다양한 경우에 대한 변위계산해석을 하기 위해서는 지반정수 산정이 우 선되어야 한다. 따라서 본 절에서는 GeoXD프로그램을 이용하여 3장에서 계측된 변위결과를 역해석해서 지반정수를 산정하였다.
해석에서 지반은 Mohr Coulomb 모델 사용하였으며, 흙막이 벽체 및 버 팀대와 중앙말뚝 등의 구조체는 beam요소로 시공간격을 고려하여 모델링 하였으며, 시공단계는 흙막이 벽체 설치 후 단계별 굴착 및 버팀대를 설 치하는 것으로 설정하였다.
Fig. 4.2은 현장계측결과이며 Fig.4.3는 점착력, 내부마찰각, 변형계수를 변화시켜 역해석한 결과 실제 변위와 다르게 소단폭 2m를 기준으로 변위 가 거의 수렴하는 결과를 보인다. 이것은 해석에서 지반영역을 좀 더 세 분화해서 지반정수를 적용하지 못했기 때문이다. 역해석의 목적이 벽체변 위에 미치는 소단의 영향을 파악하기 위한 지반정수 산정이므로 두 값의 경향 차이는 무시하였다. 실제 발생된 수평변위 (Fig. 4.3)와 유사한 결과 는 Table 4.1에 정리한 것과 같이 점착력 4.0) 내부마찰각 27°, 변형계수 30,000)의 지반정수 조건에서 발생되는 것으로 나타났다
Table 4.1 Weathered soil (SM) parameters used in design and calculated by back analysis in case of 5.2m bermed excavation
Fig. 4.3은 지반의 점착력, 내부마찰각, 탄성계수가 각 각 4, 27°, 30,000인 경우 소단 폭에 따른 5.2m 굴착시 발생된 변위와 비교한 결과이다.
Fig. 4.2 Observed data of lateral displacement with different soil parameters in case of bermed excavation 5.2m
2.0 3.0 4.0 5.0
0 1 2 3 4 5
Max. lateral displacement(mm)
Berm width(m)
Exca. 5.2m measured
Exca. 5.2m w c=3, phi=28, E=32000 Exca. 5.2m w c=4, phi=27, E=30000 Exca. 5.2m w c=5, phi=28, E=25000 Exca. 5.2m w c=4, phi=28, E=28000
Fig. 4.3 Comparison of maximum lateral displacement between measured and back analysis with different soil parameters in case
of bermed excavation 5.2m