강관 추진마찰저항력 산정 기법 연구

• 영문명: A Study on the Estimation Method of Steel Pipe Propulsion Friction Resistance
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 정유승(Jeoung, Yuseung) 허광희(Heo, Gwanghee) 서상구(Seo, Sanggu) 전승곤(Jeon, Seunggon) 방건혁(Bang, Geonhy)외 1명
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』23권3호, 133~146쪽, 전체 14쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2023.06.30

국문 초록

본 연구는 터널 굴착에 필요한 강관추진마찰력을 산정하는 연구이다. 지중에 강관을 관입했을 때, 받는 저항력을 정확히 추정하기 위해서 이론적으로 계산된 마찰저항력과 실험으로 계산한 값을 비교하여 요구되는 강관추진마찰력을 산정하였다. 강관의 마찰저항력을 실험적으로 추정하기 위해서 모형토조를 만들고 현장 Data로부터 산정된 토압을 가한 상태에서 강관추진실 험을 수행하여 강관추진마찰력을 계산하였다. 강관을 관입할 때, 토압으로 인한 영향을 분석을 위해 상재하중이 가장 많이 발생하는 구간을 선정하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서 전단력은 강관 전체에 균일하게 작용하고, 이 결과로 상재하중 으로 인한 저항력은 전 구간에 균등하게 작용한다고 가정하였다. 모형강관은 강관관입모사실험을 위해 Scale Factor를 적용한 상사법칙에 따라 강관의 단면과 두께를 실제 크기의 1:4 비율로 제작하였다. 강관추진실험에 앞서 강관의 구조적 특성을 분석하기 위해서 인장⋅압축⋅휨 강도 시험을 진행하여 강관의 특성을 파악하였다. 강관추진실험은 먼저 강관 관입 구간의 시추결과를 토대로 지층의 토질분석을 하여 상재하중 조건으로 사용하여 강관의 마찰저항력을 추정하였다. 그리고 실험에서 획득한 데이터로부터 상재하중에 따른 마찰저항력 추세선을 만들고, 이 추세선을 이용하여 강관의 마찰저항력을 계산하였다. 축소모형 강관은 상사비(상재하중의 1/16)를 적용하여 실제 강관의 마찰저항력을 단위 길이당 마찰저항력으로 계산하였다. 이와 같은 자료를 토대로 추진관의 관입모사실험을 진행하여 추정한 저항력과 이론적으로 계산된 저항력을 비교한 결과 4% 이하의 오차율을 보여 적정한 강관추진마찰력이 도출되었다.

영문 초록

This study calculated the steel pipe propulsion friction force required for tunnel excavation. To experimentally estimate the frictional resistance of a steel pipe, a model soil tank was constructed, and the steel pipe propulsion test was conducted under the condition of applying the earth pressure calculated from the field data. To analyze the effect of the earth pressure when the steel pipe was inserted, the section where the load was most generated was selected and a numerical analysis was performed. In the numerical analysis, the shear force was assumed to uniformly act on the entire steel pipe, and consequently, the resistance owing to the overburden load uniformly acted on the entire section. For the model steel pipe, the cross section and thickness of the steel pipe were maintained in a ratio of 1:4 to the actual size according to the law of similarity to which the scale factor was applied for the steel pipe penetration simulation. In the steel pipe propulsion experiment, the frictional resistance of the steel pipe was estimated using the soil analysis of the stratum based on the drilling result of the steel pipe penetration section and using it as the load condition. From the data obtained in the experiment, the frictional resistance trend line according to the overburden load was determined, and the frictional resistance of the steel pipe was calculated using this trend line. Based on these data, the intrusion simulation of the propulsion pipe was performed, and the estimated resistance was compared with the theoretically calculated resistance. Consequently, the error rate was less than 5%, and the proper steel pipe propulsion friction force was derived.

키워드

강관추진마찰력 강관관입모사실험 상사법칙 마찰저항력 Steel Pipe Propulsion Frictional Force Steel Pipe Penetration Simulation Experiment Law of Similarity Frictional Resistance