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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 오정호
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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이 논문의 연구 히스토리 (4)
2015
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본 연구에서는 지오그리드로 보강된 궤도하부구조층의 보강 효과를 궤도하부구조를 이루고 있는 각 재료들과 지오그리드와의 상관관계에 영향을 미치는 역학적 특성을 규명하기 위해 실내시험 및 수치해석을 수행하였다.
대형인발시험은 격자크기, 격자모양, 물성치가 각기 다른 3종류의 지오그리드를 사용하여, 일반적으로 동일 흙 재료를 사용하여 실험하는 기존의 방법과 달리 화강풍화토, 표준사, 도상자갈로 이루어진 궤도노반을 조성한 후 지오그리드 매설 위치, 상재하중의 크기 등에 대한 영향을 고려한 지오그리드의 보강효과를 알아보고자 하였다. 그 결과, 지오그리드의 강성에 따라 하중전이가 달라졌으며, 인발강도는 상재하중과 비례하는 결과를 보여주었다. 하지만, 대형인발시험은 자갈도상 재료를 실험하기에는 상재하중을 적용하는데 어려움을 있어 적합지 않은 것으로 판단되었다.
대형직접전단시험은 인발 시험상에 어려움이 있는 도상자갈을 3종류의 입도분포로 분류하고, 단일재료인 경우와 화강풍화토를 함께 조성시킨 이질재료 구성으로 지오그리드로 보강 후 보강효과를 비교해 보았다. 전단응력는 재료의 입자크기에 비례하는 것이 확인되었으며, 재료의 입도분포와 지오그리드의 형상, 크기에 따라 서로 상호작용의 효과가 강화되는 경우와 강화되지 못하고 오히려 전단응력을 감소시키는 경우가 있음 확인하였다.
수치해석으로 개별요소법에 기반을 둔 PFC 3D프로그램을 사용하여 실내시험인 대형직접전단 조건을 모델링 하였다. 개별요소해석에 필요한 지오그리드 를 실제 사용된 지오그리드와 부합하는 변형율을 가질수 있도록 보정된 미시물성치를 민감도 분석을 통해 확보하였다.
또한, 직접전단실험 조건을 모사하여 실내시험 결과와 보정한 후 지오그리드가 설치된 전단영역의 도상재료 크기를 세분화 하여 입자 크기에 따른 접촉력 및 보강효과를 검토하였다.
검토 결과, 본 연구에서 사용된 지오그리드의 규격과 형상에 가장 높은 보강효과를 보이는 자갈도상 재료의 입도 크기를 제시할 수 있었고, 지오그리드의 영향범위가 일정한 영역내에 형성됨을 확인할 수 있었으며, 이는 현장 적용에 있어서 유용한 정보라고 판단된다.
대형인발시험은 격자크기, 격자모양, 물성치가 각기 다른 3종류의 지오그리드를 사용하여, 일반적으로 동일 흙 재료를 사용하여 실험하는 기존의 방법과 달리 화강풍화토, 표준사, 도상자갈로 이루어진 궤도노반을 조성한 후 지오그리드 매설 위치, 상재하중의 크기 등에 대한 영향을 고려한 지오그리드의 보강효과를 알아보고자 하였다. 그 결과, 지오그리드의 강성에 따라 하중전이가 달라졌으며, 인발강도는 상재하중과 비례하는 결과를 보여주었다. 하지만, 대형인발시험은 자갈도상 재료를 실험하기에는 상재하중을 적용하는데 어려움을 있어 적합지 않은 것으로 판단되었다.
대형직접전단시험은 인발 시험상에 어려움이 있는 도상자갈을 3종류의 입도분포로 분류하고, 단일재료인 경우와 화강풍화토를 함께 조성시킨 이질재료 구성으로 지오그리드로 보강 후 보강효과를 비교해 보았다. 전단응력는 재료의 입자크기에 비례하는 것이 확인되었으며, 재료의 입도분포와 지오그리드의 형상, 크기에 따라 서로 상호작용의 효과가 강화되는 경우와 강화되지 못하고 오히려 전단응력을 감소시키는 경우가 있음 확인하였다.
수치해석으로 개별요소법에 기반을 둔 PFC 3D프로그램을 사용하여 실내시험인 대형직접전단 조건을 모델링 하였다. 개별요소해석에 필요한 지오그리드 를 실제 사용된 지오그리드와 부합하는 변형율을 가질수 있도록 보정된 미시물성치를 민감도 분석을 통해 확보하였다.
또한, 직접전단실험 조건을 모사하여 실내시험 결과와 보정한 후 지오그리드가 설치된 전단영역의 도상재료 크기를 세분화 하여 입자 크기에 따른 접촉력 및 보강효과를 검토하였다.
검토 결과, 본 연구에서 사용된 지오그리드의 규격과 형상에 가장 높은 보강효과를 보이는 자갈도상 재료의 입도 크기를 제시할 수 있었고, 지오그리드의 영향범위가 일정한 영역내에 형성됨을 확인할 수 있었으며, 이는 현장 적용에 있어서 유용한 정보라고 판단된다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구내용 및 방법 2Ⅱ. 이론적 배경 42.1 지오그리드 보강 효과 42.2 개별요소법(Discrete Element method) 102.2.1 개별요소(ball)의 생성 102.2.2 개별요소법 접촉 모델 122.2.3 미시물성치 보정 162.2.4 기존연구 16Ⅲ. 실내실험 방법 및 결과 193.1 인발실험 193.1.1 시료의 공학적 특성 193.1.2 지오그리드의 공학적 특성 203.1.3 대형인발시험기 제원 213.1.4 인발실험 방법 223.1.5 실험결과 263.2 대형직접전단실험 333.2.1 시료의 공학적 특성 333.2.2 지오그리드의 공학적 특성 343.2.3 대형직접전단시험기 제원 343.2.4 직접전단실험 방법 353.2.5 실험결과 37Ⅲ. 수치해석 방법 및 결과 474.1 개 요 474.2 수치해석 방법 484.2.1 지오그리드 형상 모델링 484.2.2 직접전단시험 모델링 514.3 수치해석 모델링 구성 544.3.1 T-1, T-2의 지오그리드 보강 전,후 모델링 544.3.2 전단구간 입도분포 세분화 554.3.3 측정위치 모델링 564.3.4 자갈도상 입자의 보정된 미시물성치 선정 결과 564.4 수치해석 결과 594.4.1 T-1, T-2의 지오그리드 보강 전, 후 모델링 결과 594.4.2 접촉력(contact force) 분포 분석 624.4.3 지오그리드 영향 범위 634.4.4 전단구간 입도분포 세분화 결과 64Ⅳ. 결 론 66참고문헌 69Abstract 71
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