유한차분해석과 개별요소해석을 이용한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력 연구 (A Study on the Ultimate Point Resistance of Rock Socketed Drilled Shafts Using FLAC3D and UDEC)

서지정보

· 발행기관 : 한국지반공학회
· 수록지 정보 : 한국지반공학회논문집 / 28권 / 1호 / 29 ~ 39페이지
· 저자명 : 이재환, 조후연, 정상섬, 유광호

초록

본 연구에서는 암반근입 현장타설말뚝의 선단지지력에 영향을 미치는 주요 영향인자들과 이들 영향인자에 따른 선단지지력의 변화특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석은 일반적으로 널리 사용되는 연속체해석 중 유한차분해석(FDM)과 암반에 존재하는 불연속면(절리, 단층 등)의 특성을 고려할 수 있는 불연속체해석 중 개별요소해석(DEM)을 병행함으로서 해석의 정확도를 높였다. 그 결과, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력(qmax)은 암반의 탄성계수(Em), 불연속면의 간격(Sj)에 비례하여 증가하였으며, 말뚝의 직경(D)에는 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 불연속면의 경사(ij)에 대해서는 불연속면의 경사(ij)가 0°<ij<60°일 때의 선단지지력은 그 외 경사의 선단지지력에 비해 최대 약 50%까지 감소하였으며 이는 말뚝으로부터 전해진 하중에 의하여 말뚝하부 암반 자체 보다 암반의 불연속면에서 먼저 전단파괴가 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 불연속면의 경사(ij)가 불연속면의 내부마찰각()과 근접할 때 선단지지력이 최소치에 가까운 것으로 나타났으며, 따라서 불연속면의 경사가 일반적인 암반 및 암반 불연속면 내부마찰각의 범위인 20°∼40°에 존재할 때는 선단지지력의 산정 시 반드시 불연속면 경사의 영향을 고려해야 하는 것으로 나타났다.

영어초록

The maximum unit point resistance (qmax) of rock socketed drilled shafts subjected to axial loads was investigated by a numerical analysis. A 3D Finite Difference Method (FDM) analysis and a Distinct Element Method (DEM) analysis were performed with varying rock elastic modulus (E), discontinuity spacing (Sj), discontinuity dip angle (ij), and pile diameter (D). Based on the results of obtained, it was found that the ultimate point resistance (qmax) increased as rock elastic modulus (E) and rock discontinuity spacing (Sj) increased. But, it was found that qmax decreased as pile diameter (D) increased. As for the influence of the dip angle of rock discontinuity (ij), it was shown that qmax decreased up to 50% of maximum value within the range of 0°<ij<60° due to the shear failure at rock discontinuities. Furthermore, it was found that if 20°≤ij≤40°, influence of ij should be taken into account because qmax tended to approach a minimum value as ij approached a value near the friction angle of the discontinuity ().

참고자료

· 없음