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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6410(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

융기 파일은 실제로 널리 사용되는 엔지니어링 분야의 융기 방지 조치입니다. 인양하중을 받는 말뚝과 주변 지반의 기계적 변수를 연구하기 위해 말뚝 인양 모형시험과 관련 수치시험을 실시하였다. 파일 당김에 따른 지반변위를 조사하기 위해 모형시험에 영상분석기법을 적용하였다. 하중-변위와 말뚝 축력-측면 마찰 저항 관계가 세 가지 매설 깊이에서 조사되었습니다. 모형시험과 수치시험 결과를 비교하면, 말뚝은 융기하중의 영향을 받아 주로 재하 초기 단계, 변형 경화 단계, 최대 하중 단계, 변형 연화 단계의 4단계를 거쳤음을 알 수 있습니다. 인양하중이 증가함에 따라 말뚝 주위의 지반변위는 역원추형을 나타냈다. 그리고 지표면 근처에서 명백한 토양 아치 효과가 관찰될 수 있습니다. 또한, 힘 체인과 주요 주응력의 발달은 말뚝 측면 마찰 저항이 처음에는 최대값으로 증가한 다음 깊이 방향을 따라 급격히 감소하는 것을 나타냅니다.

지하 토목공사에서 효과적인 융기방지 대책으로서 융기말뚝은 지하실, 도로, 터널 등 지하 구조물의 융기방지 설계에 광범위하게 활용되어 왔습니다. 토양층을 처리하여 향상된 기초 지지력과 비교할 때 융기 방지 파일과 융기 방지 플레이트로 구성된 지지 시스템은 융기 방지 효과가 더 좋습니다. Wen1은 시험을 통해 이 지지 시스템 하에서 말뚝의 들뜸 방지 지지력이 향상되어 말뚝의 수직 들뜸이 강화 지반 공법에 비해 64.2% 감소했음을 발견했습니다. Alawneh et al.2는 말뚝 재질, 유형, 거칠기, 단면 형상 및 토양 특성을 포함한 주요 영향 요인을 파악하기 위해 실내 모델 테스트를 통해 말뚝 융기 저항 능력을 분석했습니다.

일반적으로 파일의 적용은 재료의 특성, 강도, 강성 등 파일의 고유한 특성에 따라 달라집니다. 한 가지 예는 수중 파이프 충전 파일이 주로 점토, 미사 또는 미사질 토양, 모래 토양 및 인공 충전층에 사용된다는 것입니다. 또 다른 예는 스크류 파일이 주로 점토, 분말, 모래 토양 및 자갈 유형의 지층에 사용된다는 것입니다. 한편, 말뚝의 매설깊이, 토양환경 등의 외부요인에 따라 말뚝과 흙의 접촉면의 성질과 흙입자의 손상형태가 결정된다. Chen et al.3은 내인발성 말뚝의 손상 형태 중 3개의 파단면을 발견하였고, 파단면의 형상에 따라 내인발성 말뚝의 극한 지지력이 결정되며, 주변 지반의 파단면 방정식을 나열하였다. 더미. Amjad 등(4)은 수직하중을 받는 등단말뚝의 인발저항성을 시험한 결과, 동일하중을 받는 말뚝 주위 지반의 파괴율이 높을수록 지지력은 낮아지며, 극한하중에서 파괴율이 높아지는 것을 발견하였다. 대신에 하중은 토양 지지력을 최대한 발휘할 수 있습니다. 일부 연구자들은 매설 깊이가 다른 강관 말뚝을 끌어올렸을 때 매설 길이가 20cm 증가할 때마다 말뚝 축력이 26% 증가한다는 사실을 발견했습니다5.

반면에 말뚝은 끌어당길 때 마찰저항을 극복해야 하며, 마찰저항에는 인발저항도 동반됩니다. 일부 연구에 따르면 말뚝-지반 경계면이 거칠수록 말뚝의 잔여 지지력과 극한 지지력 간의 비율이 작아지고 말뚝 지지력의 변환 효율이 높아지는 것으로 나타났습니다6,7. 시험말뚝과 토목말뚝의 현장 지지력을 비교한 결과, 토목말뚝의 인양 지지력이 시험말뚝보다 훨씬 큰 것으로 나타났으며, 이는 접촉면의 마찰저항도 설명된다. 무시할 수 없었다8,9. Qin et al.10은 실내 석회질 모래와 석영 모래에서 모노파일의 수직 인발 저항에 대한 정적 테스트를 수행했습니다. 그들은 표면 입자의 상호 연결로 인한 "병목 효과"로 인해 파일 상단 주변의 석회질 모래의 높이가 작아 파일 상단 섹션의 궁극적인 측면 마찰 저항이 강화된다는 것을 발견했습니다. Hussein et al.11은 서로 다른 L/D 비율(L/D = 20, 25, 30)을 갖는 느슨하고 건조한 모래와 조밀한 모래에 매설된 모델 말뚝에 대한 인발 테스트를 수행한 결과 지진 및 인발 하중의 결합 효과 하에서 느슨한 건조 모래에서 말뚝의 최대 인발 능력은 55.02-73.22% 감소한 반면, 조밀한 모래에서는 세 모델의 최대 인발 능력이 덜 감소했습니다. 즉, 조밀한 모래의 마찰 표면적이 느슨한 모래의 마찰 표면적보다 작았습니다. , 상대 밀도의 증가는 유효 응력을 증가시킵니다. 또한 마찰 저항은 말뚝 응력의 증가 속도에도 영향을 미칩니다. Sakr et al.12은 밀도가 다른 건조 모래에 설치된 모델 파일(앵커 날개 유무)에 대한 인발 시험을 수행한 결과, 모래의 상대 밀도가 증가함에 따라 앵커 링 파일의 인발 저항이 증가한다는 것을 발견했습니다. 모래의 상대밀도가 80%일 때 앵커윙말뚝의 인발저항은 일반말뚝의 2.77배에 이르렀다. 다른 연구자들은 측면 마찰 응력이 깊이에 따라 점차 증가하고 응력 증가율이 점차 감소한다는 것을 발견했습니다13. 이론 도출, 모델 테스트, 현장 테스트 외에도 FEM, DEM 등의 수치 계산은 들뜸에 저항하는 말뚝의 지지력을 연구하는 데 널리 사용됩니다.