[토질 및 기초 기술사] 135회 1교시 기출문제 10번

10. 보강토 옹벽의 보강재에 의한 강도 증가 원리

 

Ⅰ. 개요

- 흙은 압축에 강하나 인장에 취약한 특성을 가지므로 이를 보완하기 위해 인장 강도가 큰 보강재(Geogrid, Strip 등)를 포설하여 복합체로 만드는 원리로 보강토 옹벽의 안전성을 향상시킨다

※ 흙과 보강재 사이의 마찰력을 통해 지반의 전단 강도를 증대시키고 측압에 저항

Ⅱ. 강도 증가의 기본 메커니즘

1) 구속 효과: 보강재가 흙의 횡방향 변위를 억제하여 구속압(Δσ3)을 증가시키는 효과

2) 인장 응력 분담: 흙이 받아야 할 전단 응력을 보강재가 인장력으로 직접 분담

3) 겉보기 점착력 (Ca) 생성: 무점성 사질토에 보강재를 넣음으로써 점착력이 있는 흙처럼 거동하게 함

Ⅲ. 모어 원(Mohr's Circle)을 통한 강도 증가 해석

1) 무보강 상태: 구속압 σ3 상태에서 주응력 σ1에 의해 파괴 발생

2) 보강 상태: 보강재에 의한 가상 구속압 σ3 발생 → 유효 구속압 증가 ( σ'3 = σ3 + Δσ3 )

3) 결과: 파괴 포락선과의 접점이 우측으로 이동하며 더 높은 수직 하중에도 견디는 겉보기 점착력(Ca) 발생

Ⅳ. 시공 및 설계 시 고려사항

1) 마찰 특성: 흙과 보강재 사이의 마찰계수(f) 확보를 위해 양질의 사질토(배수성 양호) 사용 필수

2) 정착 길이 (Le): 유효 저항 영역 내에서 충분한 인출 저항력을 확보할 수 있는 길이 설계

3) 내구성: 지하수 산도(pH), 미생물, 시공 시 손상 등을 고려한 강도 감소계수 적용

4) 배수 처리: 옹벽 배면 수압 상승은 마찰력을 저하시키므로 배수층 설치 철저

Ⅴ. 기술자적 제언

- 보강토 옹벽은 유연한 구조물로 부등침하에 강하나, 내적 안정(인출, 파단)과 외적 안정(전도, 활동)을 동시에 만족해야 한다. 특히 시공 시 다짐도가 강도 증가 원리의 핵심이므로 층별 다짐 관리에 만전을 기해야 한다.