입상체 주변에 발생하는 거동 해석을 위해 적용되는 이론, 지반아칭

『지반아칭』에서는 지반 속에 발달하는 지반아칭 현상을 크게 트랩도어와 트렌치에서 발달하는 현상의 두 가지로 구분하였다. 즉, 지중에 터널과 같은 공동이 발생하였을 때 흙 입자들이 그 공동을 메꾸려고 그 공동의 중심 방향으로 동시에 이동하는 구심이동 시에 입상체 지반에 발달하는 지반아칭과 트렌치 내에서의 흙 입자의 평행이동 시에 발달하는 지반아칭으로 구분할 수 있다. 통상적으로 흙 입자의 구심이동은 트랩도어의 하강으로 지반 속에 발달하는 지반아칭 현상을 재현시킬 수 있다.

지반은 불연속 흙 입자들의 집합체이다. 이러한 지반 속에서 변형이 발생하면 구성 흙 입자들이 이동하면서 입자들 사이의 마찰 상호작용에 의하여 지반 내부에서 지반아칭(soil arching)이 발달한다. 이 지반아칭은 흙 입자들 사이의 마찰에 의한 전단저항에 의하여 발달하게 된다. 지반아칭이 지반 내부에서 발달하는 동안 지반 스스로 안정을 찾을 수 있도록 응력전달과 입자재배열이 자연스럽게 발생한다.

『지반아칭』은 전체가 12장으로 구성되어 있다. 먼저 제1장에서는 지반아칭의 종류에 대하여 현장 응용사례와 함께 구분?설명한다. 다음으로 제2장과 제3장에서는 각각 트랩도어와 트렌치 속에서 흙 입자의 구심이동과 평행이동 시에 발달하는 지반아칭 현상을 모형실험과 연계하여 설명한다. 제4장에서 제12장까지는 지반아칭 현상에 대한 해석 적용 사례를 설명한다.
즉, 제4장에서 제8장까지는 트랩도어에서 발생하는 흙 입자의 구심이동에 의한 지반아칭이론을 적용한 사례를 중심으로 설명하였고, 제9장에서 제12장까지는 트렌치 내에서의 흙 입자의 평행이동에 의한 지반아칭 이론을 적용한 사례를 중심으로 설명하였다.

입상체 흙 입자로 구성된 지반 속에서의 지반아칭현상을 이론적으로 해석하기 위해서는 어떤 근거가 마련되어야 할 것인가는 한마디로 설명하기가 어렵다. 왜냐하면 지반아칭은 지반 구성 재료인 입상체 흙 입자들 사이의 상호작용에 의하여 발생되기도 하지만, 지반 속에 있는 여러 가지 지중구조물과 흙 입자 사이의 상호작용에 의하여 발생되기도 하기 때문이다. 따라서 가능한 여러 가지 상황에서 다양하게 발생하는 지반아칭현상을 관찰?정리하고 이들 경우에 대한 지반아칭 메커니즘을 체계적으로 접근할 필요가 있다.

(현)중앙대학교 공과대학 명예교수
대한토목학회 저술상
중앙대학교 학생처장, 건설대학원장, 대외협력본부장(부총장)
서울시 토목상 대상
과학기술 우수 논문상(한국과학기술단체 총연합회)
대한토목학회 논문상
한국지반공학회 논문상·공로상
UCLA, 존스홉킨스 대학, 오사카 대학 객원연구원
KAIST 토목공학과 교수
국립건설시험소 토질과 전문교수
중앙대학교 공과대학 교수
오사카 대학 대학원 공학 석·박사
한양대학교 공과대학 토목공학과 졸업

Chapter 01 개 설

1.1 입상체 흙 입자로 구성된 지반
1.2 지반아칭의 종류
1.3 현장 응용 사례

Chapter 02 트랩도어에서 흙 입자의 원심이동에 의한 지반아칭

2.1 서 론
2.2 지반아칭의 기존 연구
2.3 트랩도어 모형실험
2.4 모형실험 결과

Chapter 03 트렌치 내에서 흙 입자의 평행이동에 의한 지반아칭

3.1 서 론
3.2 기존 연구 검토
3.3 트렌치 모형실험
3.4 트렌치 바닥에 작용하는 연직토압에 미치는 영향요소

Chapter 04 산사태 억지말뚝 주변의 지반아칭

4.1 억지말뚝 주변지반 변형
4.2 측방변형지반 속 말뚝에 작용하는 측방토압
4.3 모형실험 결과와의 비교

Chapter 05 엄지말뚝 흙막이벽 주변의 지반아칭

5.1 굴착지반에서의 지반아칭
5.2 흙막이말뚝의 저항력
5.3 흙막이말뚝의 설치간격
5.4 흙막이말뚝의 근입장

Chapter 06 성토지지말뚝 주변의 지반아칭

6.1 성토지지말뚝으로의 성토하중전이
6.2 성토지반 속 파괴형태
6.3 성토지지말뚝에 전이된 성토하중 해석
6.4 성토지지말뚝의 연직하중 실험치와 예측치의 비교

Chapter 07 트랩도어 위 지반 속 이완영역

7.1 서 론
7.2 지반아칭의 기존연구 개요
7.3 지반아칭의 모형실험 개요
7.4 지반아칭에 의한 응력전이
7.5 이완영역

Chapter 08 다열 후팅기초 주변의 지반아칭

8.1 서 론
8.2 모형실험 결과
8.3 인접후팅의 지지력 및 산정식
8.4 인접후팅의 지지력에 미치는 영향 요소

Chapter 09 인발말뚝 주변의 지반아칭

9.1 서 론
9.2 기존연구
9.3 모형실험 결과
9.4 인발저항력의 이론해석
9.5 이론의 적용성

Chapter 10 높은 지하수위 속에 설치된 지중연속벽 주변의 지반아칭

10.1 서 론
10.2 기존 연구
10.3 모형실험
10.4 모형벽체 주변지반의 변형
10.5 지중연속벽 인발저항력의 이론해석
10.6 인발저항력 모형실험 결과

Chapter 11 지하구조물 주변의 지반아칭

11.1 서 론
11.2 지하구조물에 작용하는 토압
11.3 현장실험
11.4 실험 결과와 이론예측의 비교

Chapter 12 트렌치 내 지반아칭

12.1 서 론
12.2 트렌치 모형실험 개설
12.3 트렌치 내 연직토압 이론해석
12.4 트렌치 내 연직토압 실험치와 예측치의 비교