원주공동확장이론
(팽창, 전단, 교란 영역별, 항타말뚝 기준)
-       깊은기초 지지력
-       공내재하시험 해석
-       앵커의 파단저항
-       보강토옹벽

-       소성영역과 탄성영역의 설정
-       원주공동에 균등분포내압 q를 가하여 압력을 증가시키면, 내압 qL이 극한에 도달할 때까지 소성영역이 확장됨.
-       Mohr-Coulomb 항복조건
-       강성지수, 평균주응력 고려. 무차원 원주공동확장계수 고려.
-       지반변형속도를 고려하지 않는다. (단순 탄소성모델) -> 점탄성모델을 통해 토압산정 가능.

연성관의 주변지반 해석에도 사용할 수 있는 원리.

Prandtle 지지력, 파괴이론
-       한계평형법에 근간
-       기초와 지반 사이 접촉면에는 마찰이 없는 것으로 가정.
-       파괴면에 작용하는 전단강도를 t=c+ptanpi 로 하여 극한지지력 유도 (Mohr-Coulomb 이론 base)

-       여기서 발전하여 Terzaghi 지지력 공식 제안
-       Terzaghi : 기초와 지반사이 마찰력 고려, Df 고려. 기초저면에서 지표면까지의 파괴 무시. 삼각형 쐐기의 각 차이 pi, 45+pi/2. 지나친 안전측
-       파괴면 형상은 동일.

불연속면
-       원인 : 지반변동에 의한 압축 및 인장, 기상작용에 의한 퇴적 및 침식(풍화), 지열에 의한 가열팽창 및 냉각수축
-       종류 : 응력에 따른 절리(Joint), 퇴적면의 경계 층리(Bedding), 변형작용으로 층리를 따라 평행 또는 방사상으로 할렬되는 벽개(Cleavage), 변성암에서 생기는 편리(Schistosity)
-       형상 : 완전 분리되는 균열(Fissure), 이동한 흔적의 단층(Fault), 층리면 분리 성층, 단층면의 확장 파쇄대/구조선, 암반의 지각운동 소성유동의 습곡

암반 분류
-       강도 : 하지만 불연속면의 크기와 방향에 따라 강도 측정이 무의미해질 수 있음.
-       탄성계수
-       풍화정도
-       RQD (CSIR), Q system(NGI) (RQD-암반지지력 그래프, RQD-탄성계수 그래프, RQD-지보방법(No support-RB/SC-Rib support 그래프)
-       절리간격 : 3.0m solid, 1.0m Blocky/Seamy, 5cm Crushed

암반 하중 (터널)
-       Terzaghi (Arching Effect)

-       Rose 에 의해 수정된 암반하중 (Terzaghi Rock Load Classification)

RQD 에서 확장하여 터널/지중구조물 상단의 하중 고려방식 결정(터널폭/높이에 따름.). 그에 따른 지보형식을 고려.
Terzaghi 의 접근이 보수적인 것으로 판단하여 50% 가량 감소하여 접근

-       Lauffer 분류 : Active Span (Unsupported Rock) 과 자립시간 (Stand up Time)의 개념을 고려함.
-       RSR (단층, 종류, 방향, 절리빈도, 지하수) = 0.77 RMR + 12.4
-       RMR : 기본적으로 연암/경암의 절리 구분을 위함이고, 유동성/팽창성에 부적합
지보하중 P = (100-RMR)/RMR x rB = rHt
E = 2 x RMR -100 or 10(RMR-10)/40 (Gpa). 60이면 20 Gpa, 30이면 5 정도. (반보다 작은 값이다 정도)
-       점하중은 일압강도의 4% 정도로 보면 됨.
-       Q-system : 9lnQ + 44
-       De = B/ESR (ESR : 일시채굴 3~5, 영구채굴 1.6, 발전소 1.0, 지하철도 0.8)
무지보 굴진장 = 2(ESR) x Q^0.4
RB L = (2+0.15B) / ESR
E=25logQ (Gpa) (Q = 100 이면 50)
영구지보압력 Pproof = (2.0/Jr) x Q ^ (-1/3)

사전 조사로 정확도/중요도를 확보하기 어려우니,
굴착을 해 나가면서 지속적인 계측을 통해 역해석법으로 시공중 재검토를 하는 것이 중요.
암반 분류 -> 터널형상, 지보패턴, 굴착방법 결정.

Reundulic 과 연결


Carillo : 2차원 압밀해석

평균압밀도를 Ur, Uv 를 통해 계산 (Uv 는 Terzaghi 1차원에서 구함)

Barron : 모래말뚝 배수 영향면적을 유효원으로 환산
- de = 1.05 d (삼각형 배치), 1.13 d (정사각형 배치) : d 타설간격
- 수평압밀계수 와 영향반경을 고려하여 시간계수를 산정. 그에 따라 압밀도 계산.
- 스미어(Smear) Zone 의 영향 고려.
- Sand Drain : 수평방향 배수가 공기에 절대적인 영향을 준다. 수직방향 배수 무시.

- 등가변형률을 고려한 평균압밀도

넓은 범위의 하중 적재는 1차원으로 해석할 수 있음.
좁은 구조물이나 도로는 3차원 압밀을 고려할 필요가 있음.

Rowe cell test (압밀)

회전축 중심의 3차원 압밀을 구현하기 위해 Rowe Cell Test 로 검증.

중심배수, 주변배수의 압밀계수로 구분

(보통 수직방향은 무시)

Well 을 통한 배수로 압밀이 진행되는 경우 수평방향의 평균압밀도를 구하는 방법
(Barron)

시간계수는 중심이 큰값을 갖는다. (압밀계수가 같다는 가정하에, 시간이 더 많이 걸린다는 말. 닿는 면적이 작으므로)

준설토 자중 압밀이론
- 고함수비 초연약점토 : 자중에 의한 압밀
- Terzaghi 적용 어려움 : 투수계수/압밀계수를 일정하게 접근 -> 자중시 변형이 발생.
- 유한변형율 압밀이론 : 압축성과 투수성의 변화 고려.
- 일정한 간극비로의 수렴 (수렴하고도 크리프 형태로 간극비 감소 지속)

Terzaghi 터널 (암반) 이완하중
- Ko 측압계수, 토피고, 암반등급
- 재래식 터널공법(ASSM), 전토피 하중을 다 받음.
ASSM (American Steel Support Method) : 1차 라이닝, 2차 라이닝에 의해 이완하중을 지지한다고 가정.
NATM (New Austria Tunneling Method)

하지만 천층터널이나 암질이 양호한 경우 과다 하중 분포
(2C 를 빼기도 함. 암반하중을 실제화하도록 축소하기 위하여)

- Bierbaumer 와 비교

(Parabola : 포물선 형태가 다름.)

- Barton 과 비교
- Bieniawski 와 비교 (RMR), Wickham (RSR, Rock Structure Rating)
- Type-1~4 (Terzaghi 암반분류) 에서 Terzaghi 암반분류는 토피고 하중 높이가 증가하나,
실제로는 크게 증가하지 않고, Type-4(풍화암) 부터 토피고 하중 높이가 증가함. (이완하중 고려하면 됨. 이완하중 감소효과 30%)
- 측압계수의 변화를 적용할 수 없음. (측압계수가 감소하면 Terzaghi 와 유사한 값을 가짐.)
측압계수가 1 이상이면 역시 이완하중을 효과적으로 적용할 수 있다.

라이닝 (터널 라이닝, Lining)
- 역학적 접근을 할 수도 있고 안 할 수도 있음. (1차 지보재가 지지하고 있기 때문) – 원칙적으로는 1차 지보에 의해 터널변위가 수렴된 상태에서 라이닝 시공.
- 역학적 접근 : Shotcrete 의 AAR 에 따라 열화를 입어 라이닝이 필요하다. 그럼 이완하중 계산은?
- 지반-라이닝 상호작용 (Ground-Lining Interaction) 모델 적용. -> 새로운 응력 재분배가 이뤄질 수도 있음.
수치해석을 통해 각 부분을 Terzaghi 암반 분류에 따른 하중을 적용하여 해석