Abstract
A series of model test as well as numerical analysis by FEM was performed to investigate lateral earth pressure acting on a buried pipe in soft ground undergoing horizontal soil movement. A model test apparatus was manufactured so as to simulate horizontal soil movement in model soft ground, in which a model rigid buried pipe was installed. The velocity of soil deformation could be controlled as wanted during testing. The model test was performed on buried pipes with various diameters and shapes to investigate major factors affected the lateral earth pressure. The result of model tests showed that the larger lateral earth pressure acted on the buried pipes under the faster velocity of soil movement. The result of numerical analysis, which was performed under immediate loading condition, showed a similar behavior with the result of model tests under 0.3mm/min to 1.0mm/min velocity of soil deformation. Most of model tests showed the soil deformation-lateral load behavior, in which the first yielding load developed at small soil deformation and elastic behavior was observed by the yielding load. Then, lateral load was kept constant by the second yielding load, in which plastic behavior was observed between the first yielding load and the second yielding one. Beyond the second yielding load, the compression behavior zone was observed. When the velocity was too fast, however, the lateral load was increased with soil deformation beyond the first yielding load without showing the second yielding load. The buried pipes with the larger diameter was subjected to the larger lateral load and the larger increasing rate of lateral load. At small soil deformation, the influence of diameter and shape of buried pipes on lateral load was small. However, when soil deformation was increased considerably, the influence became more and more.
모형실험과 유한요소법에 의한 수치해석을 통하여 측방변형지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방토압을 관찰하였다. 모형실험에서는 모형지반 속에 매설관을 설치한 후 모형지반에 측방변형이 발생될 수 있게 모형실험기를 제작하여 실제 지반에서의 상황을 시뮬레이션하였다. 이 모형실험기는 지반의 변형속도를 여러 가지로 조절할 수 있게 제작하였다. 여러 가지 직경과 형상의 매설관에 대하여 실험을 실시함으로써 이들 요인이 측방토압에 미치는 영향을 조사하였다. 모형실험결과 연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방하중은 연약지반의 측방변형속도가 빠를수록 크게 작용하였다. 순간재하 조건에 의한 수치해석 결과는 지반변형속도가 중간 정도 빠르기인 0.3mm/min에서 1.0mm/min 사이의 지반변형속도의 조건에서 실시한 모형실험 결과와 유사하였다. 대부분의 모형실험결과 지반변형량이 작은 시점에서 측방하중의 제1항복이 발생하며 이때까지 탄성변형거동을 보이다가 제2항복에 이르기까지 하중이 한 동안 수렴되는 소성거동을 보였다. 지반변형이 계속하여 증가하면 측방하중도 다시 증가하여 압축거동을 보였다. 그러나 빠른 지반변형속도에서의 실험 결과에서는 항복하중에 도달한 후 수렴과정이 없이 계속하여 하중이 증가하였음을 볼 수 있다. 매설관의 직경이 클수록 측방유동 연약지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방하중의 크기와 하중증가 속도가 컸으며 초기지반변형에서는 측방하중이 매설관의 직경 및 형상의 영향을 적게 받지만 지반변형량이 증가함에 따라 그 영향이 크게 나타났다.