탄성파기법을 이용한 고속전철 콘크리트 슬래브궤도의 휨강성 평가

초록

최근 철도 신규노선 뿐만 아니라 운영노선에 콘크리트 슬래브 궤도가 도입 시공되고 있다. 콘크리트 슬래브 궤도는 시공성, 경제성 등의 측면에서 자갈도상보다 우위에 있지만, 한편으로 하부지반과의 상호작용으로 발생되는 부차적인 문제를 피할 수 없다. 즉, 콘크리트 슬래브 궤도는 상대적으로 강성이 약한 지반 위에 단순히 올려놓게 되며, 지반과의 밀착을 위한 보조적인 대책은 고려되지 않고 있다. 따라서 과도한 슬래브 궤도의 순간침하, 열차의 반복하중 재하로 인한 지반의 다짐, 우수, 지하수 등으로 인한 지반내 물의 흐름 등으로 인하여 슬래브 궤도 하부 지반은 약화되며 궁극적으로 지반침하로 이어지게 된다. 이와 같은 지반침하는 콘크리트 슬래브 궤도의 지지력 손실을 초래하게 되어, 콘크리트 슬래브 궤도의 구조적 손상, 열차운행의 안정성 저하 등으로 귀결된다. 본 연구에서는 하부지지층에 대한 콘크리트 슬래브 궤도의 휨강성을 비파괴적으로 평가할 수 있는 기법인 FRACTAL 기법 (조미라 등, 2008)의 타당성에 대하여 이론적 고찰과 실증적 검증을 수행하였다. 즉 하부 지지층의 강성저하로 인한 슬래브 궤도의 처짐, 슬래브궤도에서의 Lamb 파 전파특성과 슬래브궤도의 상대강성의 관계를 이론적으로 검토하였다. 그리고 실제 고속전철 신규건설구간에 대하여 FRACTAL 기법을 적용하여 기법의 정확성, 실용성 등을 평가해 보았다. 또한 슬래브궤도의 인접지반에 대하여 SASW 시험을 수행하고, 이로부터 확인된 지층구조의 분석을 통하여 제안된 FRACTAL 기법의 신뢰성을 확인하였다.