다목적 대형 삼축-오이도미터 시험장비를 이용한 조립지반재료의 압축침하 특성 평가

초록

고속철도는 300km/h 이상의 고속으로 운행되기 때문에 일반철도 및 도로에서 허용되던 노반의 작은 부등침하에도 큰 사고를 야기시킬 수 있어 주의를 기울여 시공 및 유지관리 되어야 한다. 특히 콘크리트궤도의 경우 상대적으로 작은 허용침하량(30mm 내외)을 넘어서는 즉 궤도상부에서 조정 가능한 침하량 이상의 경우 복원방법이 매우 어려우며, 이에 따르는 유지 보수 비용이 크게 발생된다. 따라서 자갈궤도에 비해 상대적으로 엄격한 침하관리가 필요하며, 하부구조의 설계/시공 시 이에 대한 보다 폭 넓은 이해가 요구된다. 그러나 성토체 자체의 압축침하에 대한 연구는 그 침하량이 상대적으로 크지 않고 장기적으로 다양한 하중 및 환경조건에 의해 발생되는 특성으로 많은 연구가 이루어지고 있지 않은 실정이다. 하지만 콘크리트궤도에서 허용잔류침하량은 여러 나라마다 차이는 있지만 대체로 30mm내외까지만 허용되고 있기 때문에 콘크리트궤도의 구간에서는 성토체의 침하가 상대적으로 중요하게 고려되어야 할 요소이다. 따라서 성토체 자체 압축침하를 발생시키는 다양한 원인들과 그 영향 정도에 대한 검토가 요구된다. 이에 본 연구에서는 암석과 흙이 혼합된 재료가 성토재료로 활용될 경우, 압축침하거동을 평가하고 이를 예측할 수 있는 기초 연구를 수행하였다. 영향 인자로는 주로 Wetting에 의한 침하가 미치는 영향을 중점적으로 검토하였다. 고속철도 콘크리트궤도 하부 토공구간에서는 성토체 아래의 원지반과 성토체 자체압축침하량을 합한 허용잔류침하량이 30mm임을 고려했을 때 Wetting에 의해서 성토조건에 따라서는 허용잔류침하량을 넘는 압축침하가 발생하였으며, 같은 재료에서 동일한 입도로 밀도가 다른 시료의 실험에서는 밀도가 작은 경우에 Wetting에 의한 침하가 보다 크게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 완전 침수와 같은 극한 조건인 경우(SRWS-I)를 제외하고는 일반적인 부분 Wetting의 조건과 하중증가가 반복되는 경우에는 반복적인 입자의 파쇄 및 재배열로 추가적인 압축침하가 발생되었다. 같은 하중 조건 하에서는 반복적인 Wetting으로 인한 총 누적 침하량과 침수조건에서 한 번에 발생되는 침하량이 유사한 결과를 보였으며, 보다 합리적이고 효율적인 예측을 위해서는 다양한 재료와 조건 하에서의 실험 결과를 축적하여 판단해야할 것으로 사료된다. 따라서 고속철도 콘크리트궤도와 같이 엄격한 허용잔류침하량이 요구되는 성토구조물의 경우 암성토 재료의 경우에도 가능하면 다짐 시 습윤조건을 유지하고, 최소 1년 이상 장기간 방치하면서 강우에 의한 침투 및 동결 융해 등의 조건에서의 침하를 미리 유발시키는 것이 필요할 것으로 판단된다. 현재까지 수행된 실험 조건 이외에도 보다 다양한 Case의 실험 결과를 바탕으로 암석 등 조립재료 성토체의 장기침하에 대한 정량적 예측을 위한 연구가 지속적으로 수행되어야할 것이며, 실제 현장에 적용할 때는 현장 재료에 대한 직접적인 실험이 필요할 것으로 사료된다.