절토부 옹벽에 작용하는 토압
구조물기초설계기준해설(2015)
6.2.5 뒤채움 공간이 제한되어 있는 경우
옹벽 배면의 원지반을 절토한 경우 즉 원지반의 경사가 45°이상이고, 옹벽 뒷굽과 원지반 하단의 수평거리가 해설 그림 6.2.41과 같이 1.0m 이하인 경우 옹벽에 작용하는 토압은 그 경계면의 영향을 받기 때문에 일반적인 성토부 옹벽에 작용하는 토압과는 다르게 취급해야 할 경우가 있다. 원지반이 안정되어 있는 것으로 간주되는 경우에도 옹벽과 그 경계면의 위치, 원지반의 경사, 그 표면의 거친 정도 등에 따라 토압이 달라지는데, 보통의 성토부 옹벽에 작용하는 토압과 비교하여 크게 되는 경우가 있으므로 주의해야 한다. 이 경우 토압크기는 해설 그림 6.2.41에 나타난 것과 같은 도해법이나 계산식으로구할 수 있으며 토압의 작용위치는 옹벽저변에서 H/ 3(H 옹벽높이) 되는 곳이다.
활동파괴면과 뒤채움 흙과의 마찰각(δ) 의 크기는 원지반의 지질이나 표면상태에 따라 다르지만 통상 (2/3 - 1. 0)Φ 로 볼 수 있으며 원지반이 연암보다 좋고 비교적 균일한 평면인 경우는 δ = 2/3Φ , 원지반이 층이 있고 거친 면인 경우 δ = Φ로 간주할 수 있다. 이 δ의 크기에 따라 토압크기에 미치는 영향이 크므로 δ 의 결정에는 신중하여야 한다. 원지반의 경사가 해설 그림 6. 2. 41(a) 및 (b)와 같이 단일 경사인 경우 원지반의 경사각 j 가 가장활동파괴면의 경사각 ψ에 비해서 큰가 작은가에 따라서 토압을 달리 구한다. 이 때 ψ는 Coulomb의 평면 활동파괴면 가정에 의해 해설 식 (6.2.31)로 나타낸다.
여기서，
β : 뒤채움 흙의 지표면 경사각
θ : 옹벽 배면의 경사가 연직면과 이루는 각
δ : 벽면 마찰각
Φ : 뒤채움 흙의 내부마찰각
j> ψ 인 경우{해설 그림 6.2.41(a)) 의 최대토압은 활동파괴면이 ac선일 때이다. 따라서 도해법이나 계산식으로 쉽게 토압을 구할 수 있으며 j < ψ 인 경우는 해설 그림 6.2.41(b)에서 △ abd 흙쐐기에 의한 통상의 성토부 옹벽에 작용하는 토압과 원지반 경계면 ac면을 활동 파괴면으로 보는 경우의 토압 P와 비교하여 큰 값을 채용한다.
한편 원지반의 경사가 단일경사가 아닌 경우는 해설 그림 6.2.41(c) 에서 보는 바와 같이 흙쐐기를 3각형과 4각형으로 분할하여 토압을 구할 수 있다. 이때 옹벽 뒤꿈치 (a점)에서 임의의 파괴면을 여러 개 가정하여 최대의 토압(P max )을 구한다. 만역 ac면의 경사각이 보다 완만한 경우에는 일반적인 성토부 옹벽에 작용하는 토압과 P max 을 비교하여 큰 값을 채용한다. 한펀 ac선의 경사각이 45°이하, 혹은 af선 경사각이 20°이하이고 수평거리가 1m 이상인 경우는 뒤채움공간이 제한되어 있지 않는 경우와 동일하다(채영수, 1992). 또한 옹벽 배연 원지반이 불안정한 암반으로 판단되는 경우에는 암반 불연속면의 유무, 주향, 경사 및 역학적 특성 등을 고려하여 토압을 결정하여야 한다.
참고문헌
채영수(1992)_흙막이구조물Ⅳ_한국지반공학회지 p.95~115
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