PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the effectiveness of a geogrid reinforced subbase of permeable flexible pavement structures with respect to permanent deformation. METHODS : Experimental trials employing a repeated triaxial load test scheme were conducted for both a geogrid reinforced subbase material and a control specimen to obtain the permanent deformation properties based on the VESYS model. Along with this, a finite elementbased numerical analysis was conducted to predict pavement performance with respect to the rutting model incorporated into the analysis. RESULTS AND CONCLUSIONS: The results of the experimental study reveal that the geogrid reinforcement seems to be effective in mitigating permanent deformation of the subbase material. The permanent deformation was mostly achieved in the early stages of loading and then rapidly reached equilibrium as the number of load applications increased. The ultimate permanent deformation due to the geogrid reinforcement was about 1.5 times less than that of the control specimen. Numerical analysis showed that the permeable, flexible pavement structure with the geogrid reinforced subbase also exhibits less development of rutting throughout the service life. This reduction in rutting led to a 20% decrease in thickness of the subbase layer, which might be beneficial to reduce construction costs unless the structural adequacy is not ensured. In the near future, further verification must be conducted, both experimentally and numerically, to support these findings.

본 연구에서는 아스팔트 콘크리트의 전단 물성을 고려한 영구변형 예측 모델을 개발하였다. 아스팔트 콘크리트의 전단 물성과 영구변형과의 상관성을 고찰하기 위해서 세 가지 종류의 아스팔트 콘크리트에 대해서 반복재하삼축압축(RLTC) 시험 및 삼축압축강도 시험과 간접인장강도 시험을 다양한 하중과 온도 조건에서 시행하였다. 주어진 아스팔트 콘크리트에 대하여 온도가 증가함에 따라 점착력은 감소하였으나 온도가 40℃ 이상인 경우 마찰각은 온도 변화에 민감하지 않은 거동을 나타내었다. 축차응력, 구속압, 온도 및 하중 주파수가 영구변형에 미치는 영향이 크다는 것을 관측할 수 있었다. 이러한 실내 시험 결과로 부터 아스팔트 콘크리트의 전단물성과 하중재하시간에 기초한 영구변형 모델을 개발하였다. 또한 일반적인 포장 단면에서 실시한 포장가속시험 결과를 이용해서 영구변형 모델을 보정하였다. 본 연구에서 제안한 영구변형 모델을 이용하여 다양한 온도와 하중조건에서 아스팔트 콘크리트의 영구변형을 예측할 수 있었다.

일반적으로 도로 포장체의 파손은 다양한 요소에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그 중 가장 주된 포장체 파손형태로서 영구변형(permanent deformation)과 피로균열(fatigue crack)을 들 수 있으며 이들은 포장체의 공용수명을 단축시키는 주요원인이 된다. 도로 포장체의 영구변형을 정확히 예측하는 것은 도로포장체의 내구성을 파악하여 이를 기반으로 포장을 설계하는 포장설계법의 수립에 있어 매우 중요하다. 포장하부구조의 재료거동은 본질적으로 전단강도(τmax)와 밀접한 연관성을 가지므로 포장하부구조 내 발생한 전단응력τ의 전단강도에 대한 발생비를 고려하여 영구변형 모델을 설정할 필요가 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 이와 같은 전단응력비 개념을 도입한 대형반복삼축압축시험을 통하여 도로하부 재료 중 국내에서 사용되는 대표적인 입상의 보조기층 재료에 대한 영구변형 특성을 알아보았으며 이를 기초로 영구변형 모델의 수립에 필요한 모델 매개변수를 시험을 통해 새롭게 제안하고자 하였다.

본 연구에서는 액상화-종방향 영구지반변형에 대한 지중매설관로의 거동특성을 해석하기 위하여 수치해석 알고리즘을 개발하였다. 기존의 연구결과가 간략한 해석식의 제안을 중심으로 진행되어 왔으며 영구지반변형의 형상과 폭에 따라 해석방법이 달라지는 단점을 가지고 있었던 것을 고려한다면, 개발된 수치해석 기법은 다양한 영구지반변형의 형상과 폭을 단일한 알고리즘 내에서 처리할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 연속관 형태의 지중매설관로와 주변지반을 보요소와 등가지반강성으로 표현되는 탄-소성 지반 스프링을 이용하여 모형화하였으며, 지진발생시 실측된 지반변형에 기초하여 영구지반변형의 형상을 5가지의 대표적인 형태로 이상화하여 고려하였다. 국내 계기지진피해사례의 부족으로 인하여 영구지반변형의 크기와 지반변형의 폭은 기존의 연구결과를 참조하여 설정하였으며, 국내에서 사용되는 일반적인 강관을 대상으로 지반변형의 형상과 크기 및 폭, 매설관로의 관경, 관두께 등을 변화시켜 가면서 다양한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 종방향 영구지반변형에 대한 매설관로의 거동에 미치는 주요 인자들의 영향정도를 평가할 수 있었다.