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Ⅰ. 개 요

1. 대기의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 지표면의 물이 얼기 시작하고 추위가 심하면 땅이 어는 깊이가 깊어진다. 이와 같이 땅이 얼어 지표면이 부불어 오르는 현상을 동상(Frost Heave)라 한다.

2. 도로 건설후 동상에 대한 고려가 미흡한 경우 포장체의 균열이 발생되며 해빙기 융해(Frost Boil)가 발생될 경우 포장체의 강도저하로 포장의 서비스능력이 저하되어 공용기간의 확보가 어렵게 된다.

3. 따라서 이에 대한 충분한 검토 설계가 필요하다.

Ⅱ. 동상 및 융해의 발생원인

1. 동상의 원인

1) 0℃ 이하의 온도가 상당기간 지속될 때 지표에 가까운 물이 얼어 서릿발

(Icelense)이 발생

2) 지층에 지하수위가 존재하고 토질이 모관수를 발생시키는 조건일 때 서릿발의 체적이 증가

3) 위 영향으로 노면이 융기되어 포장체의 균열이 발생

동상 메케니즘의 개요도

동결․융해 과정에 따른 노상의 강성도 변화 개념도

2. 융해의 원인

1) 해빙기 지중의 서릿발이 상부에서부터 녹기 시작한다.

2) 이때 하부층은 동결상태로 상부층의 융해수의 배수를 방해

3) 위 영향으로 상부층 지지력이 약화되어 중교통량에 의해 국부적인 침하와 균열발생

Ⅲ. 동상의 지배요소

1. 토질조건

1) 모관수 발생이 쉬운 실트질

2) 토립자가 0.02㎜체 통과량이 3%이상 토질

2. 기온의 영향

1) 0℃ 이하의 온도가 지속

2) 흙의 배열 및 열전도율의 영향

3. 물의 영향

1) 아이스렌스(Ice Lense)를 형성할 수 있는 물의 공급

2) 지하수위가 높고 함수비가 큰 경우

Ⅳ. 동상 방지대책

1. 차단공법

1) 지하수위의 저하, 성토고 조정

2) 모관수 차단조치(soil cement, Asphalt 안정처리 등)

2. 단열공법

1) 포장체 밑에 단열재 설치

2) 스치로폴, 기포 콘크리트층

3. 치환공법

1) 동상이 잘 일어나지 않는 재료로 치환

2) 일반적인 재료조건

․모래 : 0.074㎜체 통과분 6% 이하

․막자갈 : 0.074㎜체 통과분이 4.76㎜체 통과분의 9% 이하

․깬자갈 : 0.074㎜체 통과분이 4.76㎜체 통과분의 15% 이하

4. 안정처리공법

1) 동결온도를 낮추기 위한 조치

2) 흙에 등을 섞어 화학적 안정처리

5. 동상을 고려한 설계

1) 개념

① 동결작용에 의한 노면 변위량을 방지 :

포장층과 비동결성 기층의 합계가 동결깊이 보다 두꺼운 깊이로 설계하는 방법

② 동결 시기에 적절한 지지력의 보유 :

지반의 동결을 허용, 동결 및 해빙 기간중 감소되는 지반강도를 예상 기층 두께로 증가시키는 설계 방법

2) 설계방법

Ⅵ. 결 론

1. 동결융해방지를 위해서는 노상 및 포장층에 용수공급을 차단하는 것이 가장 중요한 것으로 판단되므로,

가. 노선선정시 : 햇볕을 많이 받는곳, 배수가 용이한 지형으로 선형계획

나. 설계시 : 배수계획 철저

노면수의 침투 및 지하수의 상승 차단토록 설계 (맹암거 설치)

다. 시공시 동상을 일으킬 수 있는 깊이는 비동결재료로 치환

라. 공용시 배수시설에 대한 도로유지관리를 철저히 시행

마. 단열, 차수, 화학약품처리공법에 대한 지속적인 연구 필요.

2. 또한 단지내 도로, 주차장 등의 포장설계시 동결심도를 감안하지 않는 경우가 빈번함으로 특히, 유의하여 설계할 것