확장된 데이터베이스와 기반암깊이 추정식을 이용한 아스팔트 도로물성 추정기법개발

본 연구에서는 역해석시 FWD의 동적 영향을 고려할 수 있도록 기개발된 의사정적 역해석 프로그램을 개선하기 위하여 각 층의 탄성계수와 두께, 그리고 암반층까지의 깊이를 다양화한 확장된 데이터베이스를 통한 역해석기법을 개발하였다. 개선된 의사정적 역해석 프로그램은 해석모델 28,800개의 확장 DB로부터 의사정적 표면처짐계수의 적용범위를 확장한 것으로, 특히 기존의 역해석 프로그램의 단점으로 지적된 시내도로 및 국도등의 얕은 기반암층을 보완하기 위하여 기반암깊이 2.2m, 2.4m, 2.6m 2.8, 3m, 4m 등을 추가하여 데이터베이스를 구축하였다. 본 연구의 개선된 역해석기법은 동해석에 의한 표면처짐으로부터 환산된 의사정적 표면처짐과 정해석에 의한 표면처짐에 대한 평균오차가 최대 4.52 micron으로, 기존의 역해석 프로그램의 얕은 기반암층의 오차를 고려할 때 충분히 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.<BR> 사용중인 포장도로를 손상시키지 않고 직접 구조평가를 하기 위해서는 FWD 시험과 같은 비파괴시험을 실시해야 한다. 실시한 FWD 시험으로 포장구조체의 물성을 추정할 때에는 기반암의 깊이에 따라 포장구조체의 물성이 많이 변하므로 기반암을 정확히 추정하여 평가도로의 물성을 추정하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 연구에서는 기존의 4층 도로에서의 기반암 추정식을 개선된 역해석기법 알고리즘에 포함하여 실제적인 평가기법이 되도록 개발하고자 기반암 추정식을 현장 FWD 시험과 현장보링을 통하여 현장검증을 실시하였다. 현장검증결과 절토부에서 9.52%(42㎝) 정도로 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 확장된 데이터베이스와 기반암추정식의 역해석기법의 수치검증을 위하여 동적 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 81개의 수치모델에 대하여 FWD 시험을 모델링하였고, 이를 통하여 검증하였다.

Most of the existing backcalculation program cannot evaluate the dynamic effect of the deflection basin from the Falling Weight Deflectometert(FWD). Therefore the prototype of quasi-static backcalculation program has been developed, but it needs to be improved for quasi-static parameter through extended database because of wide temperature variation of the flexible pavement. To determined quasi-static correction factors, 28,800 models with various depths of bedrock are designed based on the parametric study. For all models, quasi-static surface deflections converted from dynamic surface deflections using quasi-static correction factors were compared with static surface deflections calculated by static analysis. Through the comparison study, the accuracy and efficiency of quasi-static correction factors are verified.<BR> It is well known that the bedrock depth has a significant effect on the back-calculation of moduli by Falling Weight Deflectometer (FWD) test. In this study, the existed equation estimating the bedrock depth for flexible pavement is verified by field FWD test and in-situ boring. From the test results, it is found that the existed equation is valid and adopted. Therefore, the equation verified by field test is adopted with backanalysis proposed in this study.<BR> To verify backanalysis proposed in this study, 81 models of a pavement system with three depths of bedrock are designed under FWD loading using a commercial FEM code, ABAQUS based on the parametric study. Through the numerical simulation study, it is shown that the backanalysis procedure proposed in this study are valid and efficient.