대구지역의 제반은 주로 쇄설성 퇴적암인 혈암으로 구성되어 있다. 이 혈암은 비균질, 비등방성 암석으로 각종 물성치와 역학적 특성이 층리면의 각도($\beta$값)에 따라 매우 다르다. 본 연구에서는 대구지역의 혈암에 대하여 각종 물성, 역학특성 시험을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 비중값은 $\beta$값이 커질수록 감소하지만 간극률, 흡수율은 이와 반대로 증가 하였다. 탄성파 속도는 ($\beta$값이 $90^{\circ}$ 일때가 가장 끈 간을 보이고 탄성계수는$\beta$같이 $30^{\circ}$에서 최대치를 나타내었다. 그리고 강도혹성과 강도정수인 점착력과 마찰각은 모두 $\beta$값이 $60^{\circ}$에서 가장 작은 값을 나타내었다.

최근 수도권의 인구집중 및 경제발전의 가속화에 따른 지상공간의 부족으로 인해 지하공간에 대한 설계와 시공이 활발히 진행되고 있으며 그에 따라 지하공동 형성시 안정성을 확보하기 위한 시공기술 및 연구가 많은 발전을 이루어 왔다. 최근의 연구결과에 의하면 터널의 시공시 굴진에 따라 지반의 강도차이로 인해 발생된 3차원 절대내공변위의 변화양상을 파악하여 막장 전방의 불연속면을 미리 예측할 수 있다고 연구되었다. 따라서 3차원 계측으로 얻어진 절대내공변위의 분석을 통해 지반변화를 예측, 설계수정 및 변경을 함으로써 보다 안전하고 경제적인 터널시공이 가능하게 되었다. 본 연구는 지하공간 시공시 하중전이 효과(Arching effect)로 인한 응력의 재배치를 고려하여, 3 차원 연속체에 대한 유한요소해석을 수행함으로써 지하 공동이 존재할 경우에 대한 3차원 절대내공 변위의 양상을 파악하여 그 존재 및 위치를 예측하는 데 중점을 두었다. 또한 파쇄대 및 연약대가 존재하는 경우의 해석을 통하여 공동으로 인한 3차원 절대내공 변위 경향과의 차이를 규명하여 공동 및 파쇄대, 연약대를 가려냄으로써 각 경우의 적절한 지보선정에 도움이 되도록 하여 지하공 간 개발시 보다 진보적인 정보화 시공을 위한 시스템을 구축하는데 있어 근간을 마련하고자 한다.

공중낙하법에 의해 만든 등방압밀 모래공시 체를 미소변형률 측정장치를 사용한 평면변형률압축 시험을 실시하여 미소변형률에서 파괴 후까지의 강성률에 대한 이방성을 연구하였다. 세계 각국의 주요 연구기관에서 사용되고 있는 7종류의 연구용 표준사 공시체를 멤브레인의 관입에 의한 오차와 변위를 외부에서 측정함으로 하여 생기는 오차(bedding error) 등의 영향을 제거하여 측정한 최대주응력방향의 변형률과 최소주응력방향의 변형률을 각각 0.0001%에서 10%까지 넓은 범위에 걸친 응력-변형률 관계를 얻었다. 그 결과 최대 영률 $E_{max}$은 퇴적면과 최대주응력 $\delta_1$이 이루는 각도에 관계없이 일정하였다. 그러나, 정규화한$E_{max}$은 모래의 종류에 따라 달랐다. 또, 강성률의 변형률 수준과 응력 수준에 대한 의존성은 $\delta$가 감소함에 따라 증가하였다.

본 연구에서는 남해안 해성점토의 일정변형률 압밀특성을 파악하기 위해 표준압밀시첩과 변형률 속도가 다른 일정변형율 압밀시험을 수행하고 이들 결과를 비교.분석하였다. 표준압밀시험 및 일정변형율 시험에서 선행압밀하중을 산정하기 위하여 여러 제안된 방법을 사용하였으며 각 방법의 적용성을 검토하였다. 또한, 변형률 속도가 응력-변형뮬 관계, 간극수압, 그리고 선행압밀 하중에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과에 의하면 압밀곡선의 분포와 선행압밀하중비($a_2=\sigma'_{pCRS}/\sigma'_{pConv}$)는 변형률 속도의 영향을 받지만, 정규압 밀구간의 압축지수는 상대적으로 변형률 속도의 크기와 무관한 것으로 나타났다. 해성점토의 선행압밀하중비는 변형률 속도의 대수축척에 비례하여 증가하는 것으로의 변형률 속도에서 평균적으로 1.11~1.30의 분포를 보였다. 일정변형률 압밀시험에서 간극수압비는 변형플 속도가$6.67\times10^{-4}$ %sec일 때를 제외하고는 6.0%를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 정규압밀구간의 압축지수, 압밀계수와 투수계수는 각각 0.59~0.95, $0.56\times10^{-3}~3.0\times10^{-3} cm^2/sec,\; 그리고 \;2.0\times10^4~7.0\times10^{-4} cm/sec$의 분포를 보였다.

보강토공법의 효시일 테일알메(Terre Armee)공법이 개발된 이래로 다양한 종류의 보강토공법이 그 경제적 이점에 주목되어 개발되었다. 보강토공법 중 특히 보강토벽공법의 기본 메카니즘은 보강재를 각 중에 다수 배치하여 인장에 약한 각의 특성을 보완하고자 하는 것이다. 띠상의 금속보강재를 이용하는 테일알메공법 등 대부분의 보강토공법에서 흙과 보강재 사이의 마찰력에 의해 흙의 변형을 구속하게 되므로 충분한 마찰력을 확보하기 위하여 양질의 사질토를 성토제로 사용하도록 제한하고 있다. 즉 점성토와 같은 배수성이 불량한 토질재료를 금속성의 보강재로 보강할 경우 과잉간극수압의 발생에 따른 유효음력의 감소로 인한 흙과 보강재간의 마찰력이 크게 감소하여 보강 효과를 기대하기 어렵기 때문이다. 그러나 양질의 사질토를 건설현장 인근에서 구할 수 없을 경우 운반비의 과대로 보강토공법의 경제적 이점을 최대한으로 살릴 수 없다. 본 연구에서는 현장발생 점성토를 배수성이 양호한 부직포(nonwoven geotextile)로 보강하였을 때의 보강효과를 조사하기 위하여 일련의 직접전단시험을 실시하였다. 그 결과 함수비가 높은 점성토를 이용하여 성토체를 구 축할 경우 상대적으로 인장강성이 작더라도 배수성이 좋은 면상의 부직포를 보강재로 이용하면 소 요의 보강효과를 기대할 수 있는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 /K cell(286\times254\times119mm)$을 이용하여 해성점토 지반에서의 electrokinetic 공법에 의한 지반개량효과를 비교 연구하였다. 남해안 해성점토에 대해서 순수 재하시험과 저전압을 이용한 전기삼투시험, 그리고 고전압을 이용한 전기영동시험을 실시한 결과, 저전압 전기삼투에 의한 지반개량 효과가 제일 컸으며, 고전압 전기영동에 의한 지반개량효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 전기삼투시험에서는 전류가동시간과 전류밀도가 클수록, 즉 전력소모량이 많을수록 지반 개량효과가 크게 나타났다.

전기비저항 탐사는 가장 널리 사용되는 물리탐사 기술 중의 하나로 지하수 및 지하자원 탐사에 널리 사용되어 왔으나 근래에 들어 단순한 이상대의 확인이 아닌 지하 구조를 영상화하는 것으로 확대, 발전되면서 토목 및 환경 분야에 많은 적용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 전기탐사에서 큰 영향을 미치는 지형효과를 보정하는 유한요소 법 알고리즘을 개발하였으며 세 가지 현장 적용 사례를 통하여 토목 및 환경 분야에서의 전기비저항 영상화 기법의 적용 가능성을 입증하고자 하였다. 첫째. 공단조성공사 현장에서 토사층의 두께를 파악하여 토취장 후보지의 개발 가능성 여부를 판단하였고, 둘째, 산악지형에서 시공될 고심도 터널 예정구간내의 파쇄대, 한층과 같은 연약때 등을 파악하여 터널 설계 및 시공에 필요한 지질 정보를 제공하였으며, 셋째, 매립이 완료된 산업 폐기물 처분장에서 오염대의 수평l수직적인 분포 및 폐기물 처분의 최대 심도등을 파악하였다.

순수전단강도를 추정하기 위해 150 세트의 삼축시험 결과를 분석하였다. 내부마찰각은 Hoek와 Brown의 파괴조건계수 m이 증가하는데 따라 비 선형적으로 증가하였으나 순수전단강도 비례계수 1c는 비선형적으로 감소하였다. 압축강도의 전단강도에 대한 비는 내부마찰각의 비에 역비례하였다. 전단강도는 m에 반비례하였으나 내부마찰각은 비례하였다. 또 단축강도는 c에 비례하였다. 회 귀분석의 해석에 있어서 전단강도가 m과 단축압축강도의 주요 영향요소로 나타났다. 전단강도의 비례계수는 RMR의 증가에 따라 비선행적으로 증가하였으나 내부마찰각은 선형적으로 감소하였다.

지오그리드를 이용한 입체적인 매트리스기초는 연약지반의 지지력을 증가시키기 위해서 증증 사용되며 그 효과를 인정받고 있다. 지오그리드-매트리스 시스템이란 그 자체의 강성에 의해 하중을 보다 더 넓게 기초지반에 분산시킴으로서 지지력의 증대효과 및 침하억제효과를 가져오는 공법이다. 그러나, 이에 대한 메카니즘은 아직 명확하게 규명되어 있지 않다. 본 연구에서는 지오그리드 매트리스기초 아래 전파응력분포 특성을 파악하기 위해 모형실험을 실시하였고, 실험에서는 지오그리드 매트리스기초와 두께 및 지지하는 기초의 강성 등을 영향인자로서 고려하였다. 실험결과로부터 매트리스기초하의 전파응력분포 특성을 파악하였고, 지오그리드 매트리스기초 설계시 지지력을 구할 수 있는 방법을 제안하였다.

탄소성 유한 요소 해석은 기지의 변형률 증분에 대한 응력 적분을 필요로 하며, 탄소성 구성 모델의 경우 특별한 경우를 제외하고는 해석적인 응력 적분이 불가능하고 수치적인 방법을 필요로 한다. 이때 응력 수치 적분의 정확도가 비선형 유한요소해의 전체적인 정확도에 상당히 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 탄소성 구성 관계의 응력 적분을 위하여 외연적 방법중의 하나로서 Sloan이 제안한 단계분할 절차를 보완하여 안정적이고 정착한 응력 수치 적분법을 제시하고자 한다. 수정 오일러 절차에 따른 오차 조절의 기본 개념은 그대로 사용하고 오차를 평가하는 기준에 응력 수준이 영향을 미치는 단점을 보완하여 응력 수준에 관계없는 안정적이고 정확한 수치 적분법을 제시하였으며, 그 결과의 신뢰성을 삼축시험모사를 이용하여 검증하였다.

본 논문은 콘 선단부에서 간극수압을 관측하는 피에존 콘의 소산시험으로부터 현장 압밀계수 결정시 최적화 기법의 적용에 관한 기존의 연구를 바탕으로 현재 우리나라에서 사용되고 있는 피에조 콘 관입기 콘 선단부 뒤에서의 간극수압 관측의 경우에 대하여 최적화를 사용한 압밀계수 결정방법을 적용한 연구를 수행하였다. 수치 검증예제와 국,내외의 실제예제를 통하여 적용된 최적화 기법의 안정성과 초기 입력 값에 영향을 받지 않는 수렴성을 확인하였으며 제안된 방법이 계측된 소선곡선과 프로그램으로 예측된 소산곡선의 차이를 최소화하는 수평 압밀계수를 산정함으로써 실제 현장의 압밀거동을 모사하기에 매우 효과적 이라 사료된다.

유기질 지반은 압축성과 투수성이 매우 커서 구조물을 시공하는 데 많은 문제를 발생시켜 토지의 효율적인 이용을 어렵게 한다. 이러한 지반에 특별한 공법을 적용하여 유기물의 함량을 감소시킬 수 있다면, 지반의 공학적 성질을 어느 정도 개선할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 유기질 지반내 유기물 함량을 감소시켜 시공후 침하문제를 해결하기 위해 호기성 생분해처리법(aerobic biodegradation)을 이용하여 지반내 유기물의 함량을 감소시키는 방안에 대해 연구하였다. 생분해처리 효과를 높이기 위해 고령토에 톱밥을 심어 조제한 모형 유기질 지반에 산소를 공급하고, 시간 에 따른 용존산소량, 유기물 함량의 변화를 관찰하였다. 산소원으로는 과산화수소 수용액과 산소가 스를 사용하였다. 본 실험을 위해 새로 제작한 직경 130 mm, 높이 300 mm 의 압축시험기로 100 일 동안 모형압축시험을 하였다. 시험결과 산소가스와 영양분을 공급한 시료는 그렇지 않은 경우에 비해 압축량이 30% 정도 더 크게 나타났다. 영양분으로는 $K_2aHPO_4,\; 보다 \;NaNO_2$>, 를 첨가하는 것이 더욱 효과적이었다. 또한 시료에 아지드 나트릅을 사용하여 미생물의 작용을 확인하였다.

피에조콘 관입시험을 흙의 분류에 활용할 목적으로 그 결과와 흙의 기본적 특성 치와의 상관관계를 이용한 여러 분류도표들이 개발되었다. 그러나. 이 도표들은 외국의 제한된 지역의 시험결과들을 토대로 만들어졌기 때문에 검증없이 국내 지반에 적용하기에는 무리가 있다. 이 연구에서는 국내 여러 지역에서 총 41회의 피에조콘 관입시험을 실시하였으며, 그 결과와 흙의 종류별 특성과의 상관관계를 분석하고 기존 분류도표에 대한 적용성을 검토한 후, 이를 보완하여 국내 지반의 지역성에 맞는 퍼에조콘 시험을 위한 새로운 분류도표를 통일분류법에 근거하여 개발하였다.

본 연구에서는, GRS-RW 보강토벽체 공법에 대한 안정해석법의 체계화를 위해 3차원 예상파괴 흙쐐기를 가정하여, 직선부구간 뿐만 아니라 특히 편기각 보강재가 설치되는 곡선부 구간에 대해 적용 가능한 준3차원 안정성 평가기법의 제시가 이루어졌다. 아울러, 본 연구 제시 안정해석법에 의해 평가되는 작용토압합력을 다짐토압 분포형태로 가정하여, 1차원 유한요소해석을 이용한 전면 벽체의 변위예측기법을 제시하였다. 또한 제시된 전면벽체 변위예측기법의 타당성을 확인하기 위해, 캐나다의 RMC 및 미국의 FHWA에서 시행한 시험결과와 본 연구 제시기법에 의한 예측치를 서로 비교하였으며, 본 비교에는 기존의 보강토벽체 발생변위 평가방법인 Christopher등의 방법 및 Chew & Mitchell의 방법 등을 토대로 한 예측치도 추가 검토상의 목적으로 포함하였다. 또한 편기각 보강재가 설치되는 볼록형태 곡선부 구간에 대해서, 본 연구 예측치와 $FLAC_{3D}$프로그램 해석결 과와의 비교를 퉁해, 본 연구 변위예측기법의 신뢰성 검증이 추가로 이루어졌다. 이외에도, 본 연 구 제시 안정해석 법에 의해 평가되는 전면벽체의 작용토압합력을 깊이별 다짐토압 분포형태로 가정한 기법의 타당성 확인을 위해, FHWA에서 제시한 발생토압 측정결과와 서로 비교하였다. 아울러 다양한 관련 설계변수가 GRS-RW 보강토벽체의 안정성에 미치는 영향등을 분석하였다.