• 한국지진공학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.23-30
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• 1998

지진시 지진의 3가지 진동 성분이 나타난다. 즉 수평진동 성분, 지반의 연직 진동에 의해 발생된 상부 구조물과의 피드백의 의한 말뚝의 연지 진동, 그리고 연직 지반 진동에 의한 해수의 진동, 즉, 해진이 그것들이다 이들 진동들을 해양에 설치된 개단 강관 말뚝 주변에 유발된 간극수압의 크기와 관내토 폐색력에 영향을 미칠수 있다 지반과 말뚝의 진동은 유사 지진 진동으로써 흙과 말뚝을 진동시켜서 모델링할 수 있지만 연직 지반 거동에 의해 유발된 해진 진동은 해저면에 정현파 형상의 동수압을 가해주어 모델링할 수 있다 이 연구에서는 유사화된 지진과 해진시 압력토조에 설치된 개단강관말뚝에 유발된 간극수압의 발생양상과 이에 따라 관내토 폐색력의 저감원인을 관찰하였다 연직 지진 진동시 관내토 상단에서는 관내토 하단에서와 비슷한 크기의 간극수압이 발생하였으므로 관내토에서는 상향의 침토가 유발되지 않았으며수평지진 진동시 관내토에서는 상향의 침트를 유발시켜 관내토 폐쇄력을 20%정도 저감시켰다. 해진시 수심이 220m 이상의 심해에 설치된 개단 강과 말뚝의 경우 관내토 하부 지반과 관대토 상단과의 매우 큰 동수경사로 인하여 관내토 내에 상향의 침투가 발생하여 관내토의 폐색을 파괴시켰다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권4호
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• pp.25-36
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• 1995

내관과 외관이 분리된, 특별하게 제작된 모형 개단 말뚝을 상이한 방법으로 압력토조내에 설치하여 정적 압축 재하 실험을 실시하였다. 개단 말뚝 각 지지부에서의 지지력을 분리.측정하여 개단 말뚝의 지지 메카니즘과 관내토의 폐색 거동 특성을 고찰하였다. 상대밀도 49%의 모형 지반에 타격 관입된 말뚝의 관내토폐색력은 관입도중 20%정도 발휘되고 압축재하시에 대부분이 발휘되며, 토조에 작용된 구속 압력은 관내토 폐색에 크게 영향을 미치지 않았다. 그러나, 진동 관입된 말뚝의 관내토 폐색력은 관입도중에는 전혀 발생하지 않으며, 압축재하시에 약하게 형성되고, 타격 관입말뚝의 그것의 0.5~0.7배 정도가 발휘되는데 토조에 작용된 구속 압력은 관내토 폐색에 크게 영향을 미쳤다. 단위 관내토 폐색력은 극한 상태에서 최대값에 도달하지 않았다. 즉, 극한 상태에서 관내토는 파괴상태에 도달되지 않았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.145-154
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• 2024

본 연구에서는 개단말뚝의 항타 과정을 이산요소해석법(DEM)으로 모델링하여 관내토의 거동을 분석하였다. DEM 모델 검증을 위해 모형말뚝시험과 수치해석 결과를 비교하였으며, 입자 간 회전 저항력을 고려한 접촉모델을 적용하여 흙 입자 간 상호작용을 검증하였다. 2차원 원형 입상재료의 상대밀도와 말뚝의 관입 속도를 조절하여 관내토의 압축 거동을 성공적으로 모사하였으며, 초기 관입 속도가 감소할수록 관내토가 더 압축되는 경향을 확인하였다. DEM 모델을 통해 관내토 길이와 관내토 길이 지표인 Plug Length Ratio(PLR), Incremental Filling Ratio(IFR)를 분석하였으며, 이를 모형시험 결과와 비교하여 개단말뚝의 관내토 거동을 검증하였다. 본 연구는 관내토의 폐색상태를 직접 반영하여 개단말뚝의 거동을 분석할 수 있는 이산요소해석법을 활용한 모델을 개발하였으며, 그 모델링 과정와 검증 방법을 상세히 소개하여 향후 연구의 시행착오를 줄이는 데 기여할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.51-64
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• 1996

축하중계측장치가 부착된 모형 개단 강관 말뚝을 상대밀도 49%인 초세립질 포화 모래지반을 담고 있는 압력 토조속에 타입한 후 정적압축재하시험을 실시하여 극한지지력을 결정하였다. 극한지지력의 임의 수준의 압축하중을 말뚝머리에 재재하한 후 유사지진 진동 및 Sine정현파 진동을 작용시켜 동적 진동에 의한 개단말뚝의 압축지지력 저감특성을 연구하였다. 유사화된 지진진 동과 Sine정현파진동에 의한 개단말뚝의 지지력 저감특성은 큰 차이를 보였다. 유사화된 지진 진동중 지지력 저감율은 작용하중의 크기에 따라 크게 달라지는데, 작용하중의 크기가 약 70% 이하일 경우에는 지지력 감소율이 8%이하였으며, 극한하중의 90%이상을 지지하는 개단말뚝의 극한지 지력은 약 15%이상 감소되었다. 또한, 외주면 마찰력 성분의 감소량은 감소된 총 지지력의 약 80%를 차지하였다. Sine정현파 진동중 지지력의 감소율은 작용하중의 크기에 따라 달라지지 않으며, 진폭과 진동수에 의해 크게 영향을 받았다. 즉, 진폭이 클수록, 진동수가 적을수록 지지력은 크게 감소되었다. 관내토 폐색응력의 감소양상은 진동의 종류에 따라 크게 달랐다. 유사 지진 진동에 의한 관내토 폐색응력의 감소는 작용하중의 크기에 상관없이 말뚝 선단으로 부터 약 3.0D, 이내의 관내 토에서 발생되었다. Sine정현파 진동에 의한 판내토 폐색응력의 감소는 말뚝 선단으로 부터 약 1.0D,이내의 관내토에서 크게 감소하고, 1.0-3.0D,의 관내토 부분에서는 거의 감소되지 않았다. 또한, 관내토 폐색력은 크게 감소되어졌고, 작용하중의 크기에 따라 감소율도 크게 달랐다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.11-21
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• 1998

해상에 설치된 기초말뚝의 경우 지진의 3가지 성분 즉, 지반의 수평운도, 지반의 연직진동에 의해 발생된 상부구조물과의 피드백 (feedback)에 의한 말뚝의 연직진동, 그리고 지반의 연직진동에 의해 유발된 해진(seaquake)의 진동이 말뚝 기초의 거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 유발된 해진의 진동을 해저면에서 유사화된 sine 정현파 형상의 동수압으로 모델링하였다. 해진(seaquake) 작용중 약 220m 이상의 심해에 설치된 개단 말뚝의 지지력은, 지반내에 유발된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여, 심각하게 저감도었으며, 관내토 폐쇄력도 80% 이상 감소되었다. 해진중 관내토 선단 하부에서 발생된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여 관내토내에 과도한 상향의 침투력이 유발되어 관내토 폐색이 손상되었다. 약 220m 이하의 천해에 설치된 개단말뚝의 지지력은 해진에 의해 약 10% 감소하였으며, 관내토의 폐쇄력은 5%이하만큼 감소하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권1호
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• pp.31-44
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• 1993

말뚝이 설치되는 동안과 하중이 재하되는 동안에 유발되는 관내토의 거동과 관내토가 개단 말뚝의 지지력에 미치는 영향, 그리고 관내토의 하중전이 메카니즘 등을 알아보기 위하여, 개단말뚝의 단면부에 작용하는 지지력과 관내토에 의한 지지력 및 외주면마찰력을 분리하여 측정할 수 있도록 제작된 모형 개단강관말뚝과 압력조절이 가능한 토조를 이용하여 모래지반을 대상으로한 모형말뚝실험을 실시하였다. 실험결과로부터, 개단말뚝의 폐색정도는 폐색길이비(PLR)보다는 특정회수율(${\gamma}$)에 의하여 더 정화히 성의될 수 리음을 알 수 있으며, 내주면마찰력의 대부분은 말뚝 선단부로부터 말뚝내경의 3배까지의 영역에 존재하는 관내토에 의하여 발생되는 것으로 나타났다. 또한 전체 지지력에서 내주면마찰력이 차지하는 비율은 외주면마찰력이 차지하는 비율보다 상당히 크기 때문에, 개단말쪽의 지지력 산정시 내주면마찰력은 필수적으로 고려되어야 한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.85-94
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• 1996

말뚝직경이 개단말뚝의 폐색정도와 지지력에 미치는 영향을 규명하기 위하여 응력상태와 상대밀도의 조절이 가능한 토조와 직경이 다른 세개의 모형말뚝을 이용하여 모형말뚝실험을 수행하였다. 모형말뚝은 말뚝의 지지력 성분을 분리측정하기 위하여 직경이 다른 두개의 파이프로 만들어졌다. 실험결과에 의하면 말뚝이 완전폐색 상태로 되는 관입깊이는 말뚝직경과 지반의 상대밀도가 증가할수록 커지는 것을 알 수 있었으며, 관입비와 관내토 증분비가 동일하더라도 단위 관내토 지지력은 말뚝의 직경이 커질수록 감소하는 경향을 보였다. 그러나 기존의 지지력 산정식은 말뚝의 관입비나 폐색정도가 동일한 상태에 대하여 관내토 지지력은 말뚝의 직영에 관계없이 일정하거나 직경이 증가할수록 커지는 결과를 주고 있다. 이는 본 연구의 실험결과와 상반되는 것으로서 관내토 지지력의 산정시 말뚝의 폐색정도 뿐만 아니라 크기효과도 고려하는 것이 필요한 것으로 밝혀졌다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제5권4호
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• pp.27-36
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• 1989

모형 말뚝에 축 하중 계측장치를 부착하고 재하 실험을 하여,개단 말뚝의 선단부 폐색원인을 분석하고 폐색효과에 대한 기존의 정량적 예측방법들을 비교 검토한 결과,관내토 폐색력은 영병의 아칭 이론과 승견의 경험식 등에 의한 예측치와 비교적 잘 일치하였다. 그리고,본 논문에서는 Coulomb 의 수동상태를 가정한 새로운 관내토의 폐색효과 산정식을 제안하였는데, 이 Coulomb 이론을 이용한 폐색력 산정방법은 폐색력을 정확하게 예측할 수 있을 뿐만 아니라 사용이 간편하다는 장점이 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.165-180
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• 1999

모형 압력 토조에 개단, 폐단, 관내토 그라우팅, 그리고 선단 하부지반 그라우팅 말뚝들을 설치하여 수행된 재하실험을 통해 그 지지력을 비교하였고, 유사화된(Simulated) 해진시 말뚝의 설치깊이를 변화시켜 선단 하부지반 그라우팅 말뚝의 안정성을 검토하였다. 또한, 재하실험과 해진 실험은 2개와 4개로 된 군말뚝에 대해서도 수행되었다. 관내토 선단부만 그라우팅한 말뚝의 지지력은 선단 지반 교란으로 인한 선단지지력 감소로 개단말뚝에 비해 극한지지력이 약 11.2~30.8%정도 작았다. 관내토 선단 하부지반 그라우팅한 말뚝의 지지력은 개단말뚝의 지지력보다 약 23.8~33.9%정도 증가하였으며, 이는 폐단말뚝의 지지력과 비슷하였다. 선단 하부지반 그라우팅된 군말뚝은 개단 군말뚝에 비해 증가하였는데, 2개의 군말뚝의 경우에는 14.6~31.8%만큼 지지력이 증가하였으며, 4개의 군말뚝의 경우는 15.3~22.4%만큼 증가하였다. 심해에서 발생된 해진시 관내토 선단 하부지반 그라우팅된 개단말뚝의 안정성은 말뚝의 설치 형태와 말뚝의 지중관입 길이에 따라 달라졌다. 외말뚝의 경우에는 지중 관입 깊이가 20m보다 깊어지면 안정한 상태를 유지할 수 있었으나, 12m보다 짧은 말뚝은 파괴될 수 있었고, 12m보다 긴 말뚝의 경우에는 가동(Mobility) 상태를 유지할 수 있었다. 군말뚝의 경우에는 지중 관입깊이가 7m이상이면 지지력의 일부만 감소하여 약간 변위하는 "Mobility" 상태를 유지할 수 있었다.유지할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.183-195
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• 2018

최근 공동구 및 지하터널의 수요증가와 함께 수직구 굴착에 대한 연구의 필요성이 증가하고 있다. 공동구 연구단은 국토교통부 연구개발사업의 일환으로 '수직구 외주면 선행 굴착공법 및 장비'를 개발하였으며 현재 성능 검증 중에 있다. '수직구 외주면 선행 굴착공법'은 수직구 굴착 시 굴착면의 외주면을 먼저 굴착하고 굴착기 벽체를 관입시켜 연약지반의 히빙에 대한 지반의 안정성을 확보하는 공법이다. 이 연구에서는 원심모형실험을 통해 히빙을 모사하고 관내토의 유무에 따른 지반면의 히빙과 지반침하, 그리고 주변지반의 거동을 비교, 분석하였다. 분석 결과 관내토가 지반침하와 히빙의 발생을 충분히 억제하는 효과를 나타내는 것으로 파악되었으며, 수직구 외주면 선행 굴착공법이 히빙에 대한 지반의 안정성을 충분히 확보함을 확인할 수 있었다.