• 한국지반공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.13-21
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• 2007

암반에 근입된 현장타설말뚝은 뛰어난 암반의 지지능력을 이용함으로써 교량이나 다른 대형구조물의 기초형식으로 널리 사용 중이다. 이러한 암반 근입 말뚝의 지지력은 주면 마찰력과 선단지지력으로 나누어 지는데 이 중 암바부의 주면마찰력이 대부분의 상부하중을 지지하는 경우가 많다. 몇몇의 연구자들에 의하여 암반 근입부의 공벽 거칠기가 주면마찰력에 영향을 준다는 보고를 하였으나, 거칠기에 중요한 영향을 미칠 것으로 판단되는 굴착장비에 따른 거칠기에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 현장시험을 통하여 암반 굴착장비에 따른 공벽 거칠기에 대한 영향을 분석하였고, 그 결과로 굴착도구가 거칠기에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.395-406
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• 2006

상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.23-35
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• 2006

본 연구에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면하중전이특성을 분석하기 위하여, 주요 영향요소(일축압축강도, 거칠기, 수직강성, 초기구속응력, 재료성질)에 따라 일정수직강성(Constant Normal Stiffness, CNS)조건의 직접전단시험을 수행하였다. 그 결과 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주변하중전이특성을 3구간으로 이상화할 수 있었으며, 각 구간에서의 거동을 지배하는 주요 요소의 영향 및 그에 따른 거동을 파악할 수 있었다. 이를 토대로 암반의 절리 및 풍화상태를 나타내는 GSI(Geological Strength Index)를 이용한 Hoek-Brown 파괴기준(1997)을 적용하여, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 굴착면 거칠기를 고려한 새로운 주면 하중전이함수를 제안하였다. 제안된 하중전이함수는 기존 7본의 말뚝 재하시험 결과와 비교분석을 수행하였으며, 그 결과 본 제안식이 암반 굴착면의 거칠기 및 암반특성을 적절히 반영함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.107-116
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• 2007

하중저항계수설계법(LRFD)은 세계적으로 지반공학적 설계의 실무에서 사용이 증가하고 있으며 머지않아 현재의 허용응력설계법(ASD)을 완전히 대체할 것으로 예상된다. 하중저항계수설계법은 신뢰도해석(Reliability analysis)을 바탕으로 파괴확률을 정량화하여 상부구조물과 하부구조물을 일관된 신뢰도 수준으로 설계할 수 있게 하는 장점을 가지고 있다. 현재 암반에 근입된 현장타설말뚝의 저항계수는 단지 무결암 상태일 경우에 대하여 AASHTO에 의해 제시되어 있다. 그러나 국내의 경우, 말뚝이 근입되는 대부분의 기반암은 심하게 풍화되어 있다. 따라서 본 연구에서는 풍화암(흔히 IGM)에 대한 저항계수를 산정하고자 하였다. 이를 위해 국내 풍화암에 근입된 현장타설말뚝의 저항계수를 산정하기 위하여 신뢰도 해석을 수행하였다. 4개 현장에서 수행된 21본의 재하시험자료가 분석에 사용되었으며, 말뚝지지력을 계산하는 방법에 따라 저항계수는 $0.1{\sim}0.6$의 범위 내에서 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권8호
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• pp.5-16
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• 2017

근입깊이가 직경에 비하여 상대적으로 작은 말뚝은 편심이 큰 횡방향 하중을 받는 경우 전도되어 파괴된다. 지금까지 횡방향하중을 받는 짧은말뚝의 지지거동에 대해서는 주로 모형실험을 적용한 연구가 수행되었지만, 전주, 표지판, 가로등 기초와 같이 매우 큰 모멘트를 받는 짧은말뚝의 지지거동은 아직까지 명확히 규명된 바 없다. 본 연구에서는 직경 750mm의 실물크기 말뚝에 대한 재하시험을 수행하였다. 실제 하중조건을 모사하기 위하여 기초로 부터 8m 이격된 지점에 횡방향 하중을 가하여 매우 큰 모멘트를 유발하였으며, 말뚝의 근입깊이를 2.0m, 2.5m, 3.0m로 변화시킨 3회의 시험을 수행하였다. 시험결과 큰 모멘트를 받는 짧은말뚝은 파괴 직전까지 변위나 회전각이 거의 발생하지 않다가 전도로 인해 급격한 변위가 발생하는 취성형태로 파괴 되었다. 이러한 거동은 기존의 횡방향 위주의 하중을 받는 짧은말뚝에서 나타난 연성파괴 거동과는 대조적이다. 기존에 제안된 세 종류의 지지력 예측식으로 부터 구한 짧은말뚝의 극한 횡방향지지력을 시험결과와 비교하였으며, 말뚝 근입깊이가 상대적으로 작은 경우는 말뚝선단 중심의 회전을 가정한 제안식이 적절하지만, 근입깊이가 커지면서 회전점을 중심으로 응력방향이 반전되는 토압분포를 가정한 제안식이 보다 적절한 것으로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.100-108
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• 2022

본 연구는 말뚝이 결합된 블록식방파제에 대하여 수평하중 재하에 따른 블록과 말뚝의 거동을 파악하기 위하여 FEM 3차원 수치해석을 실시하였다. 지반구성모델은 Mohr-Coulomb 모델을 향상시킨 Modified Mohr Coulomb 모델을 적용하였다. 말뚝이 블록에만 관입된 경우, 사석층(H = 4.29 cm)까지 근입된 경우, 원지반속에 근입된 2H, 3H, 4H의 경우에 검토하였다. 실내모형실험 결과와 수치해석를 비교한 결과, 수평저항력-변위가 서로 유사한 거동을 보이는 것으로 나타났다. 말뚝의 근입깊이가 1H~ 2H까지는 말뚝이 회전거동을 보이고, 3H~4H의 경우에는 휨거동 양상을 보이는 것으로 해석되었다. 말뚝의 근입깊이가 3H 이상인 경우에는 말뚝이 휨거동을 보이므로 말뚝이 블록식방파제의 수평저항력에 크게 기여한다고 볼 수 있다. 본 연구 결과는 실제 크기 구조물 설계를 위한 다양한 수치해석 시 자료로 활용이 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.21-32
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• 2002

말뚝 선단 조건에 따른 충격반향기법의 시간영역 신호를 실내 모형실험에 의하여 분석하였다. 선단조건으로는 자유단, 고정단, 암반 근입, 연약 선단부의 네 가지 조건을 고려하였으며, 이를 위하여 폴리우레탄 재질의 모형말뚝과 모노캐스트 재질의 모형암반을 제작하여 실험을 수행하였다. 실내실험 결과 각각의 경계조건에 대한 신호의 특성을 파악할 수 있었으며, 말뚝 선단 조건뿐만 아니라 말뚝과 주변 암반과의 부착상태도 추정할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 실내 모형실험의 결과를 검증하기 위하여 현장실험을 수행하였으며, 암반 근입 말뚝에 대한 신호 분석 결과 충격반향기법에 의한 현장타설말뚝의 비파괴 건전도 평가는 적용성이 충분히 있는 것으로 파악되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.197-203
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• 2008

풍화된 암반에 근입된 말뚝의 선단지지거동은 신선암의 강도보다는 절리를 포함한 암반 상태에 의존한다. 본 연구에서는 암반상태가 말뚝의 선단지지력에 미치는 영향을 알아보기 위해 먼저 총 4부지의 암반에 근입된 13본의 현장타설콘크리트 말뚝에 대한 재하시험, 그리고 재하시험 부지의 지반조사 자료를 포함하는 데이터베이스를 구축하고, 말뚝선단부의 거동과 암반물성치의 상관관계를 분석하였다. 선단지반반력계수와 암반물성치의 상관관계 분석 결과 암석의 일축압축강도와 지반반력계수 사이에는 일관된 상관관계를 찾을 수 없었으나, 암반의 상태를 나타내는 물성치인 $E_m$, $E_{ur}$, RMR, 그리고 RQD 등과 지반반력계수의 상관계수는 대부분 0.7 이상으로 매우 뛰어난 상관성을 보였다. 또한, 기존의 방법으로 추정한 선단지지력과 실측 선단지지력의 비교를 통해 기존 방법의 적용성을 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권10호
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• pp.39-46
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• 2019

상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 내진설계 시 지반-구조물의 상호작용이 고려되어야 한다. 무리말뚝 설계 시 지반과 구조물의 비선형 관계는 p-y 곡선이 많이 사용되고 있으며 지진과 같은 동적하중조건에서 지반-구조물의 상호작용이 고려된 동적 p-y 곡선을 무리말뚝의 내진설계에 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 연구는 말뚝 캡에 의한 지지효과 및 상부구조물의 관성거동에 의한 상호작용은 고려되지 않았다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝에서 말뚝 캡의 변화가 무리말뚝에 미치는 영향을 확인하기 위해 말뚝의 배열 및 중심 간격은 고정하고 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격을 변화시켜 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 무리말뚝에서 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격의 변화가 말뚝의 동적 p-y 곡선 및 무리말뚝 효과에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.115-121
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• 2005

국토의 $70\%$가 산지로 이루어져 있는 우리나라의 지형적인 특성으로 인하여 도시간의 연계성을 필요로 하는 상황에 의해 계속적인 도로공사가 요구되고 있다. 이에 따라 대규모 절개사면의 발생은 필연적으로 형성되고 있다. 이러한 절개사면이 전반적인 붕괴될 경우의 보강방법으로 지표에서 이동하려는 토괴를 관통하여 부동지반까지 말뚝을 삽입해서 지반활동하중을 말뚝이 저항을 하여 부동지반으로 전달시킴으로써 토괴의 이동에 대하여 역학적으로 저항하는 억지말뚝 공법을 채택하고 있다. 현재 경험적으로 사용되는 말뚝의 근입깊이와 말뚝의 간격에 대한 한계를 수치해석을 통하여 분석하고자 하였다. 이 결과 억지말뚝의 가장 효과적인 시공깊이 및 배치간격을 제안하였다.