• 대한토목학회논문집
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• 제26권4C호
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• pp.229-238
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• 2006

수직배수재가 설치된 연약지반의 압밀거동을 해석하기 위하여 아무리 정교한 수치해석기법을 사용하더라도 비균질 다층지반의 대표지반정수의 추정, 압밀거동에 대한 수치모델링 및 계측시스템 오차 등과 관련된 불확실성 때문에 실제 현장에서 관측되는 거동은 설계단계에서 예측된 거동과 종종 다르게 발생된다. 본 연구에서는 다층지반으로 구성된 복잡한 압밀물성특성을 갖는 연약지반에 대하여 압밀물성특성을 정확히 예측하기 위해 유전자 알고리즘에 근거한 역해석 기법을 제안하였다. 다층 연약지반의 압밀과정 초기단계에서 계측된 거동을 바탕으로 본 프로그램에 적용된 역해석기법을 이용하여 압밀거동과 관련된 주요 설계변수를 최적화함으로써 장래의 압밀거동을 비교적 정확히 예측하는 것이 가능하다. 국내 배수재가 설치된 다층지반에 대한 예제해석을 수행하여 제안된 역해석 기법의 적용성을 검토하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1997년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.73-80
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• 1997

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.117-129
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• 2009

원형수직터널에서 3차원적인 아칭효과를 고려한 토압산정을 위해 여러 연구가 수행되었고 실내시험 및 수치해석을 통해 이를 검증하였으나, 다층지반과 c-${\phi}$지반에서의 적용이 어려웠다. 본연구에서는 c-${\phi}$지반에서의 토압 산정을 위해 c-${\phi}$지반에서 적용 가능한 토압계수 산정식을 구하였으며, 기존 토압식을 수정 제안하였다. 점착력이 토압에 미치는 영향을 파악하기 위해 지반을 가정하여 각 경우별로 토압을 산정하여 비교하였으며, 다층지반에서 파괴면을 가정하는 방법으로 토압을 구하였다. 이 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion paper)의 첫 번째로서 모델개발을 위한 이론전개를 다루고 있으며, 대형 모형실험에 의한 실증은 두 번째 논문에서 다룰 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.49-62
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• 2007

본 연구에서는 사질토 지반에 설치된 수직갱에 작용하는 토압에 대한 기존 제안식을 수정하였다. 이를 검증하기 위하여 깊이에 관계없이 동일한 반경방향 변위를 일으킬 수 있는 실내 모형시험장치를 개발하였으며, 벽면마찰각과 상대 밀도를 변수로 시험하였다. 실내 모형시험 결과는 수정식에서 접선방향 토압계수(수직응력에 대한 접선방향 응력 비)인 $\lambda$값을 $\lambda=1-sin\phi$와$\lambda=1$을 사용하였을 경우의 토압 사이에 분포하였다. 다층지반에 설치된 원형수직갱 배면지반의 파괴면을 가정하고 수정식을 적용하여 다층지반에 설치된 원형수직갱에 작용하는 토압 산정방법을 제안하였다. 시공현장의 3개의 수직갱으로부터 계측 데이터를 획득하였으며 이를 토압으로 환산하여 제안된 방법을 검증하였다. 계측 데이터로부터 환산된 대부분의 환산 토압은 제안된 방법의 토압과 잘 일치하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.129-144
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• 2010

원형수직터널에 작용하는 토압은 아칭효과로 인해 2차원 일반 흙막이벽에 작용하는 토압보다 작으므로 원형수직터널 설계 시 벽체에 작용하는 실질적인 토압의 예측이 필요하다. 본 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion papers)의 두번째로서 원형수직터널 설계 시 건조한 사질토뿐만 아니라 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 적용 가능하도록 새롭게 제안된 토압식(김도훈 등, 2009)을 증명하기 위해 대형 모형실험을 수행하였다. 고안된 모형실험 장비는 단계별 굴착이 가능하도록 제작 벽체의 반경을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 또한 강사 방법으로 지반을 조성하기 전 건조한 시료에 물을 첨가하고 불포화사질토를 형성시켜 겉보기 점착력을 발현시킴으로써 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 실험을 진행하였다. 실험 결과로서, 단계별 굴착을 모사하였을 때, 아칭효과에 의해 굴착된 지반에서 굴착되지 않은 지반으로 하중이 전이가 일어나는 확인할 수 있었다. 또한, 동시에 굴착했을 때의 토압은 예측한 값에 비해 상당히 작게 나타났지만, 단계별로 굴착했을 때의 최종 토압은 동시 굴착 시의 토압에 비해 크게 나타나며 새롭게 제안된 토압식과 잘 일치하였고 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 수행한 실험의 결과도 겉보기 점착력의 효과로 인해 토압의 감소를 보이며 이론적인 값과 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.205-215
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• 1992

본문은 점토지반에 기초를 통해 하중이 전달 될 경우 기초의구조(강성기초 및 요성기초), Geotextile, Sand Mat, 다층구조의 지반 등이 점토 기초지반에 어떤 거동을 일으키는가를 모형재하시험을 통해 관찰하고 수치계산을 시도한 것이다. 총 14개의 시험을 통해 수직, 수평변위를 기초형태별, 기초처리별, 강성차이별로 고찰하고 이들 변형을 예측하는 프로그램을 통해 변형과 응력을 예측하였다. 그 결과는 지반지지력은 강성기초가 유리하지만 이보다는 지반 강성이 큰 다층 구조지반이 가장 유리하며 수평, 수직, 변위에 대해서는 G/T, S/M의 병용공법이 가장 유리하고 S/M 공법만 단독으로 이용할 경우는 연직변위 억제 효과가 탁월하다. 그리고 강성이 큰 다층구조 지반은 이를 G/T와 S/M의 병용공법과 같은 효과가 있다. 본 연구결과는 강성이 큰 지반(여기서는 Rubber층)이 상층에 있고, 두께 또한 두꺼울수록 지반의 침하가 크게 억제되는 것을 확인하였다. 측방변위에서도 강성차이도 중요하지만, 이보다는 강성지반의 두께에 더 깊은 관계가 있다. 모형 토조실험을 통한 실측치와 수치해석 결과가 연직변위에 대해서는 서로 좋은 결과를 나타내 다층토 지반의 침하예측이 가능하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.21-29
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• 2013

본 논문은 수정 Berggren 법과 상전이 현상을 모델링할 수 있는 유한요소 수치해석법을 사용하여 단열재를 포함한 대표적인 다층 지반에 대하여 동결깊이를 산정하여 비교 분석하였다. 균일한 단층 지반에서 수정 Berggren 법은 유한요소 수치해석법과 거의 동일한 결과를 보여주고 있다. 그러나 단열재를 포함한 다층 지반에서 수정 Berggren 법은 유한요소 수치해석 결과와 비교할 때 정확하지 않은 결과를 나타내고 있다. 따라서 단열재를 포함한 다층 지반에서는 수정 Berggren 법 대신에 유한요소나 유한차분법에 기반을 둔 수치해석법을 사용하여 동결깊이를 산정하여야 할 것으로 사료된다.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.57-67
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• 1994

지하구조물의 주위지반은 일반적으로 퇴적층의 형성 또는 지각의 변동에 의해 다층구조를 가지게 되므로, 구조물 및 주위지반의 거동을 정확히 예측하기 위해서는 해석에 다층구조의 영향을 반영해야 한다. 본 연구에서는 다층으로 구성된 지하구조계를 대상으로 하여 구조물과 그 주변에는 비선형 유한요소를 사용하고, 비선형성이 상대적으로 미약한 주변 다층지반에는 선형 경계요소를 사용하여 재료의 비선형성과 비균질성을 고려한 효율적인 조합해석방법을 개발하고자 한다. 반무한영역에 설정되는 다층구조계를 경계요소로 해석할 경우 그 기본해가 제한되어 있으므로, 본 연구에서는 기존의 무한기본해를 이용하는 방법을 사용하였다. 무한기본해를 이용하는 내부영역문제의 경우 각각의 균질한 층을 부영역(subdomain)으로 분할하고 계방정식을 구성한 뒤에 접합면에 대하여 평형조건과 적합조건을 만족시켜 주는 방법을 사용하여 비균질성을 고려한다. 부영역으로 층을 분할한 내부영역문제의 경계요소해석 결과는 선형 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고, 검증된 경계요소 프로그램을 비선형 유한요소 프로그램과 조합하였다. 조합해석 결과, 굴착부 주변의 응력집 중부에는 비선형 유한요소를 사용하고, 비선형의 영향이 미소한 주변의 다층지반에 대해서는 부영역에 의한 선형 경계요소를 사용하는 조합해석방법이 합리적이고 효율적임을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.85-90
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• 2012

본 논문은 ABAQUS 유한 요소 프로그램을 사용하여 다층지반(화강풍화토-점토-화강풍화토)에서의 외말뚝과 군말뚝의 횡하중에 대한 영향을 설명한다. 본 연구에서의 변수는 캡이 없는 외말뚝과 캡이 있는 군말뚝으로, 파일의 직경은 0.5m, 길이는 10m인 말뚝을 사용하였다. 수치 해석은 말뚝의 간격을 (s=3D, 4D, 5D) 변화시켜 외말뚝과 군말뚝의 거동을 비교하기 위하여 수행되었다. $1{\times}3$군말뚝(leading pile, middle pile, trail pile)은 각각의 말뚝의 저항분포와 수평저항력을 조사하기 위하여 선정되었다. 점토의 해석모델은 Druker-Prager 구성관계를 이용하였고, 화강풍화토의 물성치는 기존의 논문을 사용하였으며, 말뚝은 탄성 원형 콘크리트로 모델링하였다. 해석 결과, 말뚝의 간격이 넓어짐에 따라 P-multiplier의 값이 leading pile의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 또한, 단층지반이 다층지반에 비해 수평저항력이 약 4~20% 크게 작용하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.55-64
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• 2009

수평하중에 대한 지지력의 발휘는 말뚝의 주요 용도 중 하나이며, 최근 초고층 건물, 송전탑, 풍력발전기 등 수평하중이 지배적인 구조물의 증가로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Broms(1964) 이후 많은 연구자들이 수평방향 지지력 산정을 위한 방법들을 제안하여 왔으나, 각 방법별로 서로 다른 토압분포와 수평토압계수를 가정하여 설계자로 하여금 혼란을 가져을 여지를 갖고 있다. 수평지지력 산정에 주요 요소가 되는 수평토압계수는 수평하증에 의한 말뚝의 회전 거동에 영향을 받는다. Prasad와 Chari(1999)는 말뚝의 회전점을 가정하여 극한지지력을 산정하는 식을 제안하였다. 본 연구에서는 균일지반과 다층지반의 모두에서 말뚝의 회전점을 측정하였으적, 기존의 연구 결과와 비교하였다. 실험 결과 회전점 측정값과Prasad와 Chari(1999)의 예측값이 잘 일치하였으며 다층지반은 회전점의 위치를 변하게 하는 요소로 작용하는 것으로 나타났다.