• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.45-65
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• 2022

본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 비교하여, 흙막이 구조물의 내진해석을 위한 수치 모델링의 적정성을 검증하였다. 전반적으로 벽체에 발생한 모멘트 분포도가 매우 유사하였고, 지하연속벽의 상단과 배면지반에서 산정한 가속도의 최대값이 약 5%이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 검증된 모델을 활용하여 다양한 지반조건과 굴착조건, 그리고 입력하중 조건에서 동적 수치해석 변수연구를 수행하였다. 지진 중 가시설 벽체와 지보재에 발생한 최대 응력을 굴착 중 발생한 최대 응력과 비교하여, 내진설계가 필요한 흙막이 가시설 조건을 개략적으로 선정하였다. 토사지반을 지지하는 흙막이 벽체는 재현주기 100년의 지진하중에 의해 벽체 모멘트가 최대 17%까지 증가하였고, 특히 느슨한 토사층에 위치한 지보재는 최대 32%까지 축력이 증가하여 구조설계를 위한 내진해석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.81-94
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• 2007

지진시 발생하는 지반 액상화 현상은 지진피해예측시 가장 중용하게 평가해야 하는 항목으로 실내에서 액상화 현상을 시뮬레이션하는 경우, 불규칙성의 지진을 제어하기 어려운 이유로 등가반복형태의 정현파 또는 쐐기파를 이용하는 것이 통상적이었다. 그러나, 90년대 이후 컴퓨터의 발달과 함께한 신호처리 및 제어기술의 급속한 발전은 동역학분야에서의 실험연구에 큰 도움을 주었으며 지반진동분야의 경우, 진동대 및 원심모형기와 같은 대형지진모의시험에서 실지진하중을 이용한 연구사례들이 증가되고 있는 실정이다. 국내에서도 실지진하중재하가 가능한 요소시험결과에 대한 연구사례가 발표되는 등 이에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 특히, 실지진하중 시험결과로부터 실지진하중하에서의 과잉간극수압의 변화가 정현하중시험에서의 결과와 큰 차이를 보이고 있다는 분석결과가 발표되어 현재까지 지반동역학분야에서 지진하중의 불규칙성을 크게 고려하지 않았던 통상적 가정사항들이 문제점으로 대두되어 관심을 집중시키고 있다. 본 연구에서는 등가의 정현파 및 쐐기파와 증가형태의 쐐기파, 그리고 실지진파 등 다양한 진동하중을 재하할 수 있는 삼축압축시험기를 이용하여 기존의 유효응력개념에서 사용하는 과잉간극수압관련 매개변수인 소성일, 전단소성 변형률 상각궤도, 그리고 액상화 상태전환선의 기울기를 비교분석하였으며 하중변화에 따른 토립자의 변형과 간극수압의 변화를 상세분석하였다. 연구결과, 토립자의 변형, 간극수의 동적흐름, 동적흐름 속도수두의 압력수두로의 전환, 그리고 과잉간극수압의 증가로 표현되는 새로운 개념의 액상화 발생이론을 제안하였으며 그 타당성 검토를 위해 과잉간극수압과 동적흐름의 압력수두(흐름속도의 제곱값)와의 상관관계를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.149-161
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• 2022

본 연구의 목적은 철도제방의 액상화 피해와 관련된 연구결과로부터 철도제방의 액상화에 따른 피해도 평가지표를 선정하고, 동적수치해석으로부터 선정된 지표와 제방 마루침하량과의 상관관계를 확인하고, 이러한 상관관계를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도 평가기법을 개발하는 것이다. 액상화로 인한 철도제방의 피해사례 및 피해유형을 분석하고, 다른 구조물의 액상화 피해평가법을 참고하여, 제방높이(H), 비액상화층두께(H₁), 액상화가능지수(LPI)를 철도제방의 액상화 피해도 평가지표로 선정하였다. 본 연구에서 철도제방에 대한 동적유효응력해석을 위한 기초지반의 액상화 구성모델은 PM4-Sand model을 적용하였다. 해당 구성모델은 철도제방에 대하여 수행된 기존의 동적원심모형실험 결과와의 비교로부터 모델의 실효성이 우선 검증되었다. 국내 호남고속철도 제방 549개소 기초지반 자료 중 액상화 발생이 가능한 9개 부지를 선정하고, 선정 부지 철도제방 단면에 대해 2가지 크기 수준의 2가지 지진파, 즉, 총 4개의 지진파를 입력하중으로 하는 동적수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 선정된 평가지표들과 제방 마루침하량과의 상관성을 확인하였고, 이러한 상관성을 이용하여 작성한 도표를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도를 간편하게 평가할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.27-37
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• 2011

강한 지진 발생 시 뒤채움내의 과잉간극수압의 증가에 의해 지반이 액상화 되었을 때, 주변의 액상화 지반보다 작은 단위중량을 가진 지중 매설구조물은 부상하는 현상이 발생한다. 뒤채움에서의 과잉간극수압의 증가와 지중 매설 구조물 부상량의 관계를 설명하기 위해 동적 원심모형 실험을 수행되었다. 본 연구에서는, 매설구조물의 부상현상에 영향을 미치는 요인으로써 직접요인과 간접요인이 실험에 고려되었다. 이러한 요인들 중에, 과잉간극수압비의 증가에 영향을 주는 중요한 요인은 직접요인으로써의 지하수위, 뒤채움의 상대밀도, 그리고 입력 지진가속도의 크기이다. 그리고 이 요인들은 지중 매설구조물의 부상량에도 크게 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.193-202
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• 2023

In this paper, a dynamic centrifuge model test was conducted on a 24.8-meter-deep excavation consisting of a 20 m sand layer and 4.8 m bedrock, classified as S3 by Korean seismic design code KDS 17 10 00. A braced excavation wall supports the hole. From the results, the mechanism of seismically induced earth pressure was investigated, and their distribution and loading points were analyzed. During earthquake loadings, active seismic earth pressure decreases from the at-rest earth pressure since the backfill laterally expands at the movement of the wall toward the active direction. Yet, the passive seismic earth pressure increases from the at-rest earth pressure since the backfill pushes to the wall and laterally compresses at it, moving toward a passive direction and returning to the initial position. The seismic earth pressure distribution shows a half-diamond distribution in the dense sand and a uniform distribution in loose sand. The loading point of dynamic thrust corresponding with seismic earth pressure is at the center of the soil backfill. The dynamic thrust increased differently depending on the backfill's relative density and input motion type. Still, in general, the dynamic thrust increased rapidly when the maximum horizontal displacement of the wall exceeded 0.05 H%.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.57-71
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• 2021

잔교식 구조물은 상판을 말뚝 또는 기둥으로 지지하는 형식의 항만 구조물로서, 경사 말뚝을 설치하여 지진하중과 같은 수평하중을 부분적으로 축력으로 분담하도록 설계할 수 있다. 기준서에서는 잔교식 구조물 내진설계 시 예비 설계 방법으로 응답스펙트럼해석법을 활용하도록 설명하고 있으며, 응답스펙트럼 해석 시 말뚝을 가상고정점 방법 및 지반스프링 방법을 적용하여 모델링하도록 제시하고 있다. 최근 응답스펙트럼해석 시 구조물의 동적 응답을 적절히 모사하는 모델링 방법을 도출하기 위해 연직 말뚝으로 구성된 잔교식 구조물에 관한 몇몇 연구들이 수행되어 왔으나, 현재까지 경사말뚝이 적용된 잔교식 구조물에 대한 응답스펙트럼해석 관련 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 경사말뚝이 설치된 잔교식 구조물의 모델링 방법에 따른 내진성능을 평가하기 위해 동적원심모형실험과 더불어 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 경사말뚝이 설치된 잔교식 구조물의 경우 실제 응답을 적절히 모사하기 위해 Terzaghi(1955)가 제시한 수평지반반력상수를 활용하여 모델링을 수행하는 것이 적절한 것으로 나타났다.