• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.867-874
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• 2003

섬유보강재를 이용한 성토제체의 설계에서 기존의 방법은 보강재의 변형을 무시하고 흙의 변형만을 중요시하고 있다. 보강재에 의해 보강된 성토제체의 파괴면에서 보강재와 흙의 거동은 초기응력단계에서는 일체거동현상을 나타내지만 응력의 증가에 따라 변형량에서 차이를 보인다. 이러한 문제는 토공구조물의 보강재를 설계하는데 있어서 중요한 요소로서 보강효과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 연약지반 위에 PET Mat로 보강하여 축조한 성토제체에서 보강재와 흙의 응력 - 변형거동을 수치해석을 통하여 분석하였다. 연구결과, 파괴면에서 보강재의 변형은 보강재의 인장강도 크기에 따라 큰 차이를 보이고 있다. 외부하중에 의해 보강재에 발생하는 최대응력은 보강재의 항복인장강도를 초과하지 않으며, 보강재에 발생하는 응력이 성토체에서 발생하는 응력이상일 때 이상적인 것으로 나타났다. 또한 제체의 전단파괴에 대한 안전율은 보강재의 항복인장강도가 증가할수록 증가하는데 보강재와 흙의 변형이 일치되는 이후부터는 안전율의 증가율은 거의 미미한 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.9-18
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• 2010

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 하중전이 특성을 규명하기 위하여 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형토조에 단독캡 말뚝을 설치하고, 토목섬유를 포설한 후 성토를 실시하였다. 연약지반 대체재료로서 스펀지고무를 사용하였다. 실험결과 성토지지말뚝시스템의 효율은 일정한 말뚝간격비에서는 성토고가 증가할수록 비선형적으로 증가하여 이후 일정한 값에 수렴하는 경향을 나타내었다. 또한 성토고가 일정한 조건에서는 말뚝간격비가 증가할수록 효율의 크기는 감소하였다. 토목섬유를 보강한 경우, 무보강시와 비교하여 말뚝으로 전이되는 하중이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 토목섬유의 보강이 연약지반의 거동을 억지하는데 효과가 있음을 나타내는 것이다. 결국 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 하중전이 특성은 말뚝캡 설치간격, 성토고, 지반의 강도정수 및 토목섬유 강성 등에 복합적으로 영향을 받음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.379-385
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• 2003

기존의 섬유보강성토제체의 설계에서 보강재의 변형을 고려하지 않고 연직응력을 보강재의 인장강도로 사용함으로써, 흙구조물의 파괴응력에 대응하는 보강재의 한계응력산정과 그에 따른 보강재의 규격결정이 불가능했다. 보강재에 의해 보강된 성토제체의 파괴면에서 보강재와 흙의 거동은 초기응력단계에서는 일체로서 거동하지만 응력의 증가에 따라 변형량의 차이가 증가한다. 이러한 문제는 흙구조물의 보강재설계에서 중요한 요소로서 보강효과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 연약지반위에 PET Mat로 보강한 성토제체의 보강재 설계 시 파괴면상의 보강재 설치위치에서 흙과 보강재의 변형량을 고려한 설계방법을 제시하였다. 연구결과에 의하면, 허용안전율을 확보하는 범위내에서 예상파괴면상의 보강재 설치위치에서의 보강재의 인장강도는 흙의 응력 이상이어야 하며, 흙의 변형링${\Delta S}$과 보강재의 변형량${\Delta G}$이 일체로 거동하는 보강재의 소요인장강도를 보강재의 설계인장강도로서 결정하는 것이 합리적이고 경제적인 것으로 평가되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.276-284
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• 2009

최근 연약지반에서 급속시공과 엄격한 침하억제가 필요한 경우가 빈번해짐에 따라 성토지지 말뚝공법이 이에 대한 해결책으로 대두되고 있다. 특히 토목섬유로 보강한 성토지지 말뚝 공법의 경우 경제성 및 안정성 측면에서 효용성이 커서 전 세계적으로 활발히 적용되고 있다. 그러나 성토지지말뚝에서의 하중전달작용은 매우 복잡하여 아직까지 이에 대한 완전한 파악이 이루어지지 않은 상태이다. 특히 토목섬유의 보강 목적 및 효과에 대한 이해는 매우 부족한 상태로, 지반의 아칭효과에 의한 말뚝 지지효과를 보조하기 위한 수단으로서 토목섬유의 보강효과를 간주하고 있다. 본 논문에서는 3차원 유한요소해석을 이용한 변수연구를 통해 토목섬유의 보강효과를 구명하였다. 해석 결과의 분석을 통해 토목섬유의 보강 정도가 증가함에 따라 성토하중이 말뚝으로의 집중하는 작용이 지반의 아칭효과에서 토목섬유의 인장효과로 전이되는 현상을 발견하였다. 이는 토목섬유가 일방적으로 말뚝으로의 하중 전달 작용을 향상시킨다는 기존의 인식과는 상반된 결과이다 최종적으로는 기존 설계방법과 수치해석으로 산정된 설계변수의 비교를 통해 기존 설계방법의 문제점과 개선 방안을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.1-10
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• 2011

측방유동의 발생이 가능한 해안연약지반에 성토를 시행하면 지표면의 하부에는 수평변위가 발생한다. 이러한 수평변위는 인접지반에 변형을 발생하여 인접 지하에 매설된 각종 기반시설에 영향을 미칠수 있다. 수평변위의 억지대책으로 성토지지말뚝과 억지말뚝을 적용하였고, 억지대책의 효과분석을 위해 무보강지반과 보강지반으로 구분하여 수치해석을 시행하였다. 수치해석 결과는 억지말뚝 보강시가 무보강시보다 1.9배의 효과가 있었다. 성토지지말뚝의 보강은 무보강시보다 2.6배의 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 두 억지대책중 억지말뚝 보강보다 성토지지말뚝 보강이 1.3~1.6배의 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.13-22
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• 2021

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교·분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.5-16
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• 2005

토목섬유로 보강된 성토지지말뚝공법은 기존 성토지지말뚝공법의 말뚝간격처리 및 말뚝캡 면적문제를 개선하며 효과적으로 지지력을 보강하고 특히 전체침하 및 부등침하 감소시킬 수 있는 공법으로 최근 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝공법의 보강 및 아칭효과에 대하여 연구하기 위하여 지오그리드 보강유무, 말뚝간격변화에 따른 현장모형실험과 2차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석적 연구는 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2-D를 사용하였으며, 지반-말뚝-지오그리드의 하중전달 메카니즘에 대하며 분석하였다. 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 하중전달은 성토제체 내의 아칭효과, 지오그리드의 인장, 말뚝으로의 응력전이 등의 과정이 복합적으로 발생한다. 현장모형실험 및 수치해석연구 결과에 따르면 지오그리드의 보강에 따라 아칭효과는 미소하게 감소하지만, 부등침하는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 또한, D/b=3(D: 말뚝캡 간격, b: 말뚝직경)일때 무보강 지반에 비하여 $40\%$의 침하가 감소하며, D/b=6이상일 경우는 지오그리드에 의한 하중전이가 발생하지 않아 보강효과가 거의 없는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2C호
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• pp.133-141
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• 2008

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서 지반아칭에 의한 하중전이 특성을 규명할 수 있는 이론해석법을 개발하였다. 이론해석 결과, 성토지지말뚝에 토목섬유가 복합시공되면, 말뚝의 효율이 증가하였으며, 효율의 증대효과는 지반아치가 완전히 발달하기 이전인 저성토 구간에서 특히 두드러지게 나타났다. 또한, 이론해석법에 의한 하중전이는 말뚝의 간격, 성토고, 지반정수 및 토목섬유에 크게 영향을 받고 있다. 즉, 말뚝의 간격이 증가하면 말뚝의 효율은 감소하며, 성토고, 성토지반의 내부마찰각 및 토목섬유의 강도가 증가하면 효율이 커지게 된다. 이와같은 해석결과는 본 제안식이 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭효과를 잘 설명해주는 합리적인 해석법임을 나타내고 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.11-20
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• 2018

양호한 성토재료는 현장에서 즉시 입수가 곤란하고 재료의 확보를 위한 추가적인 비용이 발생하여 각 현장에서는 현장 발생토를 직접 사용하는 경우가 많지만, 현장 발생토는 대부분 성토재료의 기준에 적합하지 않기 때문에 성토체의 안정성이나 강성을 확보하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 성토재료로 부적합한 흙의 다짐시 발생하는 문제점들을 개선하기 위하여 토목섬유를 보강하여 실내다짐시험과 현장다짐실험을 하였다. 실내다짐시험(KS F 2312)의 A, D다짐시험과 A다짐시험에서 다짐에너지와 토목섬유의 보강 층수를 다르게 하였고, 현장다짐실험은 함수비가 높은 현장 발생토에 토목섬유를 보강하고 다짐을 실시하였다. 그 결과, 실내다짐시험에서는 토목섬유를 보강함으로써 최적함수비는 감소, 최대건조밀도 증가하여 다짐곡선은 다짐에너지를 증가시켜 다짐한 경우와 비슷한 거동을 하였고, 건조밀도와 다짐에너지의 관계로부터 다짐에너지는 토목섬유를 1열, 2열 보강하였을 때 각각 평균 2.10배, 평균 2.71배 증가하여 토목섬유를 보강하고 다짐하면 큰 다짐에너지로 다짐한 것과 같은 효과로 더 효율적인 다짐이 가능한 것으로 분석되었다. 그리고 현장다짐실험에서 토목섬유를 보강함으로써 건조밀도는 증가하는 것으로 분석되어 다짐시 토목섬유를 보강하여 다짐을 실시하면 함수비가 높고 성토재료로 부적합한 현장 발생토를 사용하더라도 효율적인 다짐이 가능한 것으로 입증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.71-82
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• 2018

본 연구는 측방이동으로 인한 구조물의 안정성에 영향을 주는 각 인자(성토 높이, 성토부로부터 지하매설물까지의 이격 거리, 연약지반의 깊이, 연약지반의 압축지수 및 팽창지수)별에 대한 합리적이고 경제성 있는 보강길이를 제시하였다. 이러한 결과들을 토대로 각 인자들의 영향 정도를 파악하고, 어떠한 인자가 측방이동에 가장 영향을 미치는가를 파악하였다. 유한요소 해석프로그램을 이용하여 연약지반 상에 성토가 이루어지는 경우의 단면을 모델링하여 해석을 수행하였으며, 연약지반의 보강은 심층혼합공법(DCM)을 이용하였다. 그 결과 성토 높이 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 9~50%, 연약지반 심도 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 13~30%, 성토부로부터 지하 매설물의 이격 거리 감소에 따른 보강길이의 증가율은 약 7~25%, 압축지수 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 3~25%로 나타났다. 또한 각 인자별로 서로에 대한 영향성을 분석하였다. 그 결과 연약지반 심도의 보강길이 최대 최소 기울기비는 이격거리 변화에 큰 영향을 받았으며 이외의 인자들은 연약지반 심도의 변화에 따라 최대 최소 기울기 비가 큰 영향을 받았다. 한편 연약지반의 심도가 깊어질수록 성토높이에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 3.75, 이격 거리에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 4.3, 압축지수에 따른 최대-최소기울기의 비는 2.5로 나타났다. 이를 통해 세 개의 인자는 연약지반의 심도에 대한 영향을 크게 받는 것으로 확인되었다.