• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.221-229
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• 2001

연약지반의 측방유동으로 인한 피해가 예상되는 국내 현장에 성토지지말뚝공법을 적용하기 위한 연구의 일환으로 실제 현장에서 성토지지말뚝이 발휘하는 효과를 규명하기 위한 현장시험이 계획되었다. 본 현장시험은 직경 40.64cm의 강관말뚝을 3본씩 총 4여로 시공하고, 각 열의 줄말뚝은 콘크리트캡보로 연결한 다음 총 8m까지 성토하였다. 현장시험은 총 2회에 걸쳐 수행하였으며, 성토지지말뚝의 하중분담효과를 확인하기 위해 하중계, 토압계, 지중경사계, 그리고 침하판을 이용한 계측을 실시하였다. 또한 계측결과를 제안이론식과 비교분석하였다. 이러한 연구 결과 성토지지말뚝을 시공할 경우 성토지지말뚝 위 성토지반속에 발달하는 지반아치에 의해 대부분의 성토하중이 말뚝으로 전이됨을 확인하였고, 말뚝캡보의 설치 간격이 좁을수록, 그리고 성토고가 높을수록 성토지지말뚝의 하중분담효과가 더 커지게 됨을 확인할 수 있었다. 또한 설계시 성토지지말뚝의 설치범위를 합리적으로 결정하기 위해서는 성토지지말뚝이 성토사면의 사면안정효과에 미치는 영향을 고려해야 함을 알 수 있었으며, 제안이론식이 현장상태의 성토지지말뚝에 합리적으로 적용될 수 있음을 입증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.33-40
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• 2009

성토 시공시, 경제적인 시공을 위해 절 성토량의 균형은 중요하게 고려되어야 할 사항이다. 그러나 실제 완성기면까지 성토시 성토체 자체의 압축침하와 연약지반 성토시 발생하는 제체하부 원지반의 압밀침하, 암 버럭 사이의 간극 메움에 의한 침하와 강우와 유출시 발생하는 토량 손실에 의한 성토량의 부족분이 발생하고 있다. 성토량의 부족분에 대한 지침은 도로공사 시방서에 토량환산계수를 통해 설계하도록 되어 있지만 성토체 자체의 압축침하에 의한 부족분은 고려되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 이세전(伊勢田)(1972)와 석정(石井)(1976)가 제안하고 있는 성토체의 제체압축침하량 산정기법을 적용하여 국내 여러 현장의 성토체를 대상으로 발생가능한 압축침하량을 산정하였다. 본 연구결과 성토고 및 성토재의 종류에 따라 성토고의 약 3~10%내외의 전침하량이 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 실제 설계시 성토재의 특성 및 성토고를 고려한 성토체의 즉시침하 및 크리프 침하를 반영한 설계가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.89-98
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• 2010

성토지지말뚝시스템을 적용하여 연약지반 상에 성토를 설계 시공하고자 할 경우 말뚝지지 성토지반 내에 지반아칭이 발달할 수 있도록 한계성토고를 설계하는 방법이 마련되었다. 먼저 말뚝캡보의 간격이 비교적 넓은 경우를 대상으로 일련의 모형실험을 실시하여 성토단계에 따른 성토하중의 하중전이거동을 조사하고 성토지반 속에 지반아칭이 충분히 발달되기 시작할 때의 성토고를 실험적으로 관찰하였다. 모형실험결과, 하중전이거동은 말뚝지지성토지반 내에 지반아칭이 발달될 수 있느냐 여부를 결정지을 수 있는 성토고에 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 저성토단계에서는 성토지반 속에 지반아칭이 아직 발달되지 못한 관계로 펀칭전단파괴모드에 의하여 성토하중이 말뚝캡보에 하중전이가 진행되었고 고성토단계에서는 지반아칭이 발달하여 지반아칭파괴모드에 의하여 하중전이가 진행되었다. 이들 저성토단계와 고성토단계에서 측정된 연직하중의 실험치는 각각의 파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에 근거하여 이전 연구에서 유도 제시된 이론식들로 산정된 예측치와 좋은 일치를 보였다. 또한 모형실험결과 저성토단계의 펀칭전단파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에서 고성토단계의 지반아칭파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘으로 변화하는 시점의 한계성토고가 존재함을 확인 할 수 있었다. 성토지반 속에 지반아칭을 충분히 발달시키려면 성토를 이 한계성토고 보다 높게 설계 시공하여야 함을 알았다. 또한 펀칭전단과 지반아칭에 의한 하중전이 메커니즘에 의거 유도 제안되었던 전이하중 산정 이론식을 같게 놓음으로서 한계성토고를 산정할 수 있는 이론식을 유도할 수 있었고 이 이론식으로 한계성토고의 실험치를 잘 예측할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.171-181
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• 2000

성토지지말뚝 상부의 성토지반내에서 발생되는 지반아칭효과에 의하여 성토하중이 말뚝에 전달되는 효과를 조사하면서 제안된 이론해석의 신뢰성을 확인하기 위하여 일련의 모형실험을 수행하였다. 본 모형실험에서 말뚝은 성토 아래에 일렬로 수열의 줄말뚝으로 설치하였으며, 말뚝캡보는 성토의 길이방향에 직각방향으로 말뚝두부에 설치하였다. 성토재의 하중전달에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로는 말뚝캡보사이의 간격과 성토고를 들 수 있다. 이전의 이론적인 연구에 의해 제안된 지반아치의 반경보다 약 33%정도 큰 최소소요성토고보다 높게 성토를 실시할 경우 지반아치는 완벽하게 발생될 뿐만 아니라, 실험치와 이론치는 잘 일치함을 모형실험결과 확인할 수 있다. 모형말뚝캡보에 작용하는 성토하중의 분담률은 말뚝캡보사이의 간격이 증가함에 따라 감소하는 반면, 성토고가 높아짐에 따라 증가하였다. 따라서, 설계시 말뚝의 성토하중지지효과를 극대화시키기 위해서는 성토고를 충분히 높게한 상태에서 말뚝캡보의 간격비를 감소시켜야 한다. 여기서 말뚝캡보의 간격비를 감소시키려면 말뚝캡보사이의 간격을 감소시키거나 말뚝캡보의 폭을 증가시켜야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.41-50
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• 2004

침투거동에 대한 연구는 우기시 도로성토사면의 안정성 여부에 매우 중요하다. 본 연구는 도로성토사면의 몇가지 사례들에 대한 침투거동과 사면안정성의 분석을 근거로 하여 좀더 안정적인 도로성토사면의 유지 방안을 제안한 것이다. 본 연구 사례에서 선택한 도로붕괴단면은 가장 일반적인 평지부 도로성토사면의 경우와 산지부에 대한 도로성토사면인 경우이다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 평지부 성토사면은 강우시 표면으로부터 침투가 시작되어 점차 성토 제체 내로 확대되었으며, 이때 도로성토사면의 침투거동은 불포화 흐름이론을 근거로 해석하였다. 특히 평지부 성토사면은 호우기간동안 사면표면에서의 강우침투로 인해 좀더 불안정하게 되었다. 산지부 성토사면의 경우 사면표면부로부터의 침투거동을 고려하여 해석하였으며, 사면표면부로부터의 강우침투로 인해 사면불안정이 증가되었음을 알 수 있었다. 산지부 성토사면의 경우 투수성이 큰 재료를 이용하여 원지반에 설치한 배수층은 도로 성토사면의 안정성 증대에 유용한 영항을 줄 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.375-381
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• 2017

성토지지말뚝의 아칭효과를 실험적으로 살펴보고자 현장시험을 수행하였으며 계측결과로부터 구한 아칭효율을 이론식에 의한 값과 비교해 보았다. 성토지지말뚝의 아칭효과를 살펴보기 위해 측정한 하중계 및 토압계에 의한 계측값들은 대체적으로 성토지지말뚝의 아칭효과를 반영하였다. 하중계 측정값을 통해 볼 때 아칭효율은 성토고 3m 까지는 평면변형률 조건을 가정한 이론식에 의한 값보다 작았으나 4m 이상에서는 이론식에 의한 값보다 큰 값을 보였으며 이론식에 의할 경우, 아칭효율은 성토고에 따라 감소하는 경향을 보였으나 측정결과는 성토고에 따라 아칭효율도 증가하는 경향을 나타내었다. 현장 시험에서 계획했던 최종 성토고까지 비교적 원활하게 작동하였던 토압계에 의한 계측결과에 따르면, 성토고에 따라 평면변형률 조건을 가정한 이론식에 의한 값보다 큰 아칭효율을 나타내었으며 4m 이상의 성토고에 대해서는 아칭효율의 변화양상 또한 이론식과 유사한 경향을 보였다. 토압계 측정결과에 따르면 성토고 2m, 3m, 4m, 5m 그리고 6m일 때의 아칭효율은 평면변형률조건을 가정한 이론식에 의한 아칭효율에 비해 각각 1.05배, 1.23배, 1,29배, 1.28배 그리고 1.29배 큰 값들을 보여 우수한 아칭효과를 보임을 알 수 있었다. 현장시험을 통해 얻은 하중계 및 토압계 측정값들로부터 계산된 아칭효율은 말뚝을 격자배치한 경우에 대한 이론식에 의한 그것보다 상당히 컸다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.5-13
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• 2016

성토지지말뚝 공법의 국내 적용성 평가를 위해 이론적인 설계방법과 수치해석적인 방법을 통해 거동특성을 분석하고 침하 안정성 검토를 수행하였다. 성토고와 연약지반 두께에 따른 말뚝의 효율과 보강재의 인장력 및 침하 안정성을 분석한 결과 이론식의 경우 연약지반 특성에 따른 거동특성을 반영하지 못하고 있으며, 수치해석 결과 대비 다소 보수적인 결과가 나타났다. 수치해석에서는 이론식에서 제시한 성토고 높이 보다 작은 성토고에서는 말뚝 효율의 급격한 감소가 나타났으며, 연약층 대비 성토고가 높은 경우에도 말뚝의 효율의 감소가 나타났다. 기존 이론식을 바탕으로 설계가 이뤄질 경우 성토노반의 침하 안정성은 확보되는 것으로 나타났다. 성토지지말뚝은 국내의 고속철도의 침하관리기준을 확보할 수 있는 토공 침하억제공법으로 그 적용성이 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권9호
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• pp.17-29
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• 2012

각종 연직배수재가 설치된 연약지반의 전단강도, 지반변형의 특성을 조사하기 위해 우리나라 서해안과 남해안 지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반현장 200개소에서 계측자료를 수집하였다. 먼저 연약지반의 침하량과 측방변위량과의 관계를 성토 초기 단계, 성토 완료 단계 및 성토 완료 후 단계의 세 단계로 구분하여 조사하였다. 다음으로 성토압과 성토고가 연약지반의 비배수전단강도와 어떤 관계에 있는가를 조사하였다. 검토결과, 침하의 증가량에 대한 수평변위의 증가량은 성토 초기 단계에서는 작았으나 점차 증가하여 성토 완료 단계에서 가장 크게 발생되었다. 그러나 성토 완료 후에도 침하량은 계속 증가하고 있었으며 수평변위는 거의 수렴하였으므로 대부분의 측방유동은 성토시공 중에 발생되었다. 침하량증분에 대한 수평변위증분의 비는 성토 초기 단계에서 20% 정도로 Tavenas et al.(1979)이 제시한 값과 일치하였으나 성토 완료 단계에서는 Tavenas et al.(1979)이 제시한 값의 절반 정도인 50%밖에 나타나지 않았다. 그리고 성토 완료 후 단계에서는 1%에서 9% 사이로 아주 작게 발생되어 Tavenas et al.(1979)이 제시한 값과 상당한 차이를 보였다. 모든 현장에서 설계성토고가 초기비배수강도 상태에서의 항복성토고보다 높은 상태였으므로, 연약지반 속에 전단변형 내지 전단파괴가 발생될 것이 예상되었다. 그러나 강도가 증가된 후에는 모든 현장에서 설계 성토고가 항복성토고보다 낮게 되어 안전한 성토시공이 가능하였던 것으로 판단된다. 도로성토시공을 안전하게 실시하기 위해서는 성토하중이 초기비배수전단강도의 5.14배가 넘지 않도록 하여야 하며 증가된 비배수전단강도의 3.0배 이하가 되도록 설계하여야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.207-220
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• 1999

성토지지말뚝으로 지지된 연약지반상 성토지반의 파괴형태를 조사하기 위하여 실내모형실험이 실시되었다. 성토지지말뚝은 성토하중의 지지효과를 증대시키기 위하여 줄말뚝의 형태로 설치하였으며 줄말뚝의 두부는 지중보 형태의 말뚝캡보로 서로 연결시켰다. 이 말뚝캡보는 성토지반의 장축방향에 직각이 되도록 연결시켰다. 사용모래로는 주문진 표준사를 사용하였으며 성토지반의 변형거동을 관찰하기 위하여 흑연가루로 채색한 모래층과 원래의 모래층을 서로 3mm두께로 번갈아 성토하여 줄무늬를 만들었다. 실험중 촬영한 사진분석으로 부터 성토지반의 파괴형태는 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴의 두가지임을 알 수 있다. 성토지반내 어떤 파괴형태가 발생될 것인가는 성토고와 말뚝캡보 사이의 간격에 의존함을 알 수 있다. 즉 성토고가 말뚝캡보사이 간격에 비하여 충분히 높으면 지반아칭파괴가 발생되며 그 반대의 경우는 펀칭전단파괴가 발생된다. 지반아칭파괴는 말뚝캡보 폭과 같은 두께를 가지는 반원통형 아치형태로 성토지반내에 발생한다. 그리고, 말뚝캡보 위에는 쐐기영역이 발생하며 이 쐐기영역은 지반아칭파괴나 펀칭전단파괴가 발달하는 동안에도 변형되지 않은 상태로 남아있다. 펀칭전단파괴시 변형토괴의 경계형상도 실험중 촬영한 사진분석에 근거하여 밝혀질 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.49-59
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• 2003

성토지지말뚝의 하중분담효과에 영향을 미치는 요소는 크게 말뚝에 관한 요소와 지반에 관한 요소로 구분할 수 있다. 우선 말뚝에 관한 요소로는 말뚝캡간격비를 들 수 있으며, 지반에 관한 요소는 성토고와 지반정수(c, $\phi$)를 들 수 있다. 본 연구에서는 이들 영향요소들이 성토지지말뚝의 하중분담효과에 미치는 영향정도를 평가하고, 기 제안된 이론식의 타당성을 입증하기 위하여 일련의 모형실험을 수행하였다. 본 모형실험에서 말뚝은 성토지반아래에 6행$\times$6 열(혹은 5행$\times$5열)의 정방형으로 설치하였으며, 각각의 말뚝 두부에 2.5cm$\times$2.5cm 크기의 단독캡을 설치하였다. 실험 결과 성토지지말뚝의 연직하중분담 효과는 말뚝캡 간의 간격이 커질수록 감소하였고, 반면에 성토고가 높아질수록 그리고 성토지반의 상대밀도를 크게 조성할수록 증가하였다. 또한 실험치와 이론치의 비교결과, 제안 이론식이 성토지지말뚝에 작용하는 연직하중을 합리적으로 잘 산정함을 확인하였다.