• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.97-102
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• 2007

토사사면의 안정성 해석에는 한계평형법이 널리 사용되고 있으나 절리가 발달한 암반사면의 파괴는 절리의 방향성과 파괴특성이 동시에 고려되어야 한다. 본 연구에서는 불연속면의 특성을 나타내는 인자와 암반사면의 형상 인자 등의 변화에 따른 결과를 분석하여, 범용 유한요소프로그램을 이용한 절리암반사면 안정해석의 타당성을 검증해 보고자 한다. 우선 흐름 법칙에 따른 차이를 비교하였으며, 인자효과 연구를 수행하였다. 독립변수로는 불연속면의 역학적 특성을 나타내는 절리면의 경사각과 점착력, 마찰각, 사면형상을 나타내는 암반사면의 경사와 높이 그리고 상재하중을 선택하였다. 그리고 종속변수로서 사면 아래에서 1/3 지점에서의 수평변위를 수치 해석하여 인자효과의 상대적인 크기를 비교해 보았다. 인자효과 연구를 통하여 각 인자에 대한 수평변위의 결과가 다양한 공학적 특성을 만족하여 절리암반사면의 안정해석에 응용이 가능함을 증명하였다. 암반사면의 설계 시 실제 지반조사와 실내실험 결과적용과 비선형성을 고려한 모델링이 가능하며, 강우와 같은 자연재해와 시공 중에 일어날 수 있는 응력변화 또한 표현할 수 있다. 또한, 유한요소해석을 통해 복잡한 암반구성조건과 지반 보강의 효과도 고려할 수 있으므로 절취경사, 보강 등에 대한 공학적인 결정시에 매우 유용할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.35-43
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• 2010

본 연구에서는 수치해석과 현장계측을 연계하여 압밀과 재하폭의 영향을 고려한 연약지반 상 팽이말뚝기초의 최적 침하량을 평가하여 기존의 침하량 산정법을 수정한산정 기법을 제안하였다. 팽이기초공법이 적용되는 연약지반(점성토, 사질토)을 선정하고, 3차원 유한요소해석을 통해 현재 팽이기초공법에서 고려치 못하는 압밀과 재하폭의 영향을 분석하였다. 분석 결과, $7\times7$ 이상의 팽이배열을 가지는 경우, 재하폭의 증가에 따라 영향깊이가 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다. 이 때, 팽이말뚝 1개의 폭 BT(=0.5m)에서, 최대 영향깊이는 점성토지반의 경우에 28BT 정도를 보였으며, 사질토지반은 최대 $18B_T$로 나타났다. 본 연구 결과, 현재 재하폭과 압밀의 영향을 고려하지 못하는 팽이기초 침하량 산정식은 실제 계측 침하량과 비교하여 약 2배 이상 과다하게 산정하고 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 연약 단일지반에 따른 bilinear 형태의 영향깊이 산정식과 하중분산각을 제안하였고, 이를 통해 산정된 침하량은 실제 침하량과 비교적 유사하게 나타나 국내 현장조건을 적절히 반영할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.5-16
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• 2007

수중 산사태의 관측 및 조사는 산사태의 메커니즘의 이해, 설계 및 시공의 유용성, 그리고 손실 감소에 도움을 준다. 본 논문은 실험실 조건의 수중 산사태를 확인하기 위하여 전기저항, 초음파 반사 이미지, 그리고 전단파 토모그래피의 3가지 고해상도 지구물리탐사기법을 수행하였다. 전기저항 탐침에 의한 흙의 전기저항 프로파일은 밀리미터 단위의 해상도로 흙의 공간적 분포 평가를 위한 자세한 정보를 제공해 준다. 임피던스가 다른 물질의 경계면부터의 반사 자료에 의한 초음파 반사 이미지는 밀리미터 단위의 해상도로 사면 형상 및 시료 층상을 탐지해 낼 수 있다. 전단파 이동 시간으로부터 얻어지는 경계 정보의 역산에 의한 픽셀단위 수중 산사태의 이미지를 만들 수 있다. 실험결과 초음파 이미지와 전기저항은 서로 보완적인 정보를 제공할 수 있으며, 전단파 토모그래피 이미지와 연합하여 수중 산사태의 3차원 이미지를 얻을 수 있다. 본 연구는 지구물리탐사기법들이 수중 산사태 및 해안의 공간적 분포의 탐지에 효과적인 기법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.287-301
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• 2009

최근 고성토 및 장지간 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 리브 보강형 프리캐스트 아치 세그멘트를 이용한 개착식 터널공법이 연구 개발되어 시공되고 있다. 이러한 개착식 터널 구조물은 비개착식 터널 구조물에 비해 토피고가 상대적으로 작기 때문에 지진등에 의한 뒤채움 지반의 동적 거동에 의한 피해가 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널에 대한 내진 해석을 수행하여 지진동에 대한 리브 보강의 효과와 개착 터널의 동적 거동 특성을 분석하고자 하였다. FLAC2D를 이용하여 2차로 규모의 일반 현장타설 복개 아치 터널, 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널에 대한 동적 내진해석을 수행하였다. 또한 토피고, 굴착사면, 성토사면 조건에 따른 동적 거동특성을 비교 분석하였다. 리브 보강으로 인한 터널 구조물의 강성증가는 지표면으로 전달되는 지진동의 증폭현상을 감소시키는 것으로 평가된다. 합리적인 동적 내진해석을 통해 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널이 일반 현장 타설식 복개 터널보다 동적 하중에 대하여 보다 효과적임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.281-288
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• 2008

콘크리트와 강재의 특성을 살린 복합구조 교량에 있어서 새로운 구조 형식인 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량은 시공성 및 경제적인 측면에서 우수한 장점이 있다. 그러나 이와 관련된 기존 연구는 전단 좌굴에 대한 복부 파형강판의 거동 및 접합부의 형상 개발과 관련하여 한정된 측면이 있으며, 교량 자체로서의 비틀림 거동에 대한 연구는 다소 부족한 실정으로 합리적인 비틀림 해석모델의 개발과 거동 예측에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량에 대하여, 공간트러스 모델을 이용한 Rausch의 제안식과 RC 요소의 연화효과가 고려된 평형 방정식, 적합 조건식을 활용하고 복부 파형강판 구조 형태에 의하여 추가적으로 고려해야 할 구성 방정식과 모델, 제안식 등을 적용한 비틀림 해석모델을 제시하고 기존에 수행된 부재 실험결과와의 비교를 통하여 해석모델의 합리성을 검토하였다. 또한 복부 파형강판 PSC 박스의 비틀림 거동에 영향을 미치는 프리스트레싱 힘과 콘크리트 압축강도를 변수로 한 해석을 진행하였으며, 제안된 비틀림 해석모델을 이용하여 복부 파형 강판과 프리스트레스 된 콘크리트 부재의 단면 형상비(H/B)에 따른 해석을 수행하여 보다 합리적인 비틀림 정수와 이와 관련한 수정식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.1013-1022
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• 2006

본질적으로 두 개의 I형 거더를 가진 사장교는 공기역학적으로 불리한 특성을 가지고 있음에도 불구하고 경제적으로 유리하기 때문에 최근 우리나라에서 많이 건설되고 있다. 본 논문에서는 두 개의 I형 거더를 가지는 사장교의 실제 조건 하에서의 공기역학적 특성을 평가하기 위하여 영각, 난류강도, 감쇠비를 변화시켜가면서 단면모형실험을 수행하였다. 비틀림 강성이 다른 두 개의 상부 단면 형식이 시공단계 및 완공 후에 대하여 각각 조사되었고 교량의 공기역학적 특성을 향상시키기 위하여 3가지 형식의 페어링이 고려되었다. 연구결과, 전통적인 등류에서의 단면모형실험은 다소 비관적으로 공기역학적 거동을 평가하고 있으며 교량의 바람에 의한 응답은 난류강도와 구조감쇠비에 따라 현저하게 변화하는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 페어링은 와류진동 및 버페팅 진동을 감소시켰으며 또한, 플러터의 발생속도도 증가시켰다. 본 연구결과는 두 개의 I형 거더를 가지는 사장교의 내풍설계를 위한 많은 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1C호
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• pp.37-44
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• 2010

최근 도심지 재개발, 지하철과 같은 지하공간의 시공 등과 관련하여 도심지 지반조사의 중요성이 부각되고 있으나, 지반내 전기잡음, 교통진동, 지중 매설물 등 많은 장애 요인으로 인하여 도심지 지반조사의 신뢰성은 낮을 수 밖에 없는 상황이다. 이에 본 논문에서는 전기비저항 시험을 도심지에서 수행하고자 할 때 대두되는 가장 큰 장애요인 중 하나인 전기잡음 문제를 최소화할 수 있는 유사직류 전기비저항 기법(Pseudo-DC Resistivity Survey, PDC-R)을 제시하였다. PDC-R 기법은 기존의 전기비저항 시험과는 달리 0.1~1.0Hz 범위의 저주파 교류를 입력전원으로 사용하여 전기비저항 시험을 수행하는 것으로 도심지 전기잡음 성분인 60Hz의 배수가 되는 주파수를 회피함으로써 도심지 전기잡음의 간섭을 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 PDC-R 기법의 구현을 위해서 교류 입력전원과 관련된 영향인자, 즉, 표면효과(skin effect), 주파수 효과, 입력전류 크기 등에 대한 연구를 수행하여 최적의 시험조건을 설정하였다. 또한, PDC-R 기법을 자연 지반에 적용하여 기존 전기비저항 시험, CapSASW 시험 등과의 비교를 통하여, PDC-R 기법의 신뢰성과 실용성을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.71-83
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• 2009

숏크리트는 터널에서 적용되는 요요한 주지보재이다. 숏크리트의 품질평가는 터널의 안전한 시공과 효과적인 운영을 위한 핵심 요소이다. 숏크리트가 암반에 적절히 타설되었다 하더라도, 막장 및 벤치부에서의 발파, 수축, 지반의 변형 등으로 인해 숏크리트 균열발생 및 배면공동 등의 문제를 야기한다. 본 논문에서는 비파괴 시험인 충격 반항 기법(Impact-Echo) 및 지하레이다 탐사(GPR)를 이용하여 경임에 타설된 숏크리트 배면의 접착상태를 평가하고자 하였다. 기존의 수치해석 연구에 대한 검증과 더불어 현장 적용성에 대한 검토를 위해 실험적 연구를 수행하였다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실 및 공동 조건으로 구분할 수 있다. 실내 실대형 시험체에 이 세 가지 숏크리트 접착상태를 조사하였다. 충격반향시험으로부터 획득된 신호는 시간영역, 주파수 영역, 및 시간-주파수 영역에서 각각 분석되었다. 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었으며, 그 결과는 기존의 수치해석 연구로부터 획득한 신호특성과 잘 부합하였다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 다음과 같은 특징들을 나타낸다. 즉, 주파수 영역에서 자기스펙트럼밀도가 커지며, 기하학적 감쇠비는 감소하고, 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타내며, 숏크리트 두께가 얇을수록 그 공진시간이 길어진다. 또한 본 연구에서 제시한 상관계수를 이용하여 숏크리트의 접착상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 숏크리트의 접착상태를 평가할 수 있는 평가 기법 및 평가 기준을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.149-158
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• 2010

본 연구에서는 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 현장타설말뚝에 대한 말뚝재료의 균열 휨모멘트 및 균열 수평하중을 산정하였고, 국내 외에서 적용하고 있는 대표적인 수평변위 기준과의 비교분석을 수행하였다. 또한 구조적 특성을 파악하기 위하여 설계자료를 토대로 재료 및 지반조건을 반영한 현장타설말뚝의 거동을 예측하여 변단면 설계의 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 재료의 항복거동과 P-${\Delta}$ 효과 고려시, 이를 고려하지 않는 경우와 비교하여 최대 모멘트가 지표면 부근에서 발생하여 소성힌지 위치에 영향을 주는 것을 나타났으며, 말뚝의 재료파괴는 주로 기둥부의 단면적이 작은 말뚝-기둥 접합부에서 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 주로 말뚝이 수평변위 기준에 도달하기 전에 재료의 파괴가 먼저 발생하기 때문에 말뚝의 항복효과를 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 변단면 단일 현장타설말뚝의 설계 시 불확실성을 고려하여 지지력을 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 해석기법을 통하여 거동특성을 정확히 예측한다면 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.73-82
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• 2023

본 연구에서는 황철석 암버럭으로 시공된 성토체를 대상으로 산성배수 발생을 억제하기 위하여 중화제를 주입할 경우 최적의 주입방안을 제시하고자 한다. 성토체 내에 중화제 주입으로 인한 침투효과를 수치해석으로 검토하기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석을 위하여 중화제 주입관의 직경을 50mm로 선정하고 주입관의 간격을 1-4m, 주입압을 100-220kPa로 변화시키면서 침투해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 중화제의 주입관 간격 1.0m 및 주입압 130kPa인 경우와 주입관 간격 2.0m 및 주입압 160kPa인 경우가 상대적으로 낮은 주입압에서 성토체 전체의 포화 도달시간이 빠른 것으로 나타났다. 그리고, 성토체 전체의 포화를 위한 중화제 주입관의 간격은 3m인 경우 130kPa에서 190kPa까지 다양한 주입압을 적용할 수 있으며, 성토체의 포화 도달시간은 주입압에 상관없이 유사한 것으로 나타났다. 따라서 경제성을 고려한 최적의 중화제 주입조건으로 주입관의 간격은 3.0m, 주입압은 130kPa로 선정하였다.