• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.17-28
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• 2002

터널의 막장부근에서는 하중전이가 복잡한 3차원적 거동특성을 나타낸다. 일반적으로 3차원 해석은 입력자료의 준비 및 결과 해석에 많은 노력을 요하며, 비선형 압밀해석을 수행하는 경우 컴퓨터 계산수요가 커지는 문제 때문에 실제설계는 2차원 해석법을 주로 사용하게 된다. 3차원적인 터널거동을 2차원적으로 모델링하기 위하여는 터널 굴진과정을 수치해석적으로 표현하기 위한 경험 파라미터가 요구되며, 해석결과는 이 파라미터 값에 따라 크게 변화하는 특성을 나타낸다. 특히 이 값의 평가는 주로 주관적이고 경험적인 판단에 의존하게 되므로 임의성이 커 해석의 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 특히 지반거동이 간극수 등 시간의존성 요인에 의해 영향을 받는 경우 이 파라미터를 평가하기는 더욱 어려워진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 제안된 Time-based 2-D Modeling Method를 사용하여 지하수위가 높은 풍화화강토내 터널굴착 문제에 적용하였고 이를 분할 굴착에도 적용 가능하도록 확장하였다. 해석결과는 실측결과와 잘 일치하는 거동을 보였다. 이 방법을 이용하여 복합막장터널의 거동특성을 조사한 결과, 마제형 터널단면의 역학적 유익성이 확인되었다.

• 대한지리학회지
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• 제46권4호
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• pp.425-441
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• 2011

지리산 국립공원 종주 등산로는 노면이 만들어진 위치와 구배에 의해 평탄면형, 우곡형, 외벽형 및 비대칭 양벽형으로 구분되며, 노면의 배수 상태에 따라 유형 간 변화가 일어난다. 신속 측량법에 의한 종주 등산로의 형태 요소는 노폭 135.9cm, 깊이 23.6cm, 구배 $5.1^{\circ}$이며, 모든 노면은 압밀되어 있다. 노폭은 사면의 향과 조릿대 서식 밀도의 영향을 받으며, 대칭형 등산로보다 비대칭형 등산로의 노폭이 크다. 등산로 출현 시점을 1960년으로 간주하면, 등산로 횡단면에서의 연평균 침식 속도는 $68.9cm^2$로 노폭은 매년 2.7cm씩 넓어지고, 노면은 0.4cm씩 낮아진 것이 된다. 답압 이외에 서릿발 작용과 파이프류의 우세가 결합된 침식 프로세스가 등산로 확대를 주도하는 것으로 보인다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.77-91
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• 2012

최근 우리나라는 국토의 고도 이용과 지역 간의 균형발전을 도모하기 위한 목적으로 택지 및 단지, 도로, 항만 및 공항 등의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 현재도 많은 공사들이 연약한 지반에서 실시되고 있다. 이로 인해 건설현장에서 지반의 장기침하, 파괴, 부등침하, 국지적인 구조물 손상 등의 공학적인 문제들이 지속적으로 보고되고 있다. 특히, 연약지반이 비교적 두껍게 발달한 서 남해안 지역과 내륙지역의 연약지반 위에 축조되는 각종 구조물, 도로 등의 경우 필연적으로 하중에 의한 지반의 장기침하가 발생하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 장기침하량 예측기법들인 쌍곡선법, 호시노법, $\sqrt{S}$법, 아사오카법 등의 지역별 적정 분석기법을 검토하는 한편, 일반화된 산정식의 도출을 통한 새로운 예측기법에 대한 연구를 수행하여 토질특성 및 시공조건에 대한 상관관계를 분석하고 장기적인 침하특성과의 연관계수를 도출하였다. 수식의 검증을 위해 16개 지역의 계측자료와 수치해석 결과를 비교 및 분석을 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.433-452
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• 2018

쉴드 TBM 공법은 터널 굴착으로 인한 터널 굴진면과 굴착면의 변형을 억제하여 지반의 변형을 최소화할 수 있는 공법이다. 이를 위해 쉴드 TBM의 운전 조건들을 적절히 제어하는 것은 매우 중요하다. 쉴드 TBM 공법의 여러 가지 운전 조건 중 굴진면압과 뒤채움주입압은 지반에 직접 압력을 가하는 과정으로 굴착에 인한 지반변위의 억제 뿐만 아니라, 지반 내 유효응력 및 간극수압의 변화에 영향을 미치는 요인이다. 굴진면압과 뒤채움압의 작용에 대한 지반의 반응은 지반의 강성 및 투수성에 따라 상이하다. 특히, 포화된 연약 점성토의 경우 굴진면압과 뒤채움압에 의한 지반 내 응력 변화의 영향이 장시간동안 잔류하므로 이에 대한 반응은 투수성이 큰 지반과 구별되는 거동을 보인다. 따라서 본 논문에서는 유한 요소법을 이용한 응력-간극수압 연계 매개변수해석을 통해 포화 점성토 지반에서 쉴드 TBM 운전 조건과 지반의 강성과 투수성이 지표침하에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 점성토 지반의 지표침하는 즉시침하와 압밀침하로 구분할 수 있었으며, 특히 압밀침하 거동은 지반의 투수성과 강성의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한, 굴진면압과 뒤채움압의 증가가 항상 지표침하 감소로 이어지지는 않고, 임의 크기의 압력(한계 압력) 이상으로 증가된 굴진면압과 뒤채움압은 역으로 지표침하를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있음이 확인되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.31-38
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• 2007

현재 실무에서 사용되고 있는 샌드매트의 설계법에서는 주로 수평배수층의 배수거리, 침하속도, 투수성 등을 설계 인자로 사용하고 있으며, 현장 시공 시에는 성토체 하부에 동일한 두께로 시공하고 있다. 그러나 하부 연약지반의 변형에 따라 성토 중앙부와 양단에서 부등침하가 발생하게 되어 샌드매트 두께산정에 있어 과소평가될 가능성과 배수지연을 유발할 우려가 있음이 지적되어왔다. 본 연구에서는 연약지반의 변형으로 인해 생기는 부등침하의 발생이 배수지연 및 샌드매트의 두께산정에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지 여부를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석 결과 부등침하로 인하여 실질 유로두께의 감소를 확인할 수 있었으며, 새로운 위치수두의 차가 발생하여 배수지연 현상을 유발할 가능성이 있음이 확인되었다. 이에 대한 대응책으로 본 연구에서는 사전에 부등침하를 예측하여 성토 중앙부의 샌드매트 두께를 증가시킨 마운드형 샌드매트의 적용성에 대하여 검토하였으며, 압밀의 진행에 따라 변형이 크게 발생하여도 소정의 실질 유로두께를 유지하고 있음을 확인하였다. 특히, 마운드형 샌드매트는 연약지반 성토와 같이 변형의 분포가 위치에 따라 다른 경우의 건설공사에 매우 유효하리라 판단하며, 경제적이고 합리적인 수평배수재로서 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 또한, 마운드형 샌드매트의 설계를 위해서는 성토단계별로 압밀속도, 배수거리나 투수성뿐만 아니라 연약지반의 침하특성을 정확하게 예측하는 것이 필수적이라고 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.23-32
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• 2023

지진 시 매설 PE관은 파단시 신장율이 우수하여 상대적으로 우수한 내진성능을 보이는 것으로 보고되고 있다. 국내 융착식 PE관의 응답변위법 기반 내진성능평가 절차를 제안한 바 있으나, 기계식 이음 PE관에 대한 절차는 부재한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기계식 이음 PE관의 응답변위법 기반 내진성능평가 절차를 제시하였다. 기계식 이음 PE관의 경우 분절관의 평가 절차를 따르며, 관체 발생응력, 이음부 신축변형률 및 이음부 휨 각도 평가를 수행하도록 제안하였다. 또한 지반의 축방향 변형률 산정에 필요한 지반의 불균질성 계수를 도입하였다. 지반 액상화 우려가 있는 지반에 대한 측방 변위 및 재압밀 침하량 계산 방법도 함께 제안하였다. 국내 지반 환경을 고려한 민감도 해석 결과, 일정 품질이 확보된 기계식 이음 PE관은 지반 액상화를 고려하지 않을 때, 양호한 구조적 지진 안전성을 보였다. 본 절차는 주로 소규모 관경의 배관 접합에 사용하는 기계식 접합 매설 PE관의 내진설계 및 내진성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.111-122
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• 2014

지반에 대한 정확한 이해를 위해 비교란 시료의 채취를 통한 실내실험이 필수적이며, 사질토 지반의 비교란 시료 채취는 인공동결공법에 의한 방법이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은 유사한 상대밀도를 가지는 동결-융해시료와 비동결시료의 비배수 삼축압축실험을 이용한 강도평가와 실험과정에서 측정한 압축파와 전단파 속도의 특성변화를 관찰하는 것이다. 인공동결공법에 의해 채취된 사질토 동결 시료를 모사하기 위해 주문진 표준사를 이용하여 수중강사법으로 60%와 80%의 상대밀도를 가지는 동결시료와 비동결시료를 조성하였다. 동결된 시료는 삼축압축실험용 페데스탈에 거치하여 자연융해하면서 1분 간격으로 시료의 온도를 측정하였다. 시료가 완전히 융해된 후 비동결시료와 동일한 방법으로 실험을 실시하였으며, 포화, 압밀, 전단과정에서 연속적으로 압축파와 전단파를 측정하여 속도를 산정하였다. 실험결과, 동결시료는 비동결시료에 비하여 축차응력과 전단강도는 감소하는 결과를 보였지만, 내부마찰각은 동결-융해의 여부와 상관없이 일정한 값을 나타내었다. 압축파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 약 1800 m/s까지 증가하여 수렴하였으나, 압밀과정과 전단과정에서는 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 전단파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 감소하였고, 압밀과정과 전단과정에서는 시료가 받는 유효응력의 변화에 따라 거동하였다. 실험과정에서 압축파 속도는 상대밀도와 동결-융해여부에 상관없이 유사한 경향을 나타내었으나, 전단파 속도는 같은 상대밀도를 가지더라도 동결-융해시료가 비동결시료에 비해 작은 값을 나타내었다. 본 연구는 동결-융해시료와 비동결시료의 삼축압축실험 결과와 탄성파 특성을 비교함으로써 향후 인공동결공법으로 채취된 비교란 동결시료의 강도평가를 위한 예비실험으로 의의가 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.9-21
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• 2020

본 연구에서는 사질토와 점성토가 혼재하는 해안 매립지반에서 조합형 Sheet Pile 공법의 설계법을 고찰하였고 지반 굴착시의 거동을 해석하였다. 조합형 Sheet Pile 공법의 형태(Built up, Interlocking, Welding) 및 해석방법(엄지말뚝법, 연속벽법)에 따라 흙막이 가시설의 예측 거동이 상이함을 탄소성 해석으로부터 확인하였다. Sheet Pile(측면말뚝) 부재력의 경우 연속벽체 해석법의 결과가 가장 보수적인 결과를 예측하였다. 조합형 Sheet Pile 공법의 최대 부재력을 토대로 각 부재별 응력비(발생/허용)를 분석하면 측면말뚝의 경우 휨, 버팀보의 경우 조합응력에서 최대값을 나타내었다. 유한요소해석결과 측면말뚝의 부재력은 단기 유효응력 해석 조건에서 가장 크게 나타난 반면, 버팀보의 압축력은 압밀 해석에서 크게 나타났다. 탄소성 해석과 유한요소해석 결과를 비교하면, 측면말뚝의 전단력과 버팀보의 축력은 탄소성 해석에서 크게 평가되었고, 측면말뚝의 휨은 유한요소해석의 단기 유효응력 조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 또한, 측면말뚝의 변위는 탄소성 해석보다는 유한요소해석에서 더 크게 예측되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.47-58
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• 2018

Duncan & Chang(1970)는 던컨-창 모델을 제안하면서 흙시료의 초기 접선계수와 극한 축차응력을 구하기 위하여 쌍곡선이론을 사용하여 삼축압축시험의 응력-변형률의 비선형관계를 변환된 변형률/축차응력-변형률의 선형관계로 재구성하였다. 그러나 변환된 응력-변형률 관계는 이론적으로 선형관계를 나타내지만, 실제로는 시험이 시작되는 변형률이 작은 구간과 시료가 파괴에 이르는 변형률이 큰 구간에서는 비선형관계를 보인다. 이러한 현상은 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선이 완전한 쌍곡선 형태가 아님을 나타낸다. 따라서 변환된 응력-변형률 곡선의 전 구간에 대하여 선형 회귀분석을 실시하여 직선의 식을 구하게 되면, 비선형관계를 나타내는 구간의 범위에 따라 선형관계식의 산정에 편차가 발생하게 된다. 이러한 편차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 변환응력-변형률 관계에서 비선형을 나타내는 초반과 종반 구간을 제외한 구간에 대하여 선형회귀분석을 실시함으로써 초기접선계수와 극한 축차응력을 산정하는 수정회귀분석법을 제안하였다. 수정회귀분석법을 검증하기 위하여, 풍화토의 다짐시료에 대하여 압밀-배수 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선으로부터 구한 변환응력-변형률 관계에 대해서 수정회귀분석을 실시하여 Duncan et al.(1980)이 제안한 2점법으로 구한 결과와 비교하였다. 분석결과 수정회기분석법에 비해 Duncan의 2점법으로 산정한 초기 접선계수는 4.0% 크게, 그리고 극한 축차응력은 2.9% 작게 평가되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.127-138
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• 1996

배수재가 설치된 연약지반의 현장거동은 3차원적인 특성을 나타낸다. 그러므로 보다 효율적인 2차원 평면변형률 수치모델을 이용하여 적절하게 해석하기 위해서는 현장지반의 3차원적인 흐름특성을 평면변형률 모델의 층류흐름으로 전환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 배수재가 설치된 연약지반의 3차원적인 거동특성을 고려하기 위하여 등가의 효과적인 모델방법이 유한요소법에 적용되었다. 2차원 등가모델은 등가투수계수와 배수재의 강성토를 고려한 등가폭을 가진다. 제안된 등가모델을 검증하기 위하여 ABAQUS 프로그램을 이용한 3차원 압밀해석을 수행하였으며, 3차원 해석결과와 2차원 해석결과를 비교하였다. 제안된 등가모델을 적용한 2차원 평면변형률 수치해석방법은 현장지반의 3차원적인 거동특성을 비교적 정확히 예측할 수 있다.