• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.11-16
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• 2008

본 연구에서는 조밀하게 조성된 되메움 지반에서 강성매설관에 작용하는 연직토압에 대하여 Janssen, Marston, Spangler, Handy 이론식과 수치해석 프로그램인 CANDE를 통해 되메움 공간의 저부폭과 되메움 깊이에 대한 영향, 벽면마찰각, 기타 다른 영향인자들에 대하여 비교 분석하였다. 각 이론식들의 비교 점분석결과, 되메움 지반에서의 연직토압에 대한 이론식들은 되메움 저부폭, 매설깊이, 벽면내부마찰각이 주요영향인자로 작용하게 되었다. 또한 CANDE에 의한 해석 결과와 각 이론식들을 비교 분석하면, 동일한 되메움 깊이에서 되메움 저부폭에 따른 연직토압의 크기는 모든 결과에서 동일하게 직선적으로 증가하였으며, 일정한 되메움 저부폭에서 연직토압의 크기는 매설관의 깊이에 따라 증가하였다. CANDE에 의한 해석 결과와 Handy의 제안식이 좋은 접근성을 보였으며, 각종 매설관 및 박스형 구조물의 토압산정에 널리 사용되는 Marston이론은 설계시 상당히 안전측으로 설계되고 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.59-72
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• 2017

본 연구에서는 사질토 뒷채움재의 캔틸레버 옹벽에서 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 주동토압을 산정하는 방법을 제안하였다. 캔틸레버 옹벽에서 뒷굽길이에 따른 전단 영역의 변화는 벽체의 벽마찰력, 뒷채움 경사에 따라 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 주동토압에 영향을 준다. 뒷굽길이에 따라 변하는 파괴면각도를 가정하여 토압을 산정하는 한계평형법은 적용하기에 매우 복잡하므로 본 연구에서는 한계해석법을 사용하여 토압을 구하였다. 한계해석법으로 뒷굽길이에 따라 실제 파괴면각도가 고려된 토압을 정확히 산정하고, 이로부터 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 수평토압과 연직토압을 분석하였다. 본 연구결과에 의하면, 뒷굽길이가 짧아짐에 따라 내측 파괴면 경사각은 이론식보다 증가한 반면에 외측 파괴면 경사각은 영향을 받지 않았다. 뒷굽 끝단의 연직면에 작용하는 배면마찰각은 지표면 경사각과 벽면마찰각 사이의 값을 나타내었으며, 주동토압 또한 감소하였다. 최종적으로 상대적인 뒷굽길이와 뒷굽 끝단의 연직면에 작용하는 마찰각(연직토압/수평토압의 비)의 상관관계를 사용함으로써 Coulomb 토압을 간편하게 산정할 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.51-60
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• 2010

자중에 의한 토압은 일반적으로 깊이에 따라 선형비례하여 증가되지만, 상재하중에 의해 발생되는 토압은 분포형태와 지반상태 및 경계조건에 따라 다르게 분포한다. 본 연구에서는 변위가 구속된 강성벽체에 연직상재하중에 의한 토압분포를 실험적으로 연구하기 위하여 실내모형토조[30 cm(폭) ${\times}$ 110 cm(길이) ${\times}$ 88 cm(높이)]에 각 2개의 로드셀이 배치된 8개의 토압판으로 구성된 강성벽체를 설치하여 연직상재하중의 크기와 위치(벽체에서 이격거리)를 변화시켜 가면서 토압분포와 토압의 영향범위를 관찰하였다. 실험결과, 연직상재하중에 의해 발생되는 수평토압은 일정위치에서 최대값을 보이고 깊어질수록 감소하여 한계깊이를 초과하면 무시할 만큼 작아졌다. 수평토압이 최대가 되는 깊이와 한계깊이는 연직상재하중의 크기와는 무관하게 벽체와의 이격거리에 따라 다르게 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.23-33
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• 2015

개착식 터널공법으로 시공된 지하철 건설현장을 대상으로 각종 계측시스템을 적용하여 지하 박스구조물에 작용하는 토압을 측정하였다. 이를 토대로 기존 이론식으로 산정된 측방토압과 현장에서 계측된 실측토압을 비교 검토하고, 실제 지하구조물에 작용하는 토압분포를 조사하였다. 조사결과에 의하면 지하 박스구조물에 작용하는 연직토압은 주로 성토고에 큰 영향을 받고 있으며, 측방토압은 흙막이구조물(버팀보, 흙막이벽)의 존치여부에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 현장에서 측정된 지하 박스구조물 상단에 작용하는 연직토압은 Bierbaumer의 이론토압에 가장 근사하게 나타나고 있으며, 측방토압은 정지토압보다 주동토압에 가깝게 작용하고 있다. 그리고, 토압계수는 토사층의 경우 평균 0.35정도로 나타났으며 연암층의 경우 평균 0.21정도로 토사층에서 크게 나타나고 있다. 따라서, 지하 박스구조물이 토사층에 설치되는 경우, 지하 박스구조물에 작용하는 측방토압은 정지토압보다는 주동토압과 정지토압의 평균치를, 암반층에 설치되는 경우에는 주동토압을 사용하는 것이 보다 합리적이라고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.141-152
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• 2002

본 논문은 급경사의 강성사면에 인접한 역 T형 옹벽에 작용하는 상재하중에 의한 연직 토압분포에 관한 실험적 수치해석적 연구결과이다. 강성사면의 조도, 사면과 옹벽 사이의 거리, 중력수준을 변화시킨 원심모형실험을 실시하고 옹벽 뒷채움재에 토압계를 매설하여 연직토압을 측정하였다. 상재하중에 의한 연직토압 분포에 관한 실험 결과를 기존의 두가지의 한계평형 해석이론 및 수치해석 결과와 각각 비교 분석하였다. 정성교(1993, 1997)에 의하여 제시된 보완 사이로이론과 흙쐐기이론을 사용한 한계 평형 해석법을 사용하였으며 그 이론을 확장하여 옹벽 배면 뒷채움재에 작용하는 상재하중에 의한 연직토압분포에 대한 특별해를 구하였다. 수치해석에서는 쌍곡선모델의 흙의 구성관계식이 적용된 FLAC 프로그램을 사용하였다. 수치해석에 의한 토압분포 산정 결과 원심모형실험 결과와 대부분의 경우에서 서로 일치하는 반면에 흙쐐기이론에서는 사면과 옹벽의 거리가 가까운 경우에 한하여 비교적 일치하는 경향을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.67-76
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• 2017

본 연구에서는 케이슨 안벽의 뒷굽이 주동토압에 미치는 영향을 조사하였다. 한계해석법을 사용하여 뒷굽의 길이에 따라 벽면마찰력이 뒷굽 상부에서 발생하는 활동면의 경사각에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 뒷굽의 길이가 짧을수록 내측 활동면의 경사각은 증가하나, 외측 활동면의 경사각은 일정하였다. 실제 케이슨 안벽에서 발생하는 파괴면에 작용하는 토압과 동일한 토압을 갖는 뒷굽 끝에서의 가상의 연직배면에 작용하는 토압에 대하여 뒷굽의 상대 길이-뒤채움 토사의 내부마찰각-벽면마찰각-가상의 연직배면에 작용하는 배면마찰각 등의 상관관계를 구하였다. 뒷굽이 짧을수록 케이슨 안벽에 작용하는 토압이 Rankine 토압보다는 작아지나 뒷굽의 길이를 고려하지 않은 Coulomb 토압보다는 항상 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.147-155
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• 2001

좁은 되메움 공간의 벽체가 연직 또는 한쪽 벽체만이 경사진 경우 수평토압에 관한 연구는 국내외에서 상당히 진전되어 왔으나, 대칭으로 경사진 경우의 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 되메움 공간의 벽체가 대칭으로 경사지고 벽체간 하부폭이 다를 때 발생되는 수평토압에 관한 거동을 구명하기 위하여 시도되었다. 이를 위하여 모형토조를 사용하여 되메움 공간의 벽체가 대칭으로 경사진 경우 벽체의 경사각, 하부폭, 벽마찰각, 상대밀도를 변화시켜 총 24종류의 모형실험을 수행하였고, 이 결과를 Kellogg(1993)제안식, 벽면경사를 고려한 수정 제안식 및 벽면마찰반력으로부터 구한 수평토압과 비교, 분석하였다. 연구 결과 벽면마찰반력을 고려한 경우 평균연직토압을 적용하였음에도 Arching 효과가 발휘된 실험결과와 가장 근소한 차이를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.113-128
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• 2004

본 연구에서는 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압에 영향을 미치는 주요 영향인자들을 평가하기 위하여, 지반정수 및 굴착과 관련된 영향인자들에 대하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 근거한 정량적 민감도 분석을 수행하였으며, 민감도 분석을 토대로 최대 영향인자 변화에 따른 토압의 변화에 대한 수치해석적 검토를 수행하였다. 민감도분석에 사용되는 출력결과들은 유한요소해석에서 얻어진 터널 위치별 연직 및 수평토압을 대상으로 하였다. 민감도 분석결과, 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 수평 및 연직토압은 작용위치에 따라 동일한 영향인자에 대한 민감도가 상이한 것으로 나타났으며, 또한 최대 영향인자인 토피고 및 굴착사면 변화에 따라 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압분포 및 크기가 변화하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권10호
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• pp.49-60
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• 2015

기존 3차원 토압연구는 벽체에 작용하는 주동토압을 단일파괴체로 가정하고 벽체의 안정성에 초점을 맞춰 3차원 토압의 크기를 구하는데 역점을 두었고, 토압의 주변지반 전이에 대한 연구는 미진하였다. 따라서 본 연구에서는 벽체의 폭과 높이의 비 즉, 종횡비를 달리하여 3차원 모형실험을 수행하고, 주변지반으로 전이되는 토압의 크기와 영향범위를 파악하였다. 주변지반으로 전이되는 토압은 종횡비에 따라 3차원 주동토압의 감소량보다 17.9~30.6% 작게 나타났으며, 연직방향 토압의 전이보다 수평방향 토압의 전이가 크게 나타났다. 토압의 전이범위는 수평방향으로 주동벽체 폭 w 기준으로 0.67~1.29w, 연직방향으로 주동벽체 높이 ${\Delta}h$기준으로 약 1.0~3.0h인 것으로 나타났다. 수평방향으로 전이되는 토압은 종횡비가 같을 때 수평방향 모두 동일한 높이에서 최대치를 나타내며, 종횡비가 증가함에 따라 토압의 최대 전이 지점이 벽체 하부에서 상부로 변화하였다. 수평방향 토압의 전이는 주동벽체 폭 w 기준으로 0.25w에서 56%~79%인 것으로 나타났으며, 연직방향 토압의 전이는 주동벽체 ${\Delta}h$기준으로 1.0~1.5h에서 50%~58%인 것으로 나타났다. 종횡비에 따라 전이되는 토압의 크기와 영향범위를 분석하고 주동변위 벽체 주변으로 전달되는 3차원 하중전이 분포도를 제시하였다.