• 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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• 제23권10호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 자갈혼합률을 다르게 준비한 자갈-모래 혼합시료가 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 상태에서 나타나는 액상화거동에 대해서 연구하였다. 이를 위하여 자갈혼합률이 다른 자갈-모래 혼합토 공시체를 100kPa의 연직응력으로서 상대밀도가 40% 되도록 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 시킨 후 반복삼축시험을 수행하였다. 또한 자갈혼합률이 0%, 10%, 20%, 30%인 공시체에 100 kPa의 연직응력으로서 간극비가 0.7이 되도록 등방압밀 후 반복시험도 실시하였다. 시험결과 동일한 상대밀도(Dr=40%)를 가지는 자갈-모래 혼합토 공시체의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 감소하다가 약 70%를 저점으로해서 다시 증가한다. 그러나 이 경계혼합률 이하에서는 자갈입자 사이를 채우고 있는 모래의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 증가한다. 상대밀도가 일정한 (Dr=40%)등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 비교적 낮은 경우(GC=0%, 20%, 40%)에는 반복하중에 의해서 일어나는 간극수압과 축변형률 거동이 비교적 높은 간극비로 인해서 느슨한 모래의 거동을 나타내나, 자갈혼합률이 높은 경우(GC=70%)에는 간극수압과 축변형률 거동이 조밀한 모래의 거동과 비슷한 경향을 보인다. 또한 간극비가 일정한(e=0.7) 등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 높을수록 축변형률과 간극수압 거동은 느슨한 모래의 거동을 보이며 자갈혼합률이 낮을수록 축변형률 거동은 조밀한 모래의 거동을 나타낸다. 등방압밀 공시체의 액상화강도는 경계혼합률(GC=70%)이하의 범위에서는 상대밀도가 일정한 경우에는 자갈혼합률이 증가할수록 증가하며 간극비가 일정한 경우는 자갈혼합률이 증가할수록 감소한다. 따라서 자갈-모래 혼합토의 액상화강도는 예상과는 달리 자갈 입자 사이를 채우고 있는 모래의 상대밀도 보다는 혼합토의 전체적인 상대밀도 및 간극비에 의해서 결정된다는 사실이 확인되었다. $K_0$-이방압밀 공시체의 간극수압과 축변형률 거동은 반복응력이 어느 정도의 응력반전을 포함하고 있는데도 불구하고 응력반전이 없는 경우의 사질토의 거동을 나타낸다. 즉 응력반전량이 반복응력 진폭의 약 10%인데도 불구하고 반복변형률은 비슷하나 영구변형률이 크게 증가하며 또한 간극수압비는 1.0에 미달하여 초기액상화가 일어나지 않는다. 그리고 액상화강도는 자갈촌합률이 증가할수록 0%에서 40%까지의 범위에서는 증가하나 그 이상에서는 감소하는 경향을 보인다. 결론적으로 자갈-모래 혼합토의 반복거동은 자갈혼합량, 간극비, 상대밀도 그리고 압밀상태와 같은 요인에 의해 결정된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.53-62
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• 2006

최근 우리나라는 연약지반으로 구성된 서해안과 남해안의 해안매립지역에 도로, 신항 등 건설사업 진행시 수평하중이 말뚝두부에 작용할 경우, 지반은 부동의 상태에서 말뚝의 이동에 저항하여 작용하는 연약지반의 측방유동과 수동말뚝에 대한 문제점이 종종 논의되고 있다. 본 연구에서는 인천 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 부두 건설공사 과정에서 발생되는 측방유동에 따른 구조물 및 지반의 변형을 분석하기 위하여 현장계측을 실시하였고, 유한요소 해석 프로그램인 AFFIMEX Version 3.4를 이용하여 현장계측 결과와 비교분석하였다. 수치해석에 의한 변위 결과는 시공단계별로 초기응력상태, 말뚝항타, 모래치환, 사석층설치, 준설매립, 배수층설치, 상재하중재하, 상재하중재하 및 제하 후 방치 등으로 구분하여 구조물과 기초지반에 발생된 연직 및 측방 변위를 분석하였다. 현장계측과 수치해석 결과, 안벽호안의 침하량은 계측이 시작된 시점으로부터는 이미 많은 침하가 발생된 것으로 나타났으며, 계측일로부터는 준설매립에 의한 성토작업을 개시하는 시점에서 가장 많은 양의 침하가 발생되었고, 성토가 완료된 시점으로부터 침하량은 수렴하였다. 전체적으로 수치해석에 의한 결과치가 계측을 통한 결과치보다 크게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.237-251
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• 2013

본 연구는 변형률게이지와 열전대, 적외선 열화상카메라를 사용하여 선형절삭실험 동안 디스크커터의 축에 발생하는 축응력과 토크를 측정하고 디스크커터의 내부와 외부의 온도를 파악하고자 하였다. 실험결과, 축응력과 토크의 최대값은 각각 11.3 MPa, $171kN{\cdot}m$로 측정되었으며, 축응력과 토크는 회전력보다는 디스크커터의 연직력과 상관성이 높은 것으로 나타났다. 선형절삭실험 동안 열전대로 측정한 결과, 디스크커터의 온도변화는 $0.2^{\circ}C$ 이내로 나타났다. 그러나 수행된 각 선형절삭작업이 연속적으로 이루어진다고 가정한 다음, 디스크커터의 내부온도와 커터 링 표면의 온도변화를 추정한 결과, 커터간격이 70 mm인 경우에는 각각 $0.1^{\circ}C/m$, $0.15{\sim}0.17^{\circ}C/m$로 예상되었고 커터간격이 90 mm인 경우에는 각각 $0.09^{\circ}C/m$, $0.13{\sim}0.23^{\circ}C/m$로 추정되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.45-54
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• 1999

지진의 연직성분에 의해 유발된 해진시 단일개단말뚝의 거동에 관한 이전의 연구들에서 단일개단말뚝의 지지력은 완전히 감소되었으며 관내토의 폐색도 완전히 파괴된 것으로 밝혀졌다 그러나 개단말뚝이더라도 말뚝의 관입길이가 길 경우 해진에 대하여 말뚝이 안정성을 유지할수 있고 개단강관말뚝일 경우에는 비교적 관입깊이가 짧을 경우에도 해진에 대하여 안정성을 유지할 수있을 것으로 예상된었다 본 연구에서는 초세립질 포화모래지반을 담고 잇는 소형압력토조에 단일개단말뚝 2개 또는 4개의 개단무리말뚝을 관입길이 7-40m로 모델링하여 관입시켰으며 각각의 말뚝에 대하여 압축정재하시험을 실시한후 극한지지력의 약 95%의 압축하중을 재하시킨 상태에서 해진의 진동을 작용시키면서 지지력의 감소를 확인하였고 해진 작용후의 각각의 말뚝에 대하여 압축정재하시험을 실시하였다. 해진시 천해에 설치된 단일개단말뚝과 군말뚝의 지지력은 감소되지 않았다 그러나 심해에 설치된 말뚝의 안정성은 말뚝의 지중관입 깊이에 좌우되었다 즉 27m이상 관입된 단일개단말뚝의 지지력은 안정하였으며 13m이상 관입된 2개 및 4개 군말뚝은 안정하였다 그런 7m 관입된 2개 군말뚝은 파괴되었으며 7m 관입된 4개 군말뚝의 지지력은 15%만큰 저감되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.35-45
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• 2014

사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.880-894
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• 2010

고속철도교의 기초로 많이 사용되고 있는 매입말뚝에서 천공으로 이완된 지반과 말뚝 사이의 충전재로서 기존 포틀랜드 시멘트계는 쏘일시멘트 강도가 낮고 시멘트 용출로 인한 지하수 오염, 희석 및 일수현상으로 인한 지표부 지반의 이완, 수평 저항성의 감소 및 내구성의 저하, 하중분담효과의 저하 등 안정성 확보 문제와 환경오염 문제를 내포하고 있었다. 특히, 고속철도교의 경우 열차진동, 급정거시 충격수평력 작용, 지진 등 일반 구조물 기초와는 달리 다양한 측면에서 안정성 확보가 필요하며, 기초 시공 분야도 저탄소 녹색성장이라는 친환경 기조의 시대적 요구사항을 고려해야 하는 실정이다. 더불어 경제성 및 공기 단축 등 시공성 확보까지 가능한 새로운 미래형 친환경 기초공법의 개발이 필수적이다. 따라서 기존 공법의 내구성 및 내진성, 내수평성을 개선하고, 환경오염을 최소화 할 수 있도록 새로운 충전재료의 개발과, 시공방법의 개선을 통해 구조적 안전성과 환경적 저해요소를 최소화하기 위한 다양한 시험 및 기초연구를 실시하였다, 이를 위해 수중불분리성과 고유동성, 고점성, 고침투성, 조강성 등을 동시에 가지는 신개념의 고성능 다기능의 충전재를 활용하여 기존의 시멘트계 충전재와의 적용성 비교시험을 실시하였다. 그 결과 기존 매입말뚝 공법 및 마이크로 파일 기초에 적용하였을 경우 연직지지력, 수평저항력 등 많은 측면에서 뛰어난 적용성을 보이고 있어 향후 다양한 추가 연구를 통해 새로운 친환경 기초로의 개발도 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권9호
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• pp.5-12
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• 2016

본 연구에서는 점성토와 사질토 지반에 관입된 해상풍력 석션파일의 수직도 제어를 모사하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 석션파일은 연직방향으로부터 $1^{\circ}$ 기울어져 지반에 관입된 상태로 3차원으로 모델링 했다. 수직도 제어를 위해 석션파일 내부를 3개의 격실로 분리하고 그 중 한 격실의 상부슬래브 무게중심에 하중을 재하시켜 석션파일을 원위치 시키도록 모사했다. 수치해석 결과로부터 석션파일을 원위치 시키는데 필요한 소요 석션압을 경사도에 따라 구했으며, 원위치 시켰을 때 발생하는 석션파일 콘크리트 스커트의 최대/최소 주응력과 강재 내부격벽의 Mises 응력을 검토했다. 경사진 석션파일을 원위치 시키기 위해 필요한 소요 석션압은 점성토에서 약 410kPa, 사질토에서 약 1,800kPa로 나타났으며, 석션파일 스커트와 내부격벽에 발생하는 응력도 사질토에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.37-45
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• 2014

해상 기초구조물은 수평하중에 지배적인 영향을 받으며, 세굴 발생으로 인한 모노파일의 근입깊이 및 지반강성의 감소는 구조물의 안정성을 저하시키게 된다. 본 연구의 목적은 전기비저항 모니터링 기법을 이용하여 기초구조물의 연직 세굴심도를 평가하고, 전단파 토모그래피를 통해 지반강성의 공간적 분포 및 변화양상을 파악하는 것이다. 해상 기초구조물에서의 세굴현상을 모사하기 위하여 하단이 고정된 모형 모노파일을 중앙에 위치시킨 후 모래 및 시멘트를 이용하여 모형 지반을 조성하였다. 전기비저항을 측정하기 위하여 모형 모노파일에 수평 및 수직배열로 구분하여 전극쌍을 설치하였으며, 전단파 측정을 위해서 사각형 프레임에 벤더 엘리먼트를 $7{\times}7$로 배열하였다. 세굴도 변화에 따라 위치별 전기비저항과 전단파 토모그래피 이미지를 측정하였다. 실내실험을 통해 세굴도 변화에 따른 위치별 전기비저항 변화와 전단파 토모그래피를 관찰하였고, 각 단계별 지반 변화양상을 파악하였다. 위치별 전기비저항의 변화를 통해 최대세굴심도 평가가 가능했으며, 전단파 토모그래피를 통해 세굴로 인한 지반의 전단강성 변화를 추정할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 전기비저항과 전단파 토모그래피는 세굴현상으로 인한 해상 기초구조물 주변의 지반특성을 모니터링하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 토지주택연구
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• 제2권2호
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• pp.163-170
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• 2011

개별진공압공법은 지반에 타설된 연직배수재에 진공압을 직접 가하여 간극수를 배출하여 일정한 전응력 상태에서 유효응력이 증가함에 따라 압밀을 촉진 시키는 공법이다. 연약지반 개량에 일반적으로 사용되는 공법인 성토재하공법(preloading)과는 다르게 성토하중이 필요로 하지 않기 때문에 성토재료의 확보 문제와 지반의 국부적인 전단파괴에 대해 이점을 가지고 있다. 또한 기존의 진공압밀 공법에서의 문제점인 펌프효율의 감소, 고가의 기밀시트에 소요되는 비용, 그리고 기밀시트의 잦은 파손의 문제 등을 직접적으로 배수재에 진공압을 가함으로서 개선시킨 공법이다. 그러나 개별진 공압공법은 직접 고압의 진공압을 직접 배수재에 가함으로써 배수재 주변의 투수계수가 감소하며 경화되는 영역(hardening zone)과 필터재료의 막힘현상(clogging)에 의해서 간극수의 배출이 줄어들게 되어 지반개량의 효율이 크게 감소하게 된다. 따라서 본 연구에서는 높은 지반개량 효과를 얻을 수 있는 진공압의 적용기간을 찾기 위해서 단계진공압(-20, -40, -60, -80KPa) 적용기간을 각각 다르게 적용하였다. 실험을 진행하는 동안 각 조건에 따라 개량 시간에 따른 침하량을 측정하였으며, 실험 종료 후 최종침하량, 함수비, 콘저항치를 측정하였다. 파악된 데이터를 비교/분석하여 개별진공압공법에 적합한 단계진공압 적용기간을 도출한 후 수치해석을 실시하여 제안된 단계진공압 적용에 따른 침하량을 예측하였다.