• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.191-199
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• 2003

강성 옹벽에 작용하는 주동토압은 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과로 인하여 삼각형이 아닌 비선형의 분포형태를 보인다. 따라서 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과를 고려함으로써 평행이동하는 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 비선형 분포를 산정할 수 있는 새로운 토압산정식이 제안되었다. 본 논문에서는 $\phi$와 \delta$, 그리고 옹벽의 높이가 새로운 제안식에서 계산되는 토압의 크기와 분포형태에 미치는 영향을 알아보기 위하여 매개변수 분석을 수행하였다. 그리고 제안된 토압산정식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 새로운 제안식에서 얻어진 결과들이 기존의 시험결과 및 기존 제안식들의 결과들과 비교되었다. 예측치와 측정치의 비교를 통해서 새로운 토압산정식은 평행이동하는 강성 벽체에 작용하는 주동토압의 크기와 분포형태에 대하여 만족스런 결과를 주는 것으로 나타났다. 또한 새로운 토압산정식의 사용성을 높이기 위하여 수정 주동토압계수와 주동토압의 작용점 높이에 대한 간편한 설계도표가 제시되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.69-78
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• 2015

유한한 크기의 벽체에 주동변위가 발생하면 배면지반은 3차원 형태의 쐐기가 형성되고 벽체는 3차원 주동토압이 작용하게 된다. 기존 연구에서는 3차원 쐐기형상을 측정하거나 단일파괴체로 가정하여 3차원 주동토압의 합력을 산정하였다. 또한 이들 연구에서는 파괴형상과 3차원 주동토압의 크기 및 산정방법에 따라 서로 다른 결과가 도출되었다. 본 연구에서는 모형실험을 통해 벽체의 크기를 폭(w)과 높이(h) 비인 종횡비(h/w)로 나타내고, 이에 따른 3차원 주동토압의 크기와 분포를 측정하고 기존 3차원 토압연구 결과와 비교하였다. 연구결과 한계상태 벽체변위(s)는 벽체높이(h)의 약 0.12% 크기일 때 발생하였고, 합력의 크기는 Karstedt(1982)와 유사하였다. 벽체의 주동토압분포는 종횡비(h/w)가 1.2이상일 때에는 상부와 하부는 상대적으로 작고, 지표 하부 0.50~0.55h지점에서 가장 큰 포물선 형태로 나타났다. 종횡비(h/w) 0.2~2.7 범위에서 3차원 주동토압의 크기를, 고전토압이론을 이용하여 계산한 2차원 주동토압과 비교하여 종횡비(h/w)에 따른 2차원 토압 대비 3차원 주동토압 감소계수(${\alpha}$)를 구할 수 있는 도표로 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.181-189
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• 2003

일반적으로 강성 옹벽에 작용하는 주동토압은 Rankine이나 Coulomb의 토압이론에 의하여 계산되며, 이들 이론에서는 옹벽에 작용하는 주동토압이 삼각형으로 분포한다고 가정한다. 그러나 많은 실험결과들은 벽면이 거친 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 Rankine과 Coulomb 이론에서 사용된 가정과는 달리 비선형으로 분포한다는 것을 보이고 있다. 그리고 이러한 비선형의 토압분포는 옹벽의 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과 때문으로 알려져 있다. 몇몇 연구자들은 강성벽체의 뒷채움재에 발생하는 아칭효과를 고려한 주동토압 산정식을 제안하였다. 그러나 이들 제안식들은 몇가지 점에서 문제점을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 평행이동하는 강성벽체에 작용하는 주동토압의 크기와 비선형 분포를 정확히 예측할 수 있는 새로운 토압산정식을 제안하였으며, 이 제안식에서는 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과의 영향이 고려되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.63-72
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• 2006

일반적으로 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 Coulomb의 토압이론에 의해 산정 되어왔다. 그러나 많은 시험결과에 따르면 벽면이 거친 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 비선형으로 분포하며, 이러한 비선형의 토압분포는 벽체가 변위를 일으킬 때 벽체와 뒷채움재간의 마찰에 의해 뒷채움재에서 유발되는 아칭효과 때문에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 현재까지 아칭효과를 고려해서 강성 벽체에 작용하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식들이 다양한 형태로 제안되었다. 그러나 이들 토압산정식은 뒷채움재가 균질한 경우에만 적용할 수 있는 것들로, 항만구조물에 사용되는 케이슨과 같이 배면이 사석과 모래로 뒷채움된 경우에는 적용이 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 비선형으로 분포하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였으며, 제안식을 도출하는 과정에서 사석과 모래의 단위중량과 내부마찰각의 영향이 모두 고려되었다.

• 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.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.75-86
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• 1996

현재 옹벽해석에 사용되는 Rankine이나 Coulomb의 토압산정방법은 벽체 뒤의 토사가 파괴상태에 도달하였다는 가정조건에 근거하고 있으며, 이를 위해서는 충분한 횡방향 변위가 발생하여야 한다. 최근의 현장시험 등을 통한 많은 연구에서는 옹벽에 작용하는 수평주동토압이 Rankine이나 Coulomb의 토압보다 크게 나타나고 있음을 보여주고 있으며, 이는 발생 수평변위량과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Drucker Prayer의 지반구성모델을 이용한 유한요소해석을 통하여 캔틸레버식 옹벽의 벽체 지주와 가상배면에 작용하는 수평주동토압을 발생변위와 함께 분석하였으며, 아울러 경사진 뒤채움이 수평주동토압에 미치는 영향도 검토하였다. 그 결과 옹벽에 작용하는 수평주동 토압은 발생변위와 밀접한 관계가 있으며, Rankine과 Coulomb의 방법은 작용수평주동토압을 과소평가하고, 경사진 뒤채움의 수평주동토압증가효과도 과소평가함을 확인하였다. 그리고 본 해석결과를 토대로 수평주동토압을 간편하게 산출할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.765-776
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• 2016

본 연구에서는 철도 교대를 위한 표준단면을 선정하고, 선정된 단면에 대하여 토압산정방법과 내부마찰각에 따른 직배면과 가상배면에 작용하는 주동토압을 비교 분석하였다. 또한, 기존토압과 개량시행쐐기법의 토압을 이용하여 내부마찰각에 따른 교대의 외적 안정성, 부재력 및 경제성을 분석하였다. 본 연구로부터 가상배면에서의 주동토압은 직배면에서의 주동토압보다 크며, 내부마찰각이 증가함에 따라 감소한다는 것을 알 수 있었다. 기존토압(Rankine, Coulomb, 시행쐐기법) 및 개량토압(개량시행쐐기법) 모두 내부마찰각이 증가함에 따라 부재력은 크게 감소하였고, 경제성은 향상되는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.181-191
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• 2004

옹벽의 벽면이 거친 경우에 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 분포형태는 뒷채움재의 내부마찰각과 옹벽의 벽면마찰각 뿐만 아니라 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과와 파괴면의 형상에도 영향을 받는다. 따라서 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 비선형의 분포형태를 정확히 산정하기 위해서는 토압 산정 시 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과와 실제적인 파괴면의 형상을 고려해야 한다. 본 연구에서는 강성옹벽이 옹벽의 정점을 중심으로 회전하는 경우에 대하여 뒷채움재에서의 아칭효과와 실제적인 비선형의 파괴면 형상을 고려함으로써 비선형의 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였다. 그리고 제안식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 제안식으로부터 얻어진 예측치들을 기존의 모형시험 결과들과 비교한 결과 제안식은 만족스런 토압 예측치를 제공하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.29-39
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• 2006

동반 논문(백규호, 2006)에서 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 모래와 사석의 내부마찰각과 단위중량의 차이는 물론 사석의 뒷채움 경사각 변화와 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과까지 고려해서 비선형의 주동토압을 산정 할 수 있는 토압산정식이 제안되었다. 본 연구에서는 새로 제안된 토압산정식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 뒷채움재가 균질하고 벽체가 거친 경우에 대한 제안식의 결과는 백규호(2003a)의 제안식과 비교하였고, 뒷채움재가 균질하고 벽체가 매끄러운 경우에 대한 제안식의 결과는 Rankine의 토압이론과 비교되었다. 그리고 매개변수 분석을 통해서 사석과 모래의 내부마찰각과 단위중량, 케이슨의 벽면마찰각, 사석의 뒷채움 경사각 변화가 케이슨에 작용하는 주동토압에 미치는 영향을 조사하였으며, 매개변수 분석 결과에 근거해서 케이슨에 작용하는 주동토압을 최소화할 수 있는 뒷채움 시공법이 제안되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.193-203
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• 2004

표면이 거친 강성옹벽의 경우 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과로 인해 옹벽에는 비선형의 토압분포가 작용하며, 아칭효과가 비선형의 토압분포에 미치는 영향은 옹벽의 변위 형태에 따라 달라진다. 따라서 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 비선형의 토압분포를 정확하게 산정하기 위해서는 옹벽의 변위형태에 따라 달라지는 뒷채움재에 서 발생하는 실제적 인 파괴면 형상과 아칭효과를 고려해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 강성옹벽이 저점을 중심으로 회전하는 경우에 뒷채움재에서의 아칭효과와 비선형의 파괴면 형상을 고려함으로써 비선형의 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였다. 이 과정에서 토압산정식이 수학적으로 복잡해지는 것을 피하기 위하여 뒷채움재에서 발생하는 비선형의 파괴면 형상은 4개의 직선으로 구성되는 가상의 파괴면으로 대체하였다. 그리고 제안식으로부터 구한 예측치를 기존의 모형시험 결과와 비교한 결과 제안식은 만족스런 토압 예측치를 제공하는 것으로 나타났다.