• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.169-183
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• 2007

쇄석다짐말뚝으로 보강된 연약지반 상 기초지반의 침하특성과 하중분담효과를 구명하기 위하여 말뚝과 지반의 경계면 조건, 치환율, 형상비 및 상재하중 등을 고려하여 말뚝의 입력물성치 산정을 위한 현장재하시험과 수치해석을 수행하였고 본 연구의 해석결과와 비교, 검증하기 위하여 현장원형(prototype)시험을 진행 중에 있다. 아울러 기존의 SCP에 대한 탄성 하중전이 이론을 보정하여 수정식을 제안하였다. 해석결과 연성기초에 설치된 쇄석다짐말뚝의 경우 강성기초와는 다르게 경계면 조건에 따라 크게 영향을 받으며 침하특성은 자유변형률(free strain)로 인하여 말뚝은 감소하고 주변지반은 증가하는 경향을 보였으며 응력집중비는 말뚝 하부로 내려감에 따라 증가하였다. 또한 치환율과 형상비 증가에 따라 최대 응력집중비가 증가하나 어느 한계 이상에서는 수렴되었고 고치환율과 긴 말뚝에서는 상재하중 증가에 따른 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.41-49
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• 2004

본 연구에서는 네일 삽입을 위한 천공작업 후, 공벽유지가 어려운 사질토 지반에 비교적 유리하게 적용할 수 있는 자천공방식의 스파이럴 파이프 네일링(SPN, Spiral Pipe Nailing) 시스템을 소개하고, 네일의 인장력 및 강성을 고려하여 안정성 평가를 하기위해 길이비($R_L$) 및 정착비($R_B$)를 다양하게 변화시켜가면서 간편시행쐐기법을 이용하여 한계평형해석을 수행하였다. 또한 FDM 수치해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램을 사용하여, SPN 시스템 및 일반 쏘일네일링(GSN, General Soil Nailing) 시스템을 비교 평가하였다. 아울러 천공방법과 비트장착 등 SPN 시스템의 설계와 관련된 여러 인자에 대한 효과를 평가하기 위해, 6회의 변위제어방식 현장인발시험을 수행하였으며, 이를 토대로 SPN 시스템의 단기 인발거동특성을 평가해 보았다. 그 결과 SPN 시스템의 경우, GSN 시스템에 비해 강성, 인장강도 및 단위주면마찰력이 크게 발휘되므로, 전체안정성 측면에서 GSN 시스템에 비해 우수한 것으로 나타났다. 또한 강성을 고려한 간편시행쐐기법의 안정해석 결과를 살펴보면, 상용 한계평형해석 프로그램인 TALREN 97 프로그램의 안정해석 결과와 유사한 것으로 나타났다. 아울러 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램 수치해석 결과를 살펴보면, SPN 시스템에서 유발되는 횡방향 변위의 경우, GSN 시스템에 비해, 10% 정도 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.657-669
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• 2018

최근 복잡한 도심지 개발이 포화상태에 이르러 지하공간 개발에 많은 관심이 집중되고 있으며, 건물의 대형화 및 고층화로 지하공간의 활용도를 높이기 위해 대심도 굴착이 자주 발생하고 있다. 또한, 도심지 기존도로 하부로 지하철, 경전철 등이 건설되고 있어 대형건물 신축을 위한 흙막이 굴착 시 기존 지하구조물과 인접하여 주의를 요하는 사례가 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 모형시험을 통해 흙막이벽체 강성과 터널 이격거리에 따른 흙막이벽체의 거동특성 및 인접한 터널의 거동을 파악하고자 하였다. 연구 결과, 흙막이벽의 변형은 벽체의 강성이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 버팀대에 작용하는 축력도 벽체의 강성에 따라 다른 양상을 보였다. 흙막이벽체의 강성이 작은 경우(2 mm) 버팀대 축력이 최대가 되는 지점은 벽체의 0.3H 부근에서 나타났고, 흙막이벽체의 강성이 큰 경우(5 mm)에는 벽체의 0.7H 부근에서 버팀대 축력이 최대로 나타났다. 또한, 터널 내공변위는 흙막이벽체와의 이격거리가 가까울수록, 벽체의 강성이 작을수록 뚜렷하게 발생하였으며 내공변위가 우측하부로 집중되는 경향을 보였다. 지반굴착에 따른 지표침하량은 터널과 흙막이벽체의 이격거리가 가까울수록 지표침하 영향범위가 감소하는 경향을 보였으며 이는 터널의 강성이 영향을 미친것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권12호
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• pp.81-92
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• 2017

2013년 주택법 개정에 따라 최대 3개층까지 공동주택의 수직증축 리모델링 사업이 가능해졌다. 수직증축 리모델링은 추가하중으로 인한 구조 안전성 및 강화된 내진기준을 만족해야 하므로 기초보강을 필요로 하며, 말뚝 보강설계에서는 기존 말뚝과 보강 말뚝의 하중분담을 고려해야 한다. 말뚝의 하중분담을 계산하기 위해서는 말뚝의 수직 강성($K_v$)이 필요하지만, 20~30년 전에 설치된 PC 말뚝 강성에 대한 연구는 매우 미미한 실정이다. 본 논문에서는 1990년대 아파트 신축시 수행된 38건의 현장 말뚝재하 시험 결과를 검토하여, 직경 및 길이의 변화에 따른 PC말뚝의 강성을 분석하였다. 분석 결과 말뚝강성은 장경비(L/D)가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 현장 말뚝재하 시험결과를 도로교설계기준해설(2008) 및 한국철도시설공단 말뚝기초의 설계(2012)에서 제안하고 있는 말뚝강성 산정을 위한 계수 'a'와 비교하였다. 비교결과 10

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.27-38
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• 2009

본 연구에서는 조밀한 포화 사질토 지반과 느슨한 포화 사질토 지반에 근입된 모형말뚝을 대상으로 다양한 말뚝휨 강성과 입력 가속도 진폭, 그리고 입력 가속도 진동수 조건에서 1g 진동대 실험을 수행하였다. 그 결과로, 조밀한 포화 사질토 지반조건에 대해, 각 실험 p-y 곡선 상 최대 지반 반력이 나타나는 꼭지점들을 연결하여 등가정적해석에 적용할 수 있는 동적 p-y 중추곡선을 쌍곡선 함수로 나타내었으며, 중추곡선을 쌍곡선 함수로 나타내는데 필요한 초기 기울기($k_{ini}$)와 극한 저항력($p_u$)을 결정하기 위한 경험식을 마찰각과 구속압의 함수로 제안하였다. 제안한 동적 p-y 중추곡선의 적용성을 기존 문헌에 발표된 원심모형실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 실제 설계에 적용되고 있는 기존의 p-y 곡선들과도 비교, 분석하였다. 또한 느슨한 포화 사질토 지반조건에서, 진동 중 발생하는 과잉간극수압에 따라 지반 저항이 감소하는 정도를 나타내는 동적 지반 저항 감소 계수($S_F$)를 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.53-58
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• 2012

일반적으로 연약지반인 점성토 지반이나 느슨한 사질토 지반을 개량하기 위하여 모래다짐말뚝(SCP)공법 또는 쇄석다짐말뚝(GCP)공법이 쓰여지고 있다. 하지만 모래다짐공법은 모래의 수급부족과 모래채취로 인한 환경파괴와 같은 문제점이 있으며, 쇄석다짐공법은 쇄석다짐재료의 클로깅으로 인하여 배수재의 투수계수가 저하되는 문제점이 있다. 최근, 모래와 공학적 성질이 유사한 화력발전소 부산물인 저회를 모래의 대체 재료로 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 저회혼합다짐말뚝에 대한 기초적 연구로써 조립재료 및 치환율에 따른 조립재료 혼합다짐말뚝의 거동특성을 수치해석적으로 규명하였다. 특히, 말뚝중심부로부터 거리에 따른 침하저감비(SRR)를 산정하였다. 연구 결과는 다음과 같았다. 조립재료에 따른 혼합다짐말뚝의 침하저감비 변화값은 유사한 형태를 보였으며 치환율에 따라 복합지반의 강성이 증대하여 침하저감비는 감소하는 형태를 보였다. 특히, 치환율 20~40%의 범위에서는 일반적으로 침하저감비의 증가가 큰 것으로 나타났고, 치환율 40% 이상에서는 증가치가 서서히 감소하는것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 연약지반과 유사한 지반에 혼합다짐말뚝 적용 시 경제성을 고려하였을 때, 30~40%의 치환율이 적절할 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.15-23
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• 2006

모래다짐말뚝 및 쇄석말뚝 공법의 경우, 연약지반의 보강, 극한지지력의 증대 및 기초지반의 압밀을 가속화시키기 위한 목적으로 지난 수십 년간 폭넓게 적용되고 있다. 쇄석말뚝공법은 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 쇄석 등을 이용하여 다짐말뚝을 형성, 연약지반을 개량하는 공법이지만 횡방향 구속압력이 충분하게 발휘되지 않는 지반에서는 팽창파괴(bulging failure)에 대한 저항이 없어 적용이 불가능하게 된다. 따라서 본 연구에서는 쇄석말뚝의 활용도를 높이기 위해 팽창파괴 및 전단파괴 등을 방지하여 침하량을 상당부분 억제시킬 수 있는 고강도 지오그리드 보강 쇄석말뚝공법을 개발하였다. 본 공법 개발을 위해 삼축압축시험을 통하여 치환율 및 구속압력에 따른 일반적인 쇄석말뚝의 거동특성을 우선 살펴보았다. 아울러 유한요소 해석을 통한 3차원 수치해석을 시행하여 지오그리드의 종류 및 지오그리드 보강심도변화에 따른 지오그리드 보강 쇄석말뚝공법의 거동특성 및 침하저감효과를 평가함으로써 지오그리드 보강 쇄석말뚝의 적용성을 평가해 보았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-28
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• 2009

지반-말뚝-구조의 상호작용을 정밀하게 해석하기 위해서는 토층, 말뚝 그리고 구조물의 적절한 묘사가 필요하다. 일반적으로 사용하는 유한요소해석의 경우에는 지반이나 구조물의 물성이 바뀌는 경계를 따라서 요소의 경계가 정해지게 된다. 그러나 실제로는 토층 단면과 말뚝의 형상이 매우 복잡하여 요소의 배열이 매우 어려운 작업이 될 수 있다. 이 어려움을 해결하기 위하여, 이 논문에서는 불연속선의 위치에 관계없이 규칙적인 요소를 사용하여 쉽게 적분을 가능하게 하는 다른 적분 방법을 채택하였다. 이 방법을 적용함으로 써 요소는 매우 빠르고 규칙적인 강성 매트릭스를 만든다. 구조물 응답에 대한 토층과 말뚝의 영향을 조사하였고, 예를 통하여 본 방법의 유효성을 보였다. 탄성 말뚝의 사용으로 20% 대의 가속도 감소 효과를 얻었고 지반 층의 모양에 따라 그 영향이 변하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.41-54
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• 2009

본 연구는 터파기 형태의 건설공사에서 레이커나 지반앵커 등의 추가적인 버팀이 필요 없는 2열 H-파일을 이용한 자립식 흙막이(SSR) 공법에 대한 것이다. SSR 공법은 사면파괴 방지용 억지말뚝의 역할을 하는 후열말뚝으로 1차적인 토압을 감소시켜 흙막이 벽체의 토압을 분담하고 억지말뚝과 흙막이 벽체의 일체화를 통해 흙막이 벽체의 강성을 증대시킴으로써 레이커나 지반앵커 등의 지보재가 필요 없이 지반굴착을 수행할 수 있는 자립식 흙막이 공법이다. 본 연구에서는 SSR 공법에 대한 실내모형실험 결과를 통하여 굴착에 따른 지반 및 흙막이 구조체의 변협과 토압특성을 분석하였으며, 여러 현장적용 사례와 계측결과를 통하여 굴착방법에 따른 흙막이 가시설의 실제 변형 특성 및 공법의 적용성을 평가하였다. 평가결과, 발생변위가 모두 계측 허용치 이내에서 만족하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.61-70
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• 2020

동적 원심모형실험에서 사용되는 등가전단보(Equivalent Shear Beam, ESB) 토조는 모형지반과 토조 사이 발생할 수 있는 경계효과를 최소화함으로써 지진 시 실제 지반의 운동을 효과적으로 모사할 수 있다. KAIST에서 사용하는 등가전단보 토조는 성능이 검증된 바 있다(Lee 등, 2013). 그러나 토조의 노후화로 고유주기 및 동적 특성의 재검증이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 동적 원심모형실험을 통해 등가전단보 토조의 동적 특성을 재평가하였다. 등가전단보 토조 자체의 고유주기를 산정하여 Lee 등(2013)의 결과와 비교 분석하였으며, 모래가 채워진 등가전단보 토조의 경계효과를 평가하였다. 실험 결과, 등가전단보 토조는 토조 자체의 강성 증가로 인해 토조 자체의 고유주기가 감소하였으나, 모래가 채워진 등가전단보 토조 벽체의 지진 시 시간 이력과 주파수 특성은 지반의 거동과 유사하였다. 또한, 등가전단보 토조에 조성한 모형지반과 수치해석을 통해 도출한 지반의 동적 응답도 유사하게 나타났다. 이를 통해 등가전단보 토조 자체의 고유주기 감소로 인한 지진 시 지반과 토조의 경계효과는 크지 않음을 알 수 있었다.