• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.43-50
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• 2016

철도하중을 지지하고 있는 성토사면을 연직으로 굴착할 경우 철도노반의 안정성 확보를 위하여 보강이 필요하다. 본 연구에서는 사면굴착 후 전면 벽체를 형성하고, 통상적으로 사용되고 있는 쏘일네일링 시스템보다 짧으면서도 대구경인 봉상보강재를 적용하여 보강재의 길이, 수평 간격, 직경 및 설치 각도를 기준으로 총 15개 Case로 구분하여 각각에 대하여 조건별 안정성을 3차원 수치해석을 이용하여 검토하였다. 수치해석시 보강재와 주변 그라우팅과의 접촉면을 고려하기 위하여 그라우트재의 점착력과 강성 및 주면장을 고려하였다. 굴착심도 3m인 경우, 그라우트 직경 변화에 따른 변위해석 결과 보강재 직경이 커질수록 변위가 감소하나 직경 0.3m일 경우와 0.4m일 경우의 변위 차이가 미소하므로 경제성을 고려한다면 직경 0.3m가 가장 적합한 것으로 검토되었다. 보강재 조건별로 굴착 시 지표면 침하량과 벽체의 수평변위 및 보강재의 응력 및 경제성을 수치해석적으로 검토한 결과, 보강재 길이 3m, 직경 0.3m, 수평간격 1.5m, 경사각도 10도로 보강재를 배치하는 것이 최적의 조건으로 검토되었다. 또한 보강노반의 잠재적인 파괴면은 보강재 끝단에서 약 60도의 경사면으로 나타났으며, 철도하중 재하 시 보강재가 지표침하 및 벽체 수평변위를 안정적으로 억제하고 있는 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.37-46
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• 2001

무리말뚝의 하중지지능력에서 말뚝캡이 부담하는 비율을 파악하고 무리말뚝을 구성하는 개개 말뚝의 하중전이 특성을 알아보고자 재하시험을 수행하였다. 직경 92.5mm의 강관말뚝 24본(4개씩 6열)을 지표 아래 3m 깊이까지 근입 시컥 풍화암 상단에 말뚝선단이 위치하도록 하였다. 최대하중 320t을 지표면에 접촉되어 있는 $1.5\times2.3m$ 크기의 말뚝캡에 재하하였다. 최대 시험하중인 320t에서는 말뚝캡이 전체하중의 약 22%에 해당하는 하중을 분담하였다. 무리 말뚝 재하시험시 말뚝의 평균 극한지지력은 16.4t이며, 이 값은 말뚝캡을 타설하기 전에 무리말뚝의 모서리에 위치한 말뚝에 대하여 수행한 단말쪽 재하시험으로부터 구한 극한지지력보다 상당히 크게 나타났다. 변위장중첩 효과로 인하여 무리말뚝 중앙에 위치한 말뚝은 작은 하중이 작용하여도 외곽부의 말뚝과 같은 침하량을 기록한 것으로 나타났다. 무리말뚝에서는 주면마찰력의 분담율이 전 하중단계에서 약 60%로 일정하나 단말뚝 시험에서는 하중이 증가함에 따라 주면마찰력의 분담율이 82%에서 65%로 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.21-29
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• 2003

본 논문에서는 원심모형실험 결과와 국내.외 현장자료를 바탕으로 연약지반에 시공된 교대말뚝기초의 측방이동 발생 가능성을 판정할 수 있는 기준을 비교.검토하였다. 이를 위해 교대말뚝기초의 측방이동에 가장 중요한 영향을 미치는 변수로서 지반조건과 성토지반 시공속도를 선정하여 총 6 종류의 원심모형실험을 실시하였다. 본 실험에서는 점성토 지반의 과잉간극수압과 지표 침하량, 교대말뚝기초의 수평변위와 휨변형, 교대말뚝기초에 작용하는 측방유동압을 성토하중 재하단계와 성토 후 80% 이상 압밀이 진행된 단계에서 측정하였으며 그 결과를 토대로 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준을 분석하였다. 또한 원심모형실험 결과와 더불어 국내.외 현장자료를 조사 및 수집하여 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준으로 일본 도로공단에서 제시한 측방이동지수(F)와 한국도로공사에서 제시한 수정 I지수($M_I$)에 대하여 그 타당성을 검토하였다. 그 결과 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준으로 측방이동지수(F)는 0.03, 수정 I지수($M_I$)는 2.00으로 한계값을 수정하는 것이 타당한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.265-280
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• 2023

터널누수는 주변지반의 응력 및 간극수압을 변화시켜 터널 안정성 및 지반변형에 영향을 미칠 수 있는 결함요소이다. 장기간 또는 큰 규모의 누수발생은 터널 라이닝의 불안정성 및 지표침하와 같은 터널 구조물 및 주변지반 환경에 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 누수발생 시 터널의 구조 안정성 및 지반거동에 미치는 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 고려된 터널은 내부로 주변 지하수의 유입을 허용하지 않는 비배수 조건으로 가정하였고 터널 완공 후 라이닝에서 누수가 발생하는 것으로 설정하였다. 누수로 인한 터널 구조물 및 지반의 거동을 모사하기 위해 수리역학 연계해석이 수행되었으며 파이썬으로 개발된 TOUGH-FLAC 시뮬레이터가 사용되었다. 누수 발생량과 누수위치를 변화시켜 수치모사가 수행되었으며 수리역학 해석을 위한 연계항들이 복합거동 결과에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.105-116
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• 2010

지표면 침하량, 지반거동 그리고 터널변위에 대한 평가는 미고결 저토피 도심지터널의 설계에서 주요한 인자가 된다. 이와 같은 터널에서 굴착에 따른 변형 해석은 터널 측벽부에서 지표부까지 발달하는 전단대의 변형특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 소성항복이 시작된 후 최대 전단변형률증분과 함께 전단 탄성계수과 강도 정수의 저하를 고려할 수 있는 비선형 모델방법을 통하여 터널 변형거동에 끼치는 주요 설계인자의 효과에 대해 수치해석적 매개변수를 통해 분석하였다. 수치해석적 매개변수에 있어서 강도정수의 감소와 전단변형률의 증분, 초기지중응력, 점착력 그리고 숏크리트의 두께를 고려하여 수행하였다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.81-99
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• 2018

터널 굴착에 의한 다량의 지하수 배출 그리고 터널 굴착 작업은 지하수 고갈과 지반침하를 유발한다. 그러므로, 수리지질학적 방법 및 모델링에 의해서 터널 굴착과 관련하여 환경 영향을 평가하고 영향 저감대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이 연구는 야외조사, 수질분석, 추적자시험 그리고 지하수 모델링을 통하여 터널 굴착에 의한 저수지와 계곡수의 고갈을 밝히기 위한 것이다. 현장 수질분석 결과, 터널내 배출 지하수의 화학성분의 농도는 계곡수의 화학성분의 농도보다 약간 더 높다. 실내 수질분석 결과, 계곡수와 배출 지하수의 수질형은 둘 다 $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$형이다. 계곡의 주입지점과 터널 간의 1차 및 2차 추적자시험에 의하면 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 배출되며, 전기전도도는 1차시험에서는 $70{\mu}S/cm$ 그리고 2차 시험에서는 $40{\mu}S/cm$로 나타났다. 지하수 모델링에 의하면, 터널 굴착 시 터널내로의 지하수 배출량은 $4,942m^3$/일이며, 터널 완공 후 3년이 경과하면 지하수위는 원래 상태로 회복되는 것으로 산정된다. 입자추적 모델링에 의하면, 터널에 가장 가까운 입자는 주입 후 6시간 만에 그리고 가장 먼 입자는 9시간만에 터널에 도달하는 것으로 산정되었으며, 이 결과는 야외 추적자시험 결과와 비슷하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.871-885
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• 2017

최근 도심지 등에서 활용도가 높아지고 있는 얕은터널은 구조물에 인접하여 얕은 심도에 건설하므로 그 거동에 따른 주변지반 변위에 대한 연구는 아직 충분하지 않다. 특히, 얕은터널의 측벽에서 변위가 일어나면 주변지반의 이완형태 및 주변지반으로 전이되는 하중의 분포와 크기가 영향을 받을 수 있다. 그러나 지금까지 터널의 측벽변위에 관련된 연구는 많지 않고 그나마 터널과 주변지반을 평면변형률조건(plane strain state)으로 단순화하고 터널 전체의 안정이나 파괴메커니즘 규명에 대한 연구에 국한되어 있고, 터널 측벽일부의 변위에 따른 영향을 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 터널측벽의 변위가 터널 주변 횡방향 하중전이에 미치는 영향을 규명하였다. 이를 위하여 탄소봉으로 지반을 조성하고 알미늄으로 터널의 형상을 모형화하여 터널의 한쪽측벽에 수평으로 변위를 주어 토피(0.5D, 0.75D, 1.0D, 1.25D)를 변화시키면서 모형시험을 수행하였고, 일부 측벽의 파괴에 따른 주변지반의 하중전이 거동을 분석하였다. 연구 결과, 얕은터널에서 토피가 일정깊이(0.75D) 이상이면 토피고에 무관하게 일정한 형태로 터널 측벽파괴가 발생하였고 반대측벽에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 토피고가 일정깊이 이하일 경우에는 한쪽 측벽의 파괴가 반대쪽 측벽에까지 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 터널 굴착시 측벽변위가 예상변위량의 50% 발생하면, 터널 파괴는 75% 이상 진행되는 것을 발견하였다. 그러나, 지반조건에 따라 차이를 보일 수 있으므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.59-67
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• 2006

동일한 흙으로 조성된 모형지반에 대하여 1-g 모형실험과 원심모형실험을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 원형지반은 10m 두께의 수평하고 느슨한 포화 사질토 지반으로 가정하였다. 1-g 모형실험은 1/20 축소모형, 원심모형실험은 1/40 축소모형을 이용하였다. 원심모형실험의 경우 점성유체를 사용하여 동적시간에 대한 상사비와 과잉간극수압소산시간에 대한 상사비가 동일하도록 하였다. 원심모형실험의 계측결과는 원형지반의 거동으로 가정하였다. 그리고, 1-g모형실험에 정상상태개념 및 두 가지 시간상사비 등을 적용하여 원형지반의 거동을 모사하고자 하였다. 동일한 위치에서의 과잉간극수압, 지반가속도 그리고 지표 침하량 등을 계측하여 비교하였다. 실험결과 지반의 투수계수가 작아서 진동 중 과잉간극수압 소산의 영향이 작고, 소산시간상사비를 적절하게 결정하면 1-g 모형실험으로부터 원형지반의 과잉간극수압 거동을 모사할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.69-76
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• 2023

지반의 공동은 지반 침하를 야기하고 사고 발생 후에는 이를 보수하기 위해서도 많은 시간적및 경제적 손실이 발생한다. 본 연구에서는 적외선 카메라를 새로운 계측 수단으로 활용하여 지하 공동의 탐지 가능성을 실험적으로 평가하고자 하였다. 적외선 카메라로 정확한 온도를 평가하기 위해서는 물체에서 방출하는 에너지를 탐지해야 하며 이때 방사율 값이 필수적으로 이용된다. 현장 실험 시 적외선 카메라와 물체의 합리적인 거리를 평가하기 위하여 방사율을 고정하고 거리 변화에 따른 온도 값을 평가하였다. 이를 통해 현장 실험 조건을 구성하였다. 현장 실험의 동공은 5cm 직경의 PVC pipe 관으로 모사하였으며, 지표를 기준으로 5cm와 25cm에 인위적으로 매설하였다. 적외선 카메라는 오후 4시부터 다음날 오후 3시까지(총 23시간) 측정하였으며, 온도의 시계열 분포뿐만 아니라 단위 시간당 변화량인 cooling rate index 방법을 통해서도 분석하였다. 분석결과는 공동 위치에 따라 온도 변화 추세가 상이하게 나타났으며, 이를 통해 적외선 카메라로 지반 내부의 상태를 평가할 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.