• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.73-83
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• 2005

최근 사용이 증대되고 있는 말뚝지지 전면기초(piled raft foundation) 개념의 기초 설계에서는 지지력을 증대시키기 위한 목적 보다는 주로 침하를 감소시킬 목적으로 말뚝이 사용된다. 콘크리트궤도가 연약한 지반에 설치되는 경우에는 일반적으로 지지력 측면에서의 문제는 없으나, 과도한 침하가 발생할 수 있다. 이 경우 소수의 소구경 말뚝을 궤도하부에 적절히 배치하여 설치하면 침하를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 예측된다. 본 논문에서는 말뚝 설치로 인한 콘크리트궤도의 침하감소 효과를 수치해석을 통해 평가하였다. 3차원 유한차분해석법을 이용하여 말뚝이 설치된 콘크리트궤도를 모델링 하였으며, 지반 강성과 말뚝 배치의 변화에 따른 침하량 감소 효과의 차이를 분석하였다. 해석 결과로 부터 말뚝설치를 통해 콘크리트궤도의 침하를 효과적으로 감소시킬 수 있는 것을 확인하였으며, 경제적인 설계를 위한 지반조건에 따른 합리적인 말뚝 열수와 간격을 제시하였다. 또한, 지반 조건과 말뚝 배치의 변화에 따른 말뚝의 하중분담 특성을 분석함으로써, 콘크리트궤도 하부에 설치된 말뚝의 지지 메커니즘을 파악하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.25-34
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• 2008

본 연구에서는 고속철도 궤도의 종류에 따른 허용침하량 분포 특성을 분석하기 위하여, 기존 경부 고속철도에 사용되었던 자갈도상 궤도와 시공예정인 콘크리트 궤도의 대표단면 및 지반 물성치를 바탕으로 철도 운행 시 레일상부에서 열차하중에 의해 발생되는 침하량을 3차원수치해석을 통해 분석하였다. 특히 콘크리트궤도의 경우에는 원지반의 물성 변화에 따른 침하량 결과를 토대로 말뚝지지전면기초(pile raft foundation) 보강 시 침하 감소 효과를 분석 정리하였다. 본 연구결과, 원지반이 점성토에서는 콘크리트 궤도와 자갈도상 궤도의 사용에 따라 침하량의 차이가 컸으나, 사질토 지반의 경우는 궤도별 침하량 차이가 상대적으로 작게 나타났다. 또한 콘크리트 궤도 단면의 침하량 저감을 위한 말뚝 전면기초 시공의 경우, 무보강 단면의 해석결과보다 지지력이 확보되어 침하량 감소가 나타났으며, 말뚝의 길이가 증가될수록 침하량 감소 효과가 뚜렷하게 나타났다. 하중형태의 경우는 기존 설계에 사용되었던 객차 하중에 의한 침하량보다 기관차 하중에 의한 침하량이 더 크게 발생하여 기관차 하중을 통한 궤도 설계를 할 경우 좀 더 안전측 설계가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.129-137
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• 2008

향후 국내 철도 건설에는 콘크리트궤도의 활발한 적용이 예상된다. 콘크리트궤도의 경우 기존의 자갈도상 궤도에 비해 침하로 인한 사용성 저하가 크고 그 복구가 어렵기 때문에, 침하에 대한 보다 엄격한 대처가 요구된다. 특히 반복되는 열차하중에 의해 발생하는 소성변형의 축적에 의한 장기 침하를 예측하는 것은 철도 궤도의 합리적인 설계와 유지관리를 위해 필수적이다. 세립토로 구성된 연약한 노반 위에 설치되어 과도한 누적소성침하가 예상되는 경우, 소수의 소구경 말뚝을 설치하면 침하를 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 예측된다. 본 논문은 경험식과 수치해석을 결합한 방법을 통해 말뚝 설치에 의한 누적소성침하량의 감소 효과를 평가하였다. 본 논문에서는 3차원 유한차분법을 이용하여 말뚝이 설치된 콘크리트궤도를 모델링하여 열차하중에 의해 발생하는 지중응력 상태를 파악하고, 산정된 응력 분포를 소성변형 예측을 위한 경험식에 적용함으로써 콘크리트궤도에서 발생하는 장기 소성침하를 예측하였다. 해석 결과의 분석출 통해 누적소성침하량의 감소 목적으로써 의 말뚝 설치 효과를 확인하였다. 또한 말뚝 설치개수 및 말뚝 배치에 따른 누적소성침하 감소 특성을 제시하고 누적소성침하 감소를 위한 효과적인 말뚝 배치를 제안하였다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2005년도 학술발표논문집
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• pp.336-342
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• 2005

본 연구에서는 조립토 다짐말뚝의 적용범위를 보다 연약한 지반에까지 폭넓게 활용하고자 하는 목적의 일환으로 등입도 콘크리트로 보강한 조립토 다짐말뚝공법의 적용가능성을 확인하였으며, 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 등입도 콘크리트에 대한 배합설계를 실시하고, 압축강도시험을 통한 강성 및 강도 특성의 규명과 변수위 투수시험을 통해 빈배합 콘크리트 공시체의 배수기능이 유지될 수 있음을 확인하였다. (2) 등입도 콘크리트에 대한 실내시험으로부터 도출된 강성 및 강도특성을 고려하고, 보강심도 및 치환율을 다향하게 가정한 조건하에서의 유한요소해석을 수행하여 각각의 조건에 따른 침하저감효과를 확인한 결과, 보강심도가 깊어지고 치환율이 커질수록 기존 조립도 다짐말뚝에 대한 침하억제효과가 커짐을 알 수 있었다. (3) 본 연구를 통해 등입도 콘크리트로 보강한 조립토 다짐말뚝의 적용가능성과 아울러 침하감소 효과를 파악하였으며, 기존 조립토 다짐말뚝의 침하량에 비해 보강심도, 치환율 등을 고려한 등입도 콘크리트로 보강된 조립토 다짐말뚝의 침하량이 억제되는 효과를 확인하였다. 향후에는 현장여건을 감안한 등입도 콘크리트의 다양한 배합비별 침하감소효과에 대한 규명과 함께 본 연구에서 제안된 공법의 현장적용성을 파악하기 위한 실물모형시험 또는 시험시공 등이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.51-56
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• 2000

조립토 piled raft 시스템은 상부 raft 기초 하부의 연약지반을 조립토 다짐말뚝으로 보강하여 침하를 감소시키고 또한 지지력 증대를 도모하는 효과적인 공법으로 사용되어 왔다. 본 연구에서는, 말뚝 사이의 상호작용 효과 및 말뚝과 raft의 상호작용 효과 등을 고려하고 또한 판이론(plate theory)을 토대로, raft와 기초지반 사이 접촉면에서 발생하는 지점별 불균등 침하량을 예측하기 위한 유한요소 해석기법을 제시하였다. 제시된 해석기법은 조립토 piled raft 시스템의 다양한 배치형태에 대해 지점별 침하량 예측이 가능하며, 제시된 기법의 적합성 확인을 위해 예측된 침하량을 기존 연구결과(김 등, 1999)와 비교 분석하였다. 이외에도 제시된 기법을 이용하여, 조립토 piled raft 시스템의 배치형태별 거동특성 분석이 이루어 졌으며, 또한 침하량 감소효과를 관련 설계변수와 연계하여 분석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.81-98
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• 1999

도심지 터널 건설에 있어서 중요한 고려 사항중 하나가 지상 건물에 대한 터널 굴착의 영향을 평가하는 문제이다. 일반적으로 터널 굴착에 의한 지표침하로 인접구조물이 영향을 받기도 하지만 기존 인접구조물이 터널 굴착에 따른 지표침하에 영향을 미치기도 한다. 이러한 터널 굴착에 의한 기존 인접구조물의 침하억제 효과와 구조물 손상 평가인자의 감소효과를 규명하기 위해서 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 터널 굴착에 기인한 지반침하가 인접구조물에 미치는 영향과 인접구조물이 지표침하에 미치는 영향을 규명하기 위해서 총 162개의 2차원 탄소성 유한요소 모델을 설정하고, 매개변수 변환연구를 수행하였다. 본 연구에서는 구조물의 폭과 구조물의 축강성 및 휨강성, 구조물의 위치, 터널 심도 등을 고려하였다. 그리고, 구조물과 지반침하의 상호작용을 표현하기 위해서 구조물의 손상평가 인자인 뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량 및 수평변형률 등의 변화를 관찰하였다. 한편, 지반의 강성과 구조물의 축, 휨강성을 대표할 수 있는 상대 강성비를 도입함으로써 터널 설계자가 활용할 수 있는 도표를 제시하였고, 구조물을 고려하지 않은 상태에서의 greenfield 지표침하 트라프를 수정할 수 있는 보정계수(modification factor) 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 구조물과 지표침하와의 상호 간섭효과에 의한 지표침하의 억제와 인접구조물 손상평가 인자들의 감소효과를 고려할 수 있도록 하기 위해서 설계 단계에서 보정계수를 활용한 인접구조물의 합리적인 손상평가방법을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.214-221
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• 2010

철도 선로에서 대표적인 취약개소로 분류하고 있는 터널-토공 접속구간은 하부 지지강성의 차이로 인하여 강성이 작은 구간에서 더 큰 침하가 발생하여 선로의 부등침하를 발생시켜 지속적인 유지보수 작업을 실시하여야 한다. 본 논문에서는 실제 현장구간의 터널-토공 접속구간에 대하여 도상자갈부에 설치된 일반 침목을 약 20m 대형침목으로 교체 후 윤중과 침목 침하량을 측정하여 개선효과를 비교하였다. 또한 수치해석을 이용하여 침목 크기와 간격 등을 변화시켜 레일압력, 도상 침하량 그리고 도상압력을 비교하였다. 현장계측과 수치해석결과 대형침목으로 교체한 경우 일반침목에 비해 윤중변동율과 침하량 등에서 약 10%의 개선효과가 있는 것 을 확인할 수 있었다. 또한 수치해석결과 대형침목의 경우 일반침목에 비해 레일저부압력, 침목침하량, 도상압력이 각각 9.3%, 4%, 14.5% 감소되었으며, 이중에서 도상압력이 가장 많이 감소되는 것을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.13-22
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• 2021

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교·분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.7-13
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• 2007

폐탄광 지역에 도로, 철도 등의 시설물이 건설되는 경우, 침하를 억지하기 위한 지반보강이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 보강공법을 적용한 경우에 대한 수치해석을 실시하여 적용공법별 지반보강효과를 평가하였다. 해석결과 채굴적 상부지반만을 보강하는 경우에는 보강효과가 작았으며, 채굴적을 충전하는 공법이 지반침하를 억지하는 효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 또한, 채굴적을 충전하여 지반을 보강하는 경우, 지반침하는 채굴적의 충전율에 따라 쌍곡선형태로 감소하는 것으로 나타났으며, 채굴적 충전율과 침하저감율 사이의 상관관계를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.789-799
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• 2019

교대, 통로박스 등 말뚝기초로 지지된 구조물에서는 침하가 거의 발생하지 않지만, 구조물 저면 하부에는 공동이 발생하게 된다. 이에 따른 문제점으로는 측면지반에서 공동으로 유출된 토사에 의해 구조물 측면 지반의 침하를 가속화하여 더 큰 침하가 발생하게 된다. 따라서 말뚝 기초로 지지된 구조물 하부의 공동 발생으로 인한 문제점을 예방하고자 구조물의 측면에 쉽게 설치가 가능한 토사유입차단판(soil Flow Protector; 이하 'FLP')이 개발되었다. 본 연구에서는 FLP의 침하감소 효과를 입증하고 최적 길이를 산정하고자 실내모형실험을 수행하였고, 그 결과 FLP의 설치함으로서 측면지반의 침하량이 감소하고 공동으로의 토사 유출을 방지하였고, FLP의 강성이 작으면 상부의 토압은 정지 또는 주동영역이 되어 안정성에 유리하지 않지만, 충분히 크면 상부의 토압은 수동영역이 되어 안정성에 유리하다. 또한 FLP의 강성이 작은 경우에는 일정 길이 비 이상에서는 오히려 감소하였으나, 큰 경우에는 설치길이가 증가할수록 침하량 감소에 효과적이다. 이에 따른 박스구조물 높이(H = 250 mm)에 대한 최적 길이 비는 연성 1.38, 강성 0.73으로 산정되었다.