• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.480-488
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• 2016

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.495-512
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• 2022

본 연구에서는 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 보강공법에 대해 검토하였다. 병설터널의 문제점을 보완할 수 있는 보강법들은 다양하지만 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 공법이 현장적용성, 안정성, 경제성에서 우수하다고 판단됨에 따라 실질적인 거동 메커니즘의 이론적 검토 및 수치해석적 검토가 필요하기 때문에 축소모형 실험을 진행하였다. 축소모형 실험은 PC강연선 + 강관보강 그라우팅 + 프리스트레스(Case 1), PC강연선 + 강관보강 그라우팅(Case 2), 무보강(Case 3)으로 나누어 필라부의 변위와 벽체에 가해지는 토압을 측정하였다. 실험을 통하여 여러 공법 중 PC강연선 + 강관보강 그라우팅 + 프리스트레스 공법은 가장 우수한 보강공법임을 확인하였고 추후 현장실험을 통해 이를 검증하고 보완해 나간다면 현재 적용되는 보강공법보다 변위 제어 및 부재력 측면에서 우수한 결과를 도출해 낼 수 있을 것이라 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.15-27
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• 2019

본 연구는 2017년 11월 15일에 발생한 규모 5.4의 포항지진을 대상으로 영일만항 안벽 및 배면에서 발생한 피해의 메커니즘을 규명하는 것이 목적이다. 현장조사 등에 의해 영일만항은 케이슨이 5cm~15cm 정도의 수평변위가 발생하였고, 뒤채움 지반에서는 10cm 이상의 침하가 발생하였다. 이에 대한 원인을 규명하기 위해 2차원 유효응력해석을 수행하였다. 입력 지진하중은 포항구항의 기반암에서 계측된 지진가속도($3.25m/s^2$)를 이용하였다. 수치해석 결과 배후지의 뒤채움 지반내 국부적으로 과잉간극수압이 증가하여 유효응력이 감소한 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 케이슨의 경우 수평방향으로 약 14cm의 변위가 발생하였고, 3cm 정도 침하하였다. 뒤채움 지반의 경우 6cm~9cm 정도 침하한 것으로 나타났다. 이는 현장조사와도 유사한 결과임이 밝혀졌다. 또한, 뒤채움 지반내 유효응력 경로 및 응력-변형률 거동으로부터 반복적 하중에 의해 지반이 Mohr-Coulomb의 파괴선에 근접하는 것으로 나타났고, 이는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 소실에 의한 지지력의 감소로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.477-482
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• 2022

분기기 궤도구조는 매우 복잡한 구조와 다양한 구성품으로 구성되어 일반 궤도보다 유지관리가 어렵고 보다 상세한 관리기준이 필요한 철도시설물이다. 본 연구의 목적은 공용중인 도시철도 선로와 인접한 굴착공사에 따른 지상부 분기기 궤도구조의 변형에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 인접굴착 시공단계별 수치해석을 바탕으로 지상구간에 부설된 분기기 궤도선형을 고려한 주요위치별 궤도변형을 분석하였으며 이를 궤도틀림 기준과 비교하여 안전성을 확인하였다. 분석결과, 지상 분기기 궤도변형에 영향을 미치는 주요 시공단계는 굴착 최종 단계로 나타났으며, 면(고저)틀림인 연직변위가 상대적으로 크게 발생하였으나, 전체적으로는 수평방향의 변형이 지배적인 것으로 분석되었다. 이는 굴착 현장이 분기기 측면에 위치하는 측방굴착의 영향인 것으로 판단된다. 또한 분기기 주요위치별 변형량이 상이하고 굴착현장과의 이격거리에 따른 위치별 궤도변형의 편차가 발생하여 평면성틀림이 발생될 소지가 있을 것으로 분석되었다. 따라서 현재 발생된 궤도틀림을 바탕으로 인접굴착에 따른 추가적인 변위를 포함한 실 운행선 분기기 궤도구조의 궤도변형을 주요변형 특성이 발생되는 위치별로 중요도를 구분하여 별도의 관리가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.35-46
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• 2009

압력식 쏘일네일링 공법은 지반에 네일을 삽입한 후 압력그라우팅을 수행하여 지반과 그라우팅 사이의 인발저항력 증가를 활용한 공법으로 원지반의 강도를 최대한 활용한 공법이다. 최근들어, 쏘일네일링 공법은 절취사면 보강이나 도심지 터파기 및 흙막이 구조물, 옹벽 보강 등 사면안정에 많이 시용된다. 하지만 압력식 쏘일네일링 공법은 그라우팅을 가압하여 주입함에 띠라 주입 시와 주입 후의 지반응력의 변화 양상에 매우 복잡하다. 따라서 압력식 쏘일네일링 공법에 의한 인발저항력의 증가양상을 파악하기가 매우 어렵기 때문에 대부분 경험적인 설계가 이루어 지고 있는 실정이다. 본 연구는 압력식 쏘일네일링 공법의 인발저항력의 증가를 이론적으로 규명하고 실내 및 현장 시힘을 바탕으로 비교하여 인발저항력을 예측히는데 그 목적이 있다. 본 논문에서는 인발저항력의 증가에 영향을 미치는 요소를 공벽에 작용히는 평균연직응력과 인발마찰계수의 증가로 규명하였다. 실내시험을 통해서 측정된 반경방향 변위를 본 논문에서 제안한 공팽창이론에 적용하여 팽창각을 산정하였다. 팽창각이 감소함에 따라 반경방향변위는 증가하고 주입압이 증가함에 따라 팽창각이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 현장인발시험을 통해서 측정한 인발저항력이 제안된 인발저항력과 거의 통일한 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.93-100
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• 2006

연직배수공법이 적용된 연약지반 상 성토 시 발생할 수 있는 지반의 측방유동에 대한 평가기법을 마련하기 위하여, 세 개 현장의 56개 지점에서 수행한 현장계측 자료를 분석하였다. 계측결과 분석을 통해 지반의 측방유동 가능성에 대한 평가 방안이 마련되었다. 무처리 연약지반에 대하여 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 무차원계수 R을 연직배수 공법으로 개량된 연약지반에 적용하기 위해서는 성토체 선단부 직하의 최대지중수평변위를 활용하는 것이 바람직하고, 연약지반 두께와 성토폭의 비(H/B)가 $0.05 {\sim}1.15$인 경우, 사면안전율이 $1.2{\sim}1.4$이면 지반의 측방변위량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 최대로 성토할 수 있는 높이와 비배수전단강도의 관계를 나타낸 Tschebotarioff(1973)의 방법을 이용하면, 연약지반의 측방유동 가능성을 간편하게 평가할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.295-306
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• 2010

암석과는 달리 절리암반은 변형률 의존적 변형특성(탄성계수 및 감쇠비)을 나타낸다. 탄성파를 이용한 현장실험을 통해 미소변형률 수준에서 암반의 최대탄성계수를 얻을 수 있으며 이를 내진 설계에 반영하고 있으나, 미소 변형률 이상의 중변형률($10^{-4}{\sim}0.5%$) 영역의 동적거동에 대한 실험적인 규명과 이에 대한 수치적 적용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 변형률 의존적 전단탄성계수 및 감쇠비의 비선형 거동 특성을 반영하여 동적해석을 수행할 수 있는 FLAC3D 해석 모듈을 개발하였다. 리커 웨이브의 파동 변화를 분석하여 개발된 모듈에 대한 검증을 수행하였다. 절리 암반의 탄성파 전파특성과 동적 거동특성을 모사할 수 있는 절리암반 공진주 시험장비를 통하여 현장에서 채취한 절리암반의 변형률 의존적 전단탄성 계수의 감쇠 특성과 감쇠비의 증폭 특성을 획득하였다. 개발된 비선형 해석 모듈에 실험으로부터 획득된 거동 특성을 반영하여 수직구와 사갱의 접속부에 대한 내진 안정성 평가를 수행하였다. 내진해석 결과, 비선형 해석이 선형 해석보다 더 큰 연직변위와 수평변위 결과를 나타냈다. 라이닝의 휨압축응력은 수직구과 사갱의 접속부에서 집중되는 것으로 나타났으며 비선형해석의 경우 라이닝에 더 큰 휨압축응력이 발생되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 변형률 의존적 절리암반의 비선형 거동특성을 보다 깊이 있게 이해하고 해석 및 설계시 고려할 수 있을 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.227-235
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• 2014

변형계수는 터널 굴착 시 지반의 거동과 안정성을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 페그마타이트 지역 단층대에서 수평경사계를 이용하여 굴착 중에 측정된 천단변위를 적용하여 역해석을 수행하고 단층대의 변형계수를 산정하였다. 역해석으로 산정된 변형계수는 RMR과 변형계수의 상관성을 이용한 여러 연구자들의 제안식으로 구한 변형계수와 공내재하시험 결과와 비교 분석되었다. 역해석에 의해 산정된 변형계수는 연구자들의 제안식에 의한 변형계수와 상당한 차이를 보이며, 현장에서 실시한 공내재하시험의 결과와도 차이를 보인다. 또한 제안식 및 공내재하시험으로 결정된 변형계수를 적용하여 수치해석에서 도출된 최대 천단변위 역시 큰 차이를 보인다. 이러한 결과는 단층대와 같이 암질이 불량한 경우 RMR을 적용한 제안식으로 변형계수를 산출하는 것은 적절하지 못하며, 위험지반의 지질 및 지반특성을 충분히 반영하여 변형계수를 결정하여야 한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.127-137
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• 2018

쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.625-639
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• 2018

본 연구는 터널 갱구부의 복잡하고 다양한 지형조건과 공학적인 강도특성이 불량한 토사 및 풍화암이 깊은 심도로 분포하는 조건에 대하여 터널 굴착 중 안정성확보를 위하여 보강되는 보조공법의 보강방법에 관한 논문이다. 기존 터널 갱구부 보조공법(강관보강 그라우팅, Ø60.5 mm, Ø114.3 mm)은 장심도 수평시공이 곤란하여 중첩보강 조건으로 시공되고 있다. 근래, 고강성의 대구경 강관 및 수평방향 장심도(L = 30.0~50.0 m) 시공기술이 개발됨에 따라, 터널 갱구부의 지층 및 지반조건에서 보조공법의 보강방법에 대한 공학적인 검토를 수행하여 효과적인 보강방법의 평가가 필요한 상황이다. 따라서 터널 보조공법 무보강 조건, 기존 중첩보강 조건 및 수평보강 조건과 터널 갱구부의 지반조건을 매개변수로 하여 3차원 연속체 수치해석(Midas GTS NX 3D)을 수행하여 보강효과를 검토한 결과, 보조공법 수평보강조건이 변위(천단침하 및 내공변위) 및 지보재 응력이 가장 작게 발생됨에 따라, 보강효과가 가장 큰 것으로 검토되었다. 본 연구 결과를 토대로, 터널 갱구부 현장에 장심도 대구경 강관 수평보강 그라우팅을 설계 및 시공한 결과, 터널 갱구부 변위 및 지보재 응력은 허용값 이내에서 발생되어 충분한 안정성이 확보되는 것으로 검토되었다. 또한, 터널 갱구부의 지반굴착을 최소화함에 따라, 친환경적인 터널 갱구부 형성이 가능한 것으로 파악되었다.