• 한국철도학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.64-75
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• 2017

철도궤도 상부 흙노반은 궤광으로부터 전달된 열차하중을 지지하고 분산하는 기능을 갖는다. 성토체의 일반적인 흙노반은 흙재료를 다짐하여 조성하며 차량 반복하중에 의해 공용중 잔류침하가 발생하는 데 일정부분 기여한다. 흙노반의 잔류침하는 회복불가능한 영구변형이어서 궤도틀림 등 궤도 안전성을 크게 저하시킨다. 그럼에도 불구하고 현재까지 흙노반재료에 대한 역학적 시험을 바탕으로 합리적인 잔류침하 관리기준이 제시된 바 없다. 반면에 흙노반의 현장관리 및 판정기준은 강성평가 또는 현장들밀도시험에 의해서만 이루어지고 있어 불합리하다. 본 연구에서는 흙노반이 경험하는 전단응력비(${\tau}/{\tau}_f$)와 구속압(${\sigma}_3$)을 수치해석을 통해 구하고 이를 반영한 실내 흙노반 영구변형시험방법을 제시하였다. 제시된 시험방법을 이용하여 대표적인 철도건설현장 흙노반 재료로 만든 다짐시편에 대하여 반복삼축시험을 실시하였으며 이로부터 향후 잔류침하의 추정에 활용할 수 있는 기본 영구변형예측모델 모델계수를 구속압 및 전단응력비 수준별로 제시할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.5-13
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• 2004

기존의 흙을 사용하여 건설된 철도 노반은 반복적인 교통하중의 증가, 열차속도의 향상, 노반상으로의 지하수의 유입, 노반의 배수능력 저하 등의 이유로 인해 시간경과에 따라 쉽게 그 기능을 상실할 수 있다. 본 연구에서는 실대형시험과 수치해석을 수행함으로씨 철도노반으로서의 쇄석강화노반의 성능을 평가하였다. 쇄석강화노반의 탄$.$소성 연직변위는 모사열차하중의 재하횟수에 관계없이 일반 흙노반에 비해 작은 응답특성을 보였으며, 동일한 노반 부설두께에서는 노반반력계수의 증가에 따라 감소하며, 동일한 강성인 경우 노반 부설두께 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 하지만, 쇄석강화노반의 부설두께에 비해 노반의 강성이 궤도에 발생하는 전체 소성 연직변위에 더욱 큰 영향을 미치는 것으로 평가되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.204-212
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• 2016

국내 궤도 흙노반재료의 선정기준은 기초물성 값(입경, 200번체 통과량($P_{200}$), 4번체 통과량($P_4$), 균등계수($C_u$), 곡률계수($C_c$)등)을 이용하는 통일분류법에 의존하고 있으며, 선정된 궤도노반의 현장 다짐도는 들밀도 시험 및 반복평판재하시험 결과 $E_{v2}$에 의해 파악한다. 그러나 궤도노반의 변형 및 안정성에 미치는 가장 큰 영향요소는 강성(Stiffness)이므로, 노반재료의 분류특성은 기초물성 값 자체 보다는 다짐 후 변형계수를 활용하는 것이 보다 정확하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 궤도노반에 사용되는 국내 대표적인 흙 재료의 기초물성과 현장시험에 의한 변형계수($E_{v2}$, $E_{vd}$)와의 상관식을 도출하였다. 이와 같은 상관특성은 성능설계를 위한 국내 고유의 철도궤도용 전용흙분류기준수립을 위한 근거로 사용될 수 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.127-138
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• 2015

본 연구에서는 국내 철도 궤도하부 다져진 흙노반의 강성 평가를 위하여 Stokoe 방식의 고정단-자유단 중형 공진주 시험기(D=10cm, L=20cm)를 이용, 구속압 및 전단변형률 증가시 포화도(S)변화에 따른 전단탄성계수의 분포변화를 조사, 분석하였다. 분석결과 포화도가 증가할수록 최대전단탄성계수는 감소하고 정규화 전단탄성계수는 증가하는 경향을 보였다. 분석결과를 바탕으로 포화도(S)~전단탄성계수(S)~전단변형률(${\gamma}$) 사이의 고유한 감소 관계특성을 관찰할 수 있었다. 이러한 특성수립 가능성을 기반으로 향후 광범위한 추가시험을 통하여 예측모델을 수립하고 소정의 모델계수 값들을 획득할 수 있을 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.386-393
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• 2013

본 연구에서는 궤도 하부 노반상에서 다짐도 확인 및 강화노반 두께 결정을 위하여 사용되는 변형계수 $E_{v2}$ 측정방법의 적절성과 측정값의 유효성을 검토하였다. 이를 위하여 반복평판재하시험(RPBT)을 실시하고 평판직하부에서 발생하는 압축변형률을 파악하였다. 동일 흙노반재료에 대한 공진주시험으로부터 획득된 전단탄성계수감소곡선과 $E_{v2}$를 비교하였다. 실 현장 RPBT의 발생변형률 수준과 변형계수의 크기가 합리적인지를 분석하기 위하여 응력조건과 대표 평균변형률계수($I_z$) 보정에 의해 반복평판재하시험 변형계수($E_{v2}$)를 재평가하였다. PLAXIS 프로그램을 이용하여 깊이에 따른 변형률 영향계수($I_z$)를 재산정하여 반복평판재하시험 결과($E_{v2}$) 해석에 미치는 변형률 영향계수의 영향을 분석하였으며 ABAQUS를 이용하여 3D궤도구조에서 노반이 받는 변형률수준을 확인하였다. 궤도하부구조가 경험하는 변형률수준에서의 변형계수 $E_{v2}$를 획득하기 위해서는 노반의 비선형성을 구현할 수 있도록 현 반복평판재하시험의 하중단계를 세분화할 필요성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.53-62
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• 2015

동평판재하시험기(LWDT)는 궤도노반 등의 다짐강성 측정을 위하여 개발된 시험기이며 낙하추를 자유낙하시킬 때 가속도계를 이용하여 다짐표면의 처짐량을 측정, 반무한 탄성체로 가정된 노반의 동탄성계수를 결정한다. 본 연구에서는 LWDT시험기의 구성과 구동 메커니즘 및 동탄성계수 추출공식의 유효성을 상세히 분석하였다. 특히, 2층구조 노반 위에서 LWDT 시험시 상부층의 강성평가 유효깊이를 유한요소해석으로부터 결정하였다. 또한, LWDT 시험시 노반의 강성 차이를 고려하여 사용할 수 있는 동탄성계수 추출공식 수정계수를 제시하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1506-1512
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• 2010

산악지형이 많은 지역에서의 고속철도 건설에는 노선의 선형상의 이유로 터널구간이 많이 존재하며, 터널 건설로 발생하는 암버럭을 유용하기 위하여 노반 건설은 주로 암과 흙의 혼합성토로 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이암을 주암으로 하는 혼합토로 이루어진 고속철도 노반의 열차반복하중에 의한 침하특성을 분석하기 위하여 모형토조 실험을 수행하였다. 특히 강우 또는 지하수위 상승에 의한 노반의 포화도 증가가 열차 반복하중 작용 시 노반의 침하특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 초기 포화도 조건을 변화시키면서 실험을 수행하였다. 실험결과, 낮은 포화도 조건에서는 열차반복횟수가 증가할수록 침하가 어느 일정 값에 수렴하는 결과를 나타냈으나, 일정 수준 이상의 포화도 조건에서는 침하가 급격히 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 노반의 포화도를 일정수준 이하로 관리하는 것이 침하 예방에 중요한 요소임을 확인 할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.13-21
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• 2011

동절기와 해빙기의 기온차가 큰 지역에서는 일정 깊이까지 동결, 융해 작용이 반복적으로 발생하여 흙의 역학적 특성이 변화를 보이게 된다. 특히 세립분이 많은 흙인 경우 팽창과 수축을 통한 입자의 재배열 등으로 인하여 노반의 연약화가 많이 발생된다. 이러한 노반의 연약화는 지지력이 낮은 지반에서 반복하중이 재하 되었을 때 급격하게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 국내의 철도 노반재료로 사용되는 대표 토질 3가지를 대상으로 세립분의 함유량, 간극비의 영향 등을 고려하여 동결융해 반복횟수에 따른 직접전단 시험을 실시하여 그 감소량을 정량적으로 평가하였으며, 이를 통하여 세립분의 함유량과 함수비 조건, 동결융해 횟수 등을 고려할 수 있는 전단강도 저감 모델 식을 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.298-304
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• 2006

An active application of concrete track is being expected for the future constructions of Korean railroad. For the successful concrete track construction and design in earthwork areas, the roadbed behavior should be reasonably estimated using the proper analysis method. In this paper, behaviors of concrete track on the reinforced roadbed constructed with the standard stiffness and depth were estimated thorough numerical analyses and field measurements. A three dimensional finite difference method was employed to model the concrete tracks and subground. The settlement and vertical pressures caused by train load were estimated by the numerical method and compared with the field measurement results. The bearing characteristics of roadbed were presented and the proper method for the analysis of concrete track was proposed.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.433-441
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• 2011

한글초록은 기존선 고속화의 여러 대안 중 선로의 직 복선화 및 신선 건설에 의한 기존철도의 고속화는 시간단축 효과나 선로용량 증대의 폭은 크지만 막대한 투자 재원이 소요된다. 이에 비해 기존선을 그대로 사용하면서 속도를 향상하기 위해 선형개량 및 준고속 틸팅열차의 투입은 기존 인프라를 이용함으로서 보다 경제적이며 실용적이라는 장점이 있다. 하지만, 틸팅열차의 경우 기존열차와는 주행 메카니즘이 다르기 때문에 주행 안전성을 확보하기 위해서는 기존에 부설되어 있는 궤도노반의 성능평가가 선행되어야 한다. 또한 열차주행에 따라 발생하는 노반의 침하는 궤도틀림이나 열차의 탈선 등을 유발할 수 있으므로 틸팅열차 주행에 의해 발생하는 궤도 부담력에 따른 노반의 거동 특성을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 현장계측을 통해 틸팅열차의 기존선 주행속도별(120~180km/h) 주행안전성과 노반성능을 평가하였다. 모든 주행속도에서 탈선계수와 윤중감소율 허용한계치를 만족하였으며, 또한 노반성능 면에서는 기존 운행 고속열차(KTX)에 비하여 작은 노반응답(노반압력, 노반침하, 노반진동가속도)을 보였다. 이러한 계측 결과를 기반으로, 기존열차와 혼용 투입될 틸팅열차는 본 연구의 계측대상 노선과 동일한 성능수준의 궤도노반에서는 최고운영속도(180km/h)에서 안전한 주행이 가능할 것으로 판단된다.