• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.17-26
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• 2023

강연선의 손상 및 파단위험에 대하여 적극적으로 대처하기 위해서는 기존의 사후 유지관리 체계만으로는 한계가 있으며 시설물의 내구성, 안전성 저하를 정량적으로 평가 및 예측하고 시설물의 자산가치를 고려한 합리적인 유지관리 체계의 구축이 요구된다. 따라서 가설앵커에 큰 결함이 발생하기 전 사전조치가 이루어지도록 하는 선제적 유지관리 방안을 고려해볼 가치가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 선제적 과긴장 공법을 고안하여 설계 및 현장시험을 통해 그 효과를 검토하고 신뢰성 기반 최적화 설계를 수행하여 저항계수를 산정하였다. 이때 과긴장 앵커의 흙막이 가시설 지지효과는 강연선 파단전 유효긴장력에 대한 강연선 파단후 잔존긴장력의 비를 이용하여 평가하였으며 저항계수는 각 확률변수에 대한 최적해를 Excel solver를 이용하여 구하고 이를 한계상태식에 적용하여 산정하였다. 연구결과 과긴장률이 125%~130%인 경우 강연선 파단 후에도 높은 흙막이 가시설 지지효과를 보였으며 최적화 설계결과 하중계수(γ)는 1.25, 저항계수 Φ₁, Φ₂, Φ₃은 0.7, 0.5, 0.6을 적용함이 적절한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.5-15
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• 2023

수평방향의 토압에 저항하는 흙막이 구조물(옹벽, 가시설 등) 설계에서 수동토압(Passive earth pressure) 산정은 중요한 요소이다. 토압이론에서 주동토압과 수동토압은 벽체 변위가 충분히 발생하여 한계변위에 도달한 한계상태에서의 토압이다. 흙막이 구조물설계에서 수동토압은 저항력으로 고려되는데, 이때, 수동토압이 발생하는 한계변위는 주동토압이 발생하는 한계변위의 10배 이상으로 이 변위를 수동토압산정에 적용하는 것은 비합리적이다. 그러므로 한계변위의 수동토압(Passive earth pressure)이 아닌 임의 크기의 수평변위에서 발생되는 임의 수동토압을 발현수동측토압(Mobilized passive earth pressure)으로 정의하고 흙막이 구조물의 안정성 검토에 발현수동측토압을 적용하는 것이 현실적으로 필요하다고 판단하였다. 본 연구에서는 모래지반에 대하여 문헌조사를 통해 흙막이 구조물의 안정성 확보가 가능한 허용수평변위를 0.002H(H:굴착깊이)로 제안하였으며, 임의수평변위에서 발생되는 발현수동측토압을 산정할 수 있는 반경험식을 사용하였다. 그리고 사질토 지반에서 구해진 발현수동측토압 자료를 바탕으로 실무에서 간단하게 적용할 수 있도록 벽체의 거동양상에 따른 Rankine의 수동토압에 적용 가능한 감소계수를 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.23-32
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• 2001

본 연구에서는 매립토, 풍화토, 연암등으로 구성된 지반의 흙막이 가시설 시공에 쏘일네일링을 적용하였다. 굴착중 지반 및 네일의 거동특성을 분석하기 위하여 계측과 수치해석을 수행하였다. 계측은 경사계로부터 벽면의 변위를 측정하였고 변형률계를 네일에 설치하여 굴착중 발생하는 네일의 축력을 측정하였는데 네일에 작용하는 축력은 벽면의 변위와 비례하는 것으로 조사되었으며 네일에 작용하는 축력은 벽면가까이에서 최대로 측정되었다. 또한 수치해석과 실측치를 비교한 결과 벽체변위는 실측치와 일치하였으나 네일의 축력의 크기 및 축력이 발생하는 위치등은 계측치와 상당한 차이를 보이는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.35-45
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• 2022

개착공법으로 원형 수직구 건설 시, 가시설 흙막이 벽체는 일정 수준의 변위를 허용하는 연성벽체로 설계된다. 합리적이고 경제적인 연성벽체의 구조 설계를 위해서는 벽체에 작용하는 토압을 정확히 평가할 필요가 있다. 원형 수직구 벽체에 작용하는 토압은 주변 지반의 소성 변형과 밀접하게 연관되어 있으나, 이에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구는 원형 수직구의 단계 굴착을 원심모형시험을 통해 모사하고, 원심모형시험 중 촬영된 이미지에 이미지 해석 기법을 적용하여 원형 수직구 굴착 시 주변 지반에 발생하는 변형을 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권9호
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• pp.13-24
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• 2023

가시설 흙막이의 굴착중 안정성 분석에 대한 연구를 위해서는 지반의 정확한 물성을 평가할 수 있는 역해석 기술과 실시간으로 계측되는 데이터를 분석하여 안정성을 평가할 수 있는 학습모델의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 CIP공법이 적용된 굴착 현장을 대상으로 차분진화 알고리즘을 통해 굴착 중인 지반의 물성치를 추정하고, 벽체의 안정성을 평가할 수 있는 DNN 모델을 개발하였다. 차분진화 알고리즘의 적용성 분석을 위하여 2층 지반으로 구성된 모델에 대한 역해석을 수행하였고, 역해석 결과 지반의 탄성계수, 점착력, 내부마찰각을 97%의 정확도로 예측할 수 있는 것으로 분석되었다. DNN 모델의 학습데이터 구축을 위하여 30,000개의 케이스에 대하여 해석을 수행하였다. 앵커축력, 부등침하, 벽체 변위, 벽체 구조적 안정성 등 각각의 평가요소에 대한 안정성 평가 등급을 제시하였고, 그에 따라 데이터를 학습하였다. 학습된 DNN 모델의 적용성 분석 결과, 앵커의 축력, 부등침하, 벽체의 변위, 벽체의 구조 안정성에 대해 평균 94% 이상으로 벽체의 안정성을 예측할 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.45-57
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• 2016

IER은 굴착 중에 안정성을 증가시키기 위해서 전면지주에 배면지주를 기울어지게 설치하고 강결시킨 구조이다. IER은 배면지주가 억지말뚝의 역할을 함으로써 전면지주에 발생하는 수평변위를 억제하는 효과가 있고, 전면지주에 작용하는 토압을 분산 시켜 구조적으로 안정한 가시설 공법이다. 본 연구에서는 사질토 지반에서 수치해석과 실내모형실험을 통해 IER의 두부를 강결과 힌지로 조건을 다르게 연결하여 IER의 역학적 특성을 확인하였다. 수치해석 결과, 최대수평변위는 두부의 연결 방법이 강결일 때 힌지일 때의 88%가 발생하고 실내모형실험 결과, 수평변위는 두부 연결 방법이 강결일 때 힌지일 때의 단지 7%만 발생하는 것으로 분석되었다. 또한, 지반의 전단변형 해석 결과 토압은 두부의 연결 방법이 강결일 때 힌지일 때의 67%만 작용하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.889-900
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• 2013

대형 구조물의 기초나 지중 구조물 시공을 위한 대규모 굴착 시 매우 큰 토압이 발생할 수 있다. 이러한 큰 토압을 지지하기 위해 기존에 사용되어 온 강재 버팀보를 적용할 경우 경제성 및 효율성이 저하될 우려가 있다. 이러한 점을 개선하기 위해 PCT(Precast Concrete Truss) 시스템을 고안하였으며 이에 대한 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 콘크리트 트러스 부재의 조립 및 해체를 용이하게 하기 위해 적절한 연결방법이 제안되었다. 이러한 연결부를 포함한 PCT 시스템의 내하력을 검증하기 위해 실대형 실험이 실시되었으며, 실험결과는 구조해석결과와도 비교되었다. PCT 버팀보를 모사한 시험체는 극한하중 도달 시까지 좌굴이 발생하지 않았으나, 연결 부재 상세에 대한 일부 개선점이 도출되었다. PCT 시스템은 대규모 굴착 시 기존의 강재 버팀보를 대체하는 가설구조물로서 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.105-115
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• 2016

본 연구에서는 강우에 의해 붕괴가 발생한 식생옹벽의 현장사례를 바탕으로 붕괴원인을 분석하였으며, 분석결과를 이용하여 복구방안을 제시하였다. 또한 복구방안으로 제시된 대책공법에 대한 안정성을 평가함으로써, 그 타당성을 검증하였다. 사례현장의 붕괴원인 분석결과, 지반조사 및 옹벽구조물에 대한 안정성 검토를 수행하지 않은 채 구조물 계획을 수립하였고, 배수계획 누락과 재료 및 다짐관리 기준이 현행 국가기준에서 요구하는 수준을 만족하지 못하는 등 현장조건에 부합하는 설계가 이루어지지 않았다. 또한, 가시설 공법 검토 및 시공관리의 미흡 등도 붕괴의 주요 원인으로 판단하였다. 이를 바탕으로 흙막이 구조물, 지반보강 및 블록식 보강토옹벽을 이용하여 현장조건이 고려된 복구 대책공법을 제시하였다. 그리고 각 공법의 안정성을 평가한 결과, 소요안전율을 확보함으로써 제시된 대책공법으로써의 타당성을 검증하였다. 따라서 옹벽구조물의 시공 시에는 적합한 설계법의 적용과 함께 시공관리를 통하여 구조물의 안정성을 확보할 필요가 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.137-149
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• 2023

구조물에 작용하는 토압의 방향과 장기변위상태변화를 직관적으로 파악하기 위해 수평, 수직방향의 변위 데이터를 시그모이드 함수를 이용하여 가공하고 각각 좌표계의 한 축으로 하여 변위좌표계 시스템을 설정하였다. 이러한 변위좌표계에 변위상태(압축 또는 팽창) 구분영역과 관리단계 구분영역 설정하여 각 계측지점의 변위상태와 관리단계를 직관적으로 확인할 수 있었다. 관측점을 연속적으로 나타내어 변위경로를 나타내었으며, 변위경로를 통해 변위이력, 변위추세, 지반에 작용하는 응력방향 등을 알 수 있었다. 흙막이 가시설의 실계측데이터 분석 결과 모든 계측지점에서 응력해방 방향으로 변위가 일어났으며, 정상관리상태에 위치하였다. 또한 공간적 상관성이 높은 계측지점 간 거동은 비슷한 거동추세를 보였으며, 공간적 상관성이 낮은 계측지점 간에는 상이한 거동 추세를 보였다. 공간적으로 연속되어 분포하는 지표침하데이터를 변위좌표계를 이용하여 전조현상과 거동영역에 대한 상관성 분석을 수행하면 파괴시간, 영역 예측이 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.43-53
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• 2013

우리나라 지반공학 기술의 발달로 지반굴착 공사가 대규모로 수행되고 있으나, 지반굴착시 공사현장 또는 인접구조물에 직,간접적인 피해를 유발하는 사고는 여전히 빈번히 발생하고 있다. 특히 주거시설이나 상업시설이 밀집해 있는 도심지의 지하터널, 도시철도 역사, 대규모 상업시설, 초고층 빌딩의 기초 공사 등으로 인한 지반굴착관련 사고가 빈번히 발생하고 있어 경제적인 손실 뿐 아니라 인명피해가 발생하여 사회적인 비용이 급속히 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 빈번히 발생하는 개착식 흙막이 굴착관련 사고를 방지하기 위하여 최근 발생한 개착식 흙막이 굴착공사로 인한 다수의 사고 및 인접시설물에 영향을 끼친 사례를 수집, 분석을 수행하여 사고발생 원인에 대하여 고찰하고, 수치해석기법을 사용하여 국내 대표적인 지반조건(내륙, 해안특성) 및 공사공법에 따른 굴착시 영향 분석을 수행하였다. 25건의 사고사례를 분석한 결과, 주요 영향요인으로 지반조사의 부실, 가시설 구조체의 불안정 및 지하수의 처리 미흡 등으로 나타났으며, 이 외 여러 요인들이 복합적으로 작용하여 굴착현장에 문제를 발생시키는 것으로 나타났다. 국내의 대표적인 지반조건 및 시공경향을 고려한 22개의 case에 대한 수치해석결과는 일반적인 내륙지역에서는 차수공법에 비해 배수공법에서 침하가 크게 발생하고, 연약지반 및 암반의 불연속면이 발달한 지역에서는 earth anchor 공법 적용시 면밀한 검토가 필요하며, 압밀이 진행 중인 점토지반에서는 과잉간극수압에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다.