• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.481-491
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• 2020

Piles installed in row(s) are used as an effective technique to improve the stability of soil slopes. The analysis of pile-stabilized slopes require a reliable prediction of lateral resistance offered by the piles. In this work, an analytical solution is developed to estimate the lateral resistance offered by the stabilizing piles in sand and c - 𝜙 soil slopes considering soil arching phenomenon. The soil arching in both horizontal direction (between the neighboring piles) and vertical direction (in the active wedge in front of the pile row) are studied and their effects are incorporated in the proposed model. The shape of soil arch is assumed to be circular and principal stress trajectories are defined separately for both modes of arching. Experimental and numerical studies found in literature were used to validate the proposed method. A detailed parametric analysis was performed to study the influence of pile diameter, center-to-center spacing, slope angle and angle of internal friction on the lateral pile resistance.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.443-450
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• 2002

It is known that the distribution of the active earth pressure against a translating rigid wall is not triangular, but nonlinear, due to arching effects in the backfill. In the present paper, a new formulation for calculating the active earth pressure on a rigid retaining wall undergoing horizontal translation is proposed. It takes into account the arching effects that occur in the backfill. In order to check the accuracy of the proposed formulation, the predictions from the equation are compared with both existing full-scale test results and values from existing equations. The comparisons between calculated and measured values show that the proposed equations satisfactorily predict both the earth pressure distribution and the total active earth force on the translating wall.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.133-144
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• 2004

NATM터널 시공 중 강관이나 FRP관을 이용하여 터널 막장을 선행보강하는 방법은 RPUM이나 UAM 등으로 알려져 있으며, 얕은 터널 및 연약지반내 터널 굴착 시 굴진면의 안정성을 확보해주거나 지반 침하를 감소시켜주는 역할을 한다. 특히 굴진지반이 연약하여 자립이 어려운 경우 최근에는 굴진면 천단뿐 아니라 굴진면 수평보강을 실시하여 굴착에 따른 터널안정을 확보하게 된다. 일반적으로 터널굴착이 진행됨에 따라 굴진면 전후에는 종방향 아칭현상이 발생하며 이는 NATM 터널 지보재 작용원리의 근간이 된다. 따라서 터널 천단과 굴진면 수평보강을 실시하는 경우도 굴진에 따른 종방향 아칭의 관점에서 해석되어야 하나 이에 대한 연구는 현재까지 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 토사터널 굴진면에 RPUM(천단보강)이나 굴진면 수평보강이 실시된 경우, 종방향 아칭특성을 2차원 실내시험을 통해 살펴보았다. 실험결과, 연직토압의 변화를 토대로 한 종방향아칭 영향범위는 무보강의 경우 굴진면 전${\cdot}$후방으로 각각 2.5D와 1.5D(D는 터널직경), 천단보강 및 수평보강의 경우 2.0D와 1.5D, 천단과 수평보강이 동시에 적용된 경우는 2.0D와 1.0D까지로 측정되어 굴진면 보강에 따라 아칭의 영향범위가 감소함을 알 수 있었다. 반면 연직토압의 변화량은 굴진면 보강에 따라 증가하는 것으로 나타나 역학적으로 천단 및 수평보강재가 터널의 안정에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.889-898
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• 2018

Backfilling of mine stopes with waste rocks or tailings is commonly done to enhance ground stability. It is also an alternative for mining wastes disposal. A successful application of underground backfilling requires an accurate evaluation of the stress distribution in stopes. Over the years, various analytical solutions have been proposed to assess these stresses. Most of them were based on the arching theory, considering uniform stresses across horizontal layer elements. The vertical and horizontal stresses in vertical stopes are principal stresses only along the vertical center line, but not close to the walls where there is rotation of the principal stresses. A few solutions use arc layer elements that follow the iso-contours of the minor principal stresses, based on numerical solutions. In this paper, a modified analytical solution is developed for the stresses in vertical backfilled stopes, considering a circular arc distribution. The proposed solution is calibrated with a few numerical modeling results and then validated by additional numerical simulations under different conditions.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.181-189
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• 2003

일반적으로 강성 옹벽에 작용하는 주동토압은 Rankine이나 Coulomb의 토압이론에 의하여 계산되며, 이들 이론에서는 옹벽에 작용하는 주동토압이 삼각형으로 분포한다고 가정한다. 그러나 많은 실험결과들은 벽면이 거친 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 Rankine과 Coulomb 이론에서 사용된 가정과는 달리 비선형으로 분포한다는 것을 보이고 있다. 그리고 이러한 비선형의 토압분포는 옹벽의 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과 때문으로 알려져 있다. 몇몇 연구자들은 강성벽체의 뒷채움재에 발생하는 아칭효과를 고려한 주동토압 산정식을 제안하였다. 그러나 이들 제안식들은 몇가지 점에서 문제점을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 평행이동하는 강성벽체에 작용하는 주동토압의 크기와 비선형 분포를 정확히 예측할 수 있는 새로운 토압산정식을 제안하였으며, 이 제안식에서는 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과의 영향이 고려되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.75-88
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• 2004

사질토 지반의 원형수직구에 설치된 흙막이벽에 작용하는 토압은 축대칭 아칭효과로 인하여 평면변형조건의 옹벽에 작용하는 토압보다는 작은 토압이 작용한다. 따라서, 수평 및 연직방향 아칭효과에 의한 토압감소를 고려하고 상재하중, 벽면마찰, 파괴면의 경사각 등 각종 인자의 영향을 적절히 반영하여 원통형 벽체에 작용하는 토압을 예측할 수 있는 토압산정공식이 제안되었다. 제안된 토압공식의 적용성 확인을 위하여 모형실험이 수행되었다. 벽체변위, 벽면마찰, 벽체 형상비 등을 조절할 수 있는 모형실험장치가 개발되었으며, 건조한 모래지반에서 깊이에 따른 벽체변형이 일정한 조건의 모형실험을 통하여 각각의 영향인자가 원통형 벽체에 작용하는 주동토압에 미치는 영향이 분석되었다. 제안된 토압공식은 모형실험에 의한 토압분포와 유사한 경향을 예측하여 만족스러운 결과를 주는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.143-155
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• 2007

원형수직구 벽체에 작용하는 토압은 축대칭 아칭효과로 인하여 평면변형조건의 벽체에 작용하는 토압보다는 작으며, 원형수직구 흙막이벽이나 라이닝 등의 설계를 위해서는 벽체에 작용하는 토압의 정확한 산정이 필요하다. 따라서, 수평 및 연직방향 아칭효과에 의한 토압감소를 고려하고 수직구 벽체 반경에 대한 높이의 비로 정의되는 벽체형상비의 영향을 합리적으로 고려한 토압산정식이 제안되었다. 또한, 모래지반에서 모형실험에 의한 토압이 분석되었다. 제안된 토압산정식에 의한 토압은 벽체반경이 증가하여 벽체형상비가 감소함에 따라 평면변형조건의 토압과 정확히 일치하였으며, 모형실험에 의한 토압분포와 근사한 경향을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.15-24
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• 2006

원형 오픈 케이슨과 원형 수직구에 설치된 흙막이 벽에 작용하는 토압은, 벽체의 변위와 응력해방으로 인한 수평 및 연직 아칭효과로 인하여, 평면 변형조건에서의 옹벽에 작용하는 토압보다는 작은 토압이 발생한다. 원형벽체에 작용하는 토압분포를 조사하기 위해서, 건조한 모래지반에서 깊이에 따른 벽체변형이 균등한 조건의 모형실험을 실시하였다. 벽체 변위, 벽면 마찰, 벽체 형상비 등을 조절할 수 있는 모형 실험 장치가 개발되었고, 모형실험을 통하여 원통형 벽체에 작용하는 토압에 대한 다양한 인자의 영향이 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.50-61
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• 2000

터널의 갱구부는 터널에서 3차원 거동을 가장 뚜렷하게 보이는 부분이며 대체로 풍화가 진행되어 거의 토사화되어 있는 취약한 암반에 시공됨에 따라 비탈면은 잠재적인 활동체가 되게 된다. 터널 갱구부 비탈면에서 안정에 위해되는 요인이 발생했을 경우 파괴가 급속히 진행되어 대형사고로 이어질수 있으므로 특별한 안정화 대책이 필요하여 경제적으로 큰 부담이 된다. 이를 해결하기 위한 방안으로 갱구부 비탈면을 수평 아치형으로 굴착하게 되면 굴착량이 줄어서 경제적이고 자연훼손이 줄어들며 보다 안전하고 아름다운 형상을 기대할 수 있다. 그러나 인식부족으로 인하여 이와 같은 시도는 거의 이루어지지 않고 있어서 면벽식 갱구부가 보편화 되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 아치형 갱구부 비탈면의 이점을 알아보기 위하여 3차원 수치해석을 ㄷ형과 아치형 비탈면에 대하여 각각 수행하여 그 결과를 서로 비교하였으며 터널 굴진과 암반강성에 따른 갱구부 비탈면의 안정성은 비탈면에서 발생되는 최대전단변형율과 막장면에서 터널굴진에 따른 소성접근도를 분석하여 검토하였다.