• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.87-92
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• 2000

In excavation of tunnels especially located in shallow depth, it is not rare to meet geological change in excavation progress worse than expected in the initial design stage. This paper present a case study on the re-design of excavation and support system of a shallow tunnel under construction where it meets the unexpected bad geological condition during excavation. The detailed geological investigation shows that the rock mass is heavily weathered and fractured with RMR value less than 20. Considering this geological condition, the design concept is focused on the reinforcement of the ground preceding the excavation of tunnel. Two design patterns, LW-grouting & forepoling with pilot tunnelling method and the steel pipe reinforced grouting method, are suggested. Numerical analysis by FLAC shows that these two patterns give the tunnel and roof ground stable in excavation process while the original design causes severe failure zone around the tunnel and floor heaving. In point of the mechanical stability and the degree of construction, the steel pipe reinforced grouting technique proved to be good for the reinforcement of heavily fractured rock mass in tunnelling. This assessment and design process would be a guide in the construction of tunnels in heavily weathered and fractured rock mass situation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.359-368
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• 2010

국내의 경우 터널 지반보강증 강관다단그라우팅 공법이 폭넓게 시용되지만 해외의 경우 시공성 및 경제성이 막장볼트 공법이 흔히 적용되고 있다. 본 논문에서는 국내 도로터널 붕락 발생시 적용한 강관다단그라우팅 및 막장볼트의 적용효과에 대해서 수치해석을 통해 분석해 보았다. 또한 해외 시공사례의 계측데이터를 바탕으로 두 공법의 보강효과에 대해 분석해 보았다. 본 연구를 통해 막장 전면에 파쇄대가 발달하는 경우 페이스공법도 막장보강에 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.387-402
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• 2014

혼잡한 도심지에서는 지상의 공간부족에 따른 터널 구조물에 대한 시공의 필요성이 늘어나고 있다. 터널은 굴착 시 주위 지반의 교란 및 변위를 발생시키는데, 그에 따른 안정성 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착에 따른 지반의 거동을 측정하기 위해 모형터널 장비를 개발하였다. 모형터널은 터널굴착을 모사하기 위해서 터널 내부의 일정한 물의 양을 조절하면서 외경을 축소한다. 그에 따라 발생하는 체적손실이 터널굴착에 따른 지반의 변위를 발생시킨다. 지반의 변형 측정은 근거리 사진계측기법을 사용하였으며, 이를 변위분포도와 변위벡터로 나타내었고, 유한요소 수치해석, 기존 문헌, 이론 및 경험식들과 비교하였다. 또한, 터널 천단부 강관 보강 및 무보강의 터널굴착에 따른 모형시험을 진행하여 지반의 거동을 분석하였다. 본 연구의 실내모형터널시험은 지반의 자세한 변위 데이터를 얻기 위해 흙으로 가정한 알루미늄봉과 근거리 사진계측을 사용한 이상화된 2차원의 연구이다. 그 결과, 유한요소 수치해석에서의 흙의 변형 패턴이 실제 모형 시험과 상당히 유사함을 확인 및 검증 할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권5호
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• pp.641-652
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• 2022

Fluid-conveying tubes are widely used to transport oil and natural gas in industries. As an advanced composite material, functionally graded carbon nanotube-reinforced composites (FG-CNTRC) have great potential to empower the industry. However, nonlinear free vibration of the FG-CNTRC fluid-conveying pipe has not been attempted in thermal environment. In this paper, the nonlinear free vibration characteristic of functionally graded nanocomposite fluid-conveying pipe reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in thermal environment is investigated. The SWCNTs gradient distributed in the thickness direction of the pipe forms different reinforcement patterns. The material properties of the FG-CNTRC are estimated by rule of mixture. A higher-order shear deformation theory and Hamilton's variational principle are employed to derive the motion equations incorporating the thermal and fluid effects. A two-step perturbation method is implemented to obtain the closed-form asymptotic solutions for these nonlinear partial differential equations. The nonlinear frequencies under several reinforcement patterns are presented and discussed. We conduct a series of studies aimed at revealing the effects of the flow velocity, the environment temperature, the inner-outer diameter ratio, and the carbon nanotube volume fraction on the nature frequency.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.121-131
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• 2003

도심지에서 열악한 지반조건에서의 터널 시공을 때때로 불가피 하다. 터널의 안정성 증대와 인접 구조물의 손상을 방지하기 위하여 지반 개량과 보강이 요구된다. 이러한 목적을 달성하기 위해 보조 공법으로 강관 다단 그라우팅은 근래에 국내의 터널 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 강관 다단 그라우팅으로 보강된 터널의 막장 안정성을 평가하였다. 건조한 지반에서는 지보압이 강관 다단 그라우팅으로 인해 크게 감소하지 않으나 지하수위 하에서 터널시공 시 터널 막장에 발생하게 되는 침투수력은 상대적으로 크게 감소하였다. 투수계수의 이방성이 터널 막장에 작용하는 침투수력에 미치는 영향은 역학해석과 지하수 흐름해석의 연계해석을 통하여 검토되었다. 수직방향에 비해 수평방향의 투수계수가 큰 경우 터널 막장에 작용하는 침투수력은 감소하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.5-12
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• 2007

이암은 건조 조건에서는 일정한 강도와 강성을 가지나, 지하수 침투 등에 의한 습윤, 포화 시 고유의 강도 및 강성이 저하되어 급속히 풍화되는 특성을 가지며, 포항지역에서 자주 발생하는 절취사면의 활동은 주로 이암이 풍화되어 전단강도가 급격히 저하되는 것으로 볼 수 있다. 본 연구는 시추조사시 강성이 충분한 것으로 평가된 이암층에 PRD강관말뚝을 시공한 후 정재하 시험을 실시한 결과 소요지지력이 부족하여, 이를 보강하기 위한 가장 우수한 방법을 찾기 위하여 여러 가지 공법을 검토하였다. 말뚝지지력 증대에 가장 효과적인 방법을 찾기 위해 말뚝주변 및 선단부에 MSG공법, 마이크로파일 보강후 주변그라우팅공법, 선단보강 그라우팅 및 콘크리트 속채움 등의 방법으로 시험시공을 실시하였고, 시험말뚝에 대한 정재하시험 결과 MSG공법으로 보강한 말뚝의 지지력이 가장 우수함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.225-231
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• 2001

When building tunnels beneath riverbeds where very large quantities of groundwater inflow exist, added to high water head the soil supporting conditions are very poor because the soil consists of sand and silt, etc. It is necessary to have grouting and mini pipe roof installed in the region for ground reinforcement to decrease permeability. According to this result of horizontal boring and laboratory soil testing, ground reinforcement was achieved by L.W grouting for range of 3.0 times the tunnel radius, to increase stability of the tunnel we used the ling-cut method, 0.8m for one step excavation, shotcrete with 25cm thick, steel lib with H-$125{\times}125$. and a temporary shotcrete invert 20cm thick was installed to prevent deformation of the tunnel.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.843-851
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• 2008

본 연구에서는 현행 설계기준상의 강관말뚝머리 연결부 결합방법이 갖고 있는 전단키 용접, 철근 배근 및 정착길이 확보 등의 문제점을 개선하고자 결합용 구조 요소로 유공강판 전단연결재(Perforated Flat Shear Connector)를 활용한 새로운 보강방법을 고안하고 이에 대한 구조적 거동 특성을 실험적으로 규명하였다. 실험 결과, 유공강판 전단연결재를 활용한 보강방법은 기존 방법을 대체할 만한 동등 수준 이상의 구조 안전성은 물론 시공성 및 경제성 측면에서도 우수한 성능을 갖는 구조 시스템인 것으로 나타났으며, 이에 따라 효율적인 강관말뚝머리 연결부 보강방법의 하나로 자리매김할 것으로 기대된다.

• 상하수도학회지
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• 제37권4호
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• pp.203-214
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• 2023

In this study, the physical properties and fracture characteristics according to the tensile load are evaluated on the materials of the polymeric filler and carbon fiber-based composite sleeve technique. The polymeric filler and the composite sleeve technique are applied to areas where the pipe body thickness is reduced due to corrosion in large-diameter water pipes. First, the tensile strength of the polymeric filler was 161.48~240.43 kg_f/cm², and the tensile strength of the polyurea polymeric filler was relatively higher than that of the epoxy. However, the tensile strength of the polymeric filler is relatively very low compared to ductile cast iron pipes(4,300 kg_f/cm²<) or steel pipes(4,100 kg_f/cm²). Second, the tensile strength of glass fiber, which is mainly used in composite sleeves, is 3,887.0 kg_f/cm², and that of carbon fiber is up to 5,922.5 kg_f/cm². The tensile strengths of glass and carbon fiber are higher than ductile cast iron pipe or steel pipe. Third, when reinforcing the hemispherical simulated corrosion shape of the ductile cast iron pipe and the steel pipe with a polymeric filler, there was an effect of increasing the ultimate tensile load by 1.04 to 1.06 times, but the ultimate load was 37.7 to 53.7% compared to the ductile cast iron or steel specimen without corrosion damage. It was found that the effect on the reinforcement of the corrosion damaged part was insignificant. Fourth, the composite sleeve using carbon fiber showed an ultimate load of 1.10(0.61T, 1,821.0 kg_f) and 1.02(0.60T, 2,290.7 kg_f) times higher than the ductile cast iron pipe(1,657.83 kg_f) and steel pipe(2,236.8 kg_f), respectively. When using a composite sleeve such as fiber, the corrosion damage part of large-diameter water pipes can be reinforced with same level as the original pipe, and the supply stability can be secured through accident prevention.