• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.571-577
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• 2018

본 선회다짐기는 도로 현장에서 가장 많이 사용하는 다짐 롤러의 다짐 특성을 반영하기 위해 개발된 실내 다짐장비이다. 기존의 충격을 이용한 프록터 다짐과는 달리 압축력과 회전을 통한 전단력을 이용한 현장 롤러의 다짐특성을 모사하였다. 본 연구의 목적은 기존의 프록터 다짐과정에서 얻기 힘든 전단응력 및 다짐중의 밀도변화 특성 등을 선회다짐기를 이용하여 평가하고, 이를 도로설계에 반영할 수 있는 기초자료로 활용하는 것이다. 이러한 선회다짐기를 이용하여 도로 현장 및 지하매설물 시공 시 가장 많이 사용되는 모래 및 노상토의 다짐 특성을 분석 및 평가하였다. 선회다짐기를 이용한 다짐 특성은 기본적으로 선회다짐 횟수와 시편의 높이, 다짐밀도, 간극비, 포화도 및 전단응력이다. 선회다짐 횟수가 증가할수록 시편의 높이는 작아지고, 간극비는 작아지고, 다짐 밀도는 증가하고, 포화도는 증가하며, 전단응력은 커지는 경향을 보였다. 전단응력은 다짐 초기에 200kPa 수준에서 시작하여 선회다짐 횟수 50회 정도가 되면 대략 330-350 kPa 수준으로 증가하였다. 동일한 시편의 경우 함수비가 커짐에 따라 다짐 밀도, 포화도 및 전단응력이 증가하는 경향을 보였다. 선회다짐기를 이용한 다짐은 밀도 및 전단응력 등 도로 설계 시 필요한 물성을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있어 이를 도로설계시 반영한다면 더 공학적인 도로설계를 할 수 있을 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.111-121
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• 2007

지난 2005년 12월 호남지역에 내린 폭설과 연이은 한파로 서해안고속도로와 호남고속도로에 많은 피해가 보고되었다. 특히 2.0m 이하의 저토피고를 갖는 통로 암거 상부의 포장에 최대 6.0cm 높이의 노면 융기와 횡방향 균열이 발생하였다. 이는 포장의 수명단축 및 공용성 저하, 교통사고 발생 등에 영향을 미치기 때문에 시급한 대책마련이 요구되었다. 현장 조사 결과 단기간에 증가한 침투수가 노상과 노체에 함유된 세립분의 영향으로 포장 내부의 배수가 지연되고 저온에서 발생한 동상이 포장 파손의 일차적인 원인으로 지적되었다. 최근 한국도로공사는 도로교통기술원과 공동연구를 통해서 신설되는 암거상부 포장에 대한 새로운 설계안을 제시하였다. 본 설계안은 암거 상단부에 맹암거를 설치하여 침투수의 원활한 배수를 유도하고 간극수압의 저감을 통해 포장하부의 동상을 예방하고자 한다. 본 논문에서는 위의 설계법 개발을 위해서 수행한 실험과 수치해석결과를 다루고 있다. 현장에서 채취한 지반시료에 대한 점토함유량 분석을 실시하고 2차원 유한요소해석을 실시하여 골재 입경에 따른 침투류의 배수특성을 조사하였다. 저토피고(2.0m 이하) 암거 상부 포장에 적용될 맹암거의 규격은 침투류 해석결과와 현장 시공성을 고려하여 폭과 높이를 각각 400mm, 800mm로 결정하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.129-137
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• 2008

향후 국내 철도 건설에는 콘크리트궤도의 활발한 적용이 예상된다. 콘크리트궤도의 경우 기존의 자갈도상 궤도에 비해 침하로 인한 사용성 저하가 크고 그 복구가 어렵기 때문에, 침하에 대한 보다 엄격한 대처가 요구된다. 특히 반복되는 열차하중에 의해 발생하는 소성변형의 축적에 의한 장기 침하를 예측하는 것은 철도 궤도의 합리적인 설계와 유지관리를 위해 필수적이다. 세립토로 구성된 연약한 노반 위에 설치되어 과도한 누적소성침하가 예상되는 경우, 소수의 소구경 말뚝을 설치하면 침하를 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 예측된다. 본 논문은 경험식과 수치해석을 결합한 방법을 통해 말뚝 설치에 의한 누적소성침하량의 감소 효과를 평가하였다. 본 논문에서는 3차원 유한차분법을 이용하여 말뚝이 설치된 콘크리트궤도를 모델링하여 열차하중에 의해 발생하는 지중응력 상태를 파악하고, 산정된 응력 분포를 소성변형 예측을 위한 경험식에 적용함으로써 콘크리트궤도에서 발생하는 장기 소성침하를 예측하였다. 해석 결과의 분석출 통해 누적소성침하량의 감소 목적으로써 의 말뚝 설치 효과를 확인하였다. 또한 말뚝 설치개수 및 말뚝 배치에 따른 누적소성침하 감소 특성을 제시하고 누적소성침하 감소를 위한 효과적인 말뚝 배치를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.163-171
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• 2001

콘크리트 구조물과 토공의 인접부인 구조물 뒷채움의 구조적 연속성을 위해서는 뒷채움 시공이 중요하다. 뒷채움부의 구조적 연속성을 증가시키기 위해서는 양질의 뒷채움재 사용과 대형 진동다짐장비에 의한 정밀다짐이 효과적이다. 그러나 정밀다짐시에 발생하는 과도한 토압에 의해 암거 구조물에 구조적 결함이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 다짐재와 다짐방법을 변화시키면서 2개소의 암거를 건설하였다. 뒷채움재로는 선택층재와 노상토재를 사용하였다. 뒷채움 다짐시에 큰 다짐에너지를 얻기 위하여 대부분의 경우 총중량 11~12톤의 다짐롤러를 2000rpm 에서 2400rpm의 주파수로 적용하였다. 노상토를 사용하여 뒷채움 시공을 하는 경우에는 충격완화재를 설치하여 동적 수평하중에 미치는 영향을 분석하였다. 충격완화재로는 EPS재와 타이어 칩을 사용한 패널들을 사용하였으며, 뒷채움 시공시에 이들 충격완화재를 암거의 외벽체에 부탁하였다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공시에 발생하는 동적지응력 특성을 기술하였다. 계측 결과, 다짐하중에 의한 수직토압과 수평토압의 크기는 다짐재료, 다짐 측정깊이 및 다짐방법에 의존하고 있었다. 뒷채움 다짐시에는 정적토압계수 보다 큰 동적토압계수$(\DeltaK_{dyn}=\DeltaK\sigma_h\DeltaK\sigma_v)$를 나타내고 있어 동적토압에 의해 암거에 유해한 영향을 줄 수 있다. 충격완화재 EPS(t=10cm)와 고무계(t=5cm)는 암거 벽체에 작용하는 동적 수평토압을 경감시키는데 효과적인 것을 알았다.

• 한국산림과학회지
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• 제106권1호
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• pp.70-76
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• 2017

임도포장공법 중 현재 많이 시공되는 콘크리트 포장은 하부지반의 침식으로 인해 균열이 많이 발생하며, 경사가 급한 경우 결빙으로 인하여 임도로서 역할을 수행할 수 없으며, 그리고 콘크리트가 갖고 있는 유해성(6가 크롬 등) 때문에 산림을 건강의 목적으로 생각하는 국민정서에 반하는 단점이 있다. 이러한 측면에서 본 연구는 콘크리트 포장의 문제점을 보완하기 위해 친환경 고화재를 이용하여 경북 고령군 쌍림면에 시설된 임도 85 m에 시험포장을 실시하여 임도포장의 공정과 비용, 강도와 다짐도를 조사하였다. 임도포장공정은 요소작업별로 준비작업, 노면 터파기, 노면 고르기, 하부지반 다짐, 거푸집 설치, 유용토 채취 및 선별, 믹싱, 포설, 다짐, 양생으로 이루어지며, 일위대가를 통한 개략적인 단가산출을 한 결과 콘크리트 포장의 경우는 일반적으로 노무비, 재료비, 경비를 합한 총 38,681원/$m^3$, 친환경 고화재의 경우 총 합계 38,245원/$m^3$으로 시공비용은 비슷하게 나타났다. 또한 양생기간에 따른 강도 특성을 알아보기 위하여 비파괴시험인 슈미트 해머 시험을 실시한 결과 양생기간 7일은 10.5~13.5 MPa, 14일은 18.1~22.7 MPa, 28일은 20.8~23.0 MPa로 양생기간 14일에서 강도증가 폭이 가장 높게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.5-14
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• 2012

현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 도로 노상토의 동상특성이 아닌 온도에 따른 동결깊이에 근거해 일률적으로 결정되어 포장설계의 부실 또는 과다설계 우려가 있다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 논문에서는 대형 냉동고내에 실내모형토조를 구성하여 포장하부구조재료(노상층, 쇄석골재층)의 시간에 따른 온도와 동상량 변화, 동결융해에 따른 지반의 지지력 변화를 통하여 포장하부구조체의 역학적 관계를 분석하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.27-35
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• 2012

본 논문에서는 $-20^{\circ}C{\sim}10^{\circ}C$의 온도 유지가 가능한 길이 3.2m, 폭 3.2m, 높이 2.4m의 대형 냉동고 내부에 길이 0.9m, 폭 0.9m, 높이 0.9m의 실험용 토조를 실제 도로 아스팔트 포장체의 형상과 유사하게 구성하여 실험 조건에 따른 시료 깊이별 온도변화, 동상 팽창압, 팽창량 등 도로의 동결 특성을 분석하였다. 또한, 소형충격재하 장치(LFWD)를 활용하여 동결 전과 융해 후 도로포장구조체의 동상방지층 유무에 따른 실험을 실시하여 아스팔트 포장체 표면의 처짐을 측정하였다. 즉, 도로포장 중앙부의 처짐비와 표층곡률지수비를 분석, 평가함으로써 도로동상방지층의 효용성 및 공용성을 규명하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권4호
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• pp.25-34
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• 1991

본 연구에서는 KS규정에 의한 CBR 값과 삼축압축시험을 이용하여 구한 탄성계수와의 관계를 구명하였다. 시료는 통일분류법에 의하여 5가지로 분류된 전국고속도로 15개 지점에서 채취한 노상 토재료를 선정하였으며 각 시료에 대하여 CBR시험과 삼축압축시첩을 병행하여 실시하였다. 압 밀 비배수 삼축압축시헙 (CU triaxial teat)을 실시하여 얻어진 응력과 변형률의 관계로부터 탄성 계수를 산정하였으며 노상에 발생되는 모든 응력상태에 적용할 수 있도록 일반화하기 위하여 삼축 압축시험시 구속음력은 3가지로 달리하여 실험하였다. 실험결과로부터 얻은 수정 CBR값과 탄성계수간의 상관관계를 회귀분석하여, 구속음력과 유효 평균주응력의 함수로 표현된 탄성계수와 수정 CBR값과의 관계식들을 제안하였다. 또한 D-2 다짐에 의하여 얻어진 최대 건조밀도와 수정 CBR값과의 상관관계식을 제안하였다.