• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권3호
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• pp.385-400
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• 2016

Bearing capacity of open-ended piles depends largely on inner frictional resistance, which is influenced by the degree of soil plugging. While a fully-plugged open-ended pile produces a bearing capacity similar to a closed-ended pile, fully coring (or unplugged) pile produces a much smaller bearing capacity. In general, open-ended piles are driven under partially-plugged mode. The formation of soil plug may depend on many factors, including wall thickness at the pile tip (or inner pile diameter), sleeve height of the thickened wall at the pile tip and relative density. In this paper, we studied the effects of wall thickness at the pile base and sleeve height of the thickened wall at the pile tip on bearing capacity using laboratory model tests. The tests were conducted on a medium dense sandy ground. The model piles with different tip thicknesses and sleeve heights of thickened wall at the pile tip were tested. The results were also discussed using the incremental filling ratio and plug length ratio, which are generally used to describe the degree of soil plugging. The results showed that the bearing capacity increases with tip thickness. The bearing capacity of piles of smaller sleeve length (e.g., ${\leq}1D$; D is pile outer diameter) was found to be dependent on the sleeve length, while it is independent on the sleeve length of greater than a 1D length. We also found that the soil plug height is dependent on wall thickness at the pile base. The results on the incremental filling ratio revealed that the thinner walled piles produce higher degree of soil plugging at greater penetration depths. The results also revealed that the soil plug height is dependent on sleeve length of up to 2D length and independent beyond a 2D length. The piles of a smaller sleeve length (e.g., ${\leq}1D$) produce higher degree of soil plugging at shallow penetration depths while the piles of a larger sleeve length (e.g., ${\geq}2D$) produce higher degree of soil plugging at greater penetration depths.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권2호
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• pp.209-222
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• 2022

Finite element analyses using coupled Eulerian-Lagrangian technique are performed to investigate the effect of soil conditions on plugging of open-ended piles in sands. Results from numerical simulations are compared against the data from field load tests on three open-ended piles and show very good agreement. A parametric study focusing on determination of the coefficient of lateral earth pressure (K) in soil plug after pile driving are then performed for various soil densities, end-bearing conditions, and layering conditions. Results from the parametric study suggest that the K value in the soil plug - and hence the degree of soil plugging - increases with increasing soil densities. The analysis results further show that the K value within the soil plug can reach about 63 to 71% of the coefficient of passive earth pressure after pile driving. For layered soil profiles, the greater K values are achieved after pile driving when the denser soil layer is present near the pile base regardless of number of soil layers. This study provides comprehensive numerical and experimental data that can be used to develop advanced theory for analysis and design of open-ended pipe piles, especially for estimation of inner shaft resistance after pile driving.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.397-404
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• 2002

The bearing capacity of open-ended piles is affected by the degree of soil plugging, which is quantified by the IFR. There is not at present a design criterion for open-ended piles that explicitly considers the effect of IFR on pile load capacity In order to investigate this effect, model pile load tests using a calibration chamber were conducted on instrumented open-ended piles. The results of these tests show that the IFR increases with increasing relative density and increasing horizontal stress of soils. The unit base and shaft resistances decrease with increasing IFR. Based on the results of the model pile tests, new empirical relations for base load capacity and shaft load capacity of open-ended piles are proposed. In order to check the accuracy of predictions made with the proposed equations, the equations were applied to the full-scale pile load test preformed in this study, Based on the comparisons with the pile load test results, the proposed equations appear to produce satisfactory predictions.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.99-110
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• 2001

개단 강관말뚝은 관입저항이 상대적으로 작다는 장점 때문에 육상과 해상구조물의 기초로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 말뚝의 항타에너지가 강관말뚝의 폐색효과와 지지력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 토조를 이용한 모형말뚝시험을 수행하였다. 시험결과로부터 말뚝의 폐색정도는 동일 항타에너지에서 햄머의 중량이 클수록, 그리고 동일 낙하높이에 대해서도 햄머의 중량이 클수록 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 폐색정도의 경우와 마찬가지로 항타에너지가 일정한 경우와 햄머의 낙하높이가 일정한 경우 모두에 대하여 햄머의 중량이 증가할수록 말뚝의 선단지 지력과 주면마찰력이 증가하는 것으로 나타났다. 한편 압입말뚝(jacked pile)의 경우에는 말뚝의 설치과정에서 발생하는 폐색효과가 동일 깊이로 타입된 항타말뚝에 비해 상당히 크게 나타났으며, 그로 인해 지지력 또한 항타말뚝 보다 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권12호
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• pp.51-61
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• 2014

연구에서는 사질토 지반에서 개단말뚝의 지지력에 영향을 미치는 폐색효과를 조사하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 현장재하시험은 직경이 다른 총 3본의 시험말뚝(508.0, 711.2, 914.4mm)을 제작하여 각각 동재하시험과 정재하시험을 실시하였다. 내주면마찰력과 외주면마찰력을 분리 측정하기 위하여 시험말뚝을 이중관으로 제작하였고, 외부말뚝의 안쪽과 내부말뚝의 바깥쪽 표면에 변형률계를 부착하였다. 정재하시험 결과, 내주면마찰력은 선단부로부터 총 관내토 길이의 약 18-34%의 부근에서 집중적으로 발생하였고, 이를 통해 말뚝 선단부근의 관내토가 내주면마찰력 발현에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한, 말뚝직경이 클수록 전체지지력에 대한 내주면마찰력과 순단면적의 선단지지력의 합의 비가 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 말뚝의 폐색율을 정량화하기 위해 시험말뚝의 incremental filling ratio(IFR)를 측정하여 분석한 결과, SPT의 N값과 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.189-197
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• 2002

개단말뚝의 지지력은 말뚝의 폐색정도에 영향을 받으며, 이러한 폐색정도는 관내토증분비인 IFR에 의하여 정량화 될 수 있다. 그러나 말뚝의 폐색정도가 말뚝의 지지력에 미치는 영향을 정확하게 고려하는 개단말뚝의 지지력 산정기준이 현재까지 없는 실정이다. 따라서 말뚝의 폐색정도가 지지력에 미치는 영향을 조사하기 위하여 계측기가 부착된 모형 개단말뚝과 가압토조를 이용해서 모형말뚝시험을 수행하였다. 시험결과 개단말뚝의 IFR은 말뚝의 관입깊이에 대한 관내토길이의 비로 정의되는 관내토길이비(PLR)로부터 예측이 가능함을 알 수 있었다. 그리고 개단말뚝의 선단 지지력과 주면마찰력은 말뚝의 IFR이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 또한 이와 같은 모형말뚝시험의 결과에 근거하여 개단말뚝의 선단지지력과 주면마찰력을 산정할 수 있는 새로운 지지력산정식이 제안되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.199-206
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• 2002

개단말뚝의 지지력은 관내토증분비(IFR)에 의해 정량화 될 수 있는 말뚝의 폐색정도에 큰 영향을 받는다. 그러나 대부분의 지지력 산정식들은 IFR에 따른 지지력의 변화를 고려하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 모형말뚝시험의 결과에 근거하여 IFR을 이용한 개단말뚝의 지지력산정식을 제안하였다. 또한 자갈질 모래지반에서 각종 계측기가 부착된 실대형 개단말뚝을 이용하여 말뚝재하시험을 수행하였으며, 말뚝이 타입되는 동안 말뚝의 IFR을 연속적으로 측정하였다. 그리고 본 연구의 일부로 수행된 실대형 말뚝시험의 결과를 포함한 두 가지 경우의 말뚝재하시험 결과를 이용하여 새로 제안된 지지력산정식의 정확성을 평가하였다. 말뚝의 지지력에 대한 측정치와 예측치의 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 지지력산정식은 만족스러운 예측결과를 주는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권1호
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• pp.695-710
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• 2018

Formation of a soil plug in an open-ended pile is a very important factor in determining the pile behavior both during driving and during static loading. The degree of soil plugging can be represented by the incremental filling ratio (IFR) which is defined as the change in the plug length to the change of the pile embedment length. The experimental tests carried out in this research contain 138 tests that are divided as follows: 36 tests for single pile, 36 tests for pile group ($2{\times}1$), 36 tests for pile group ($2{\times}2$) and 30 pile group ($2{\times}3$). All tubular piles were tested using the poorly graded sand from the city of Karbala in Iraq. The sand was prepared at three different densities using a raining technique. Different parameters are considered such as method of installation, relative density, removal of soil plug with respect to length of plug and pile length to diameter ratio. The soil plug is removed using a new device which is manufactured to remove the soil column inside open pipe piles group installed using driving and pressing device. The principle of soil plug removal depends on suction of sand inside the pile. It was concluded that the incremental filling ratio (IFR) is changed with the changing of soil state and method of installation. For driven pipe pile group, the average IFR for piles in loose is 18% and 19.5% for L/D=12 and 15, respectively, while the average of IFR for driven piles in dense sand is 30% and 20% for L/D=12 and L/D=15 respectively. For pressed method of pile installation, the average IFR for group is zero for loose and medium sand and about 5% for dense sand. The group capacity increases with the increase of IFR. For driven pile with length of 450 mm, the average IFR % is about 30.3% in dense sand, 14% in medium and 18.3% for loose sand while when the length of pile is 300 mm, the percentage equals to 20%, 17% and 19.5%, respectively.