• 한국지반공학회논문집
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• 제21권9호
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• pp.87-102
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• 2005

기존의 구조물 또는 서비스에 근접한 터널굴착이 지상공간의 부족으로 인해 종종 도심지에서 이루어지며, 이러한 터널굴착으로 발생하는 지반변위가 인접한 구조물에 손상을 발생시킨다. 본 연구는 근거리 사진계측을 이용한 2차원 모형 파일-지반-터널굴착 실험에 초점을 두었다. 실험장비 및 절차와 더불어 마찰이 있는 사질토 지반으로 간주하는 알루미늄 봉의 특성에 대해서 소개하였다. 실험결과, VMS와 EngVis 프로그램을 이용한 포토 이미지 프로세스는 터널굴착으로 인한 파일 선단부의 거동을 측정하는데 유용한 도구임을 잘 보여 주었다. 결론적으로 사진계측기술을 이용한 실내모형실험을 통해 영향권과 관련된 파일 선단부의 거동 데이터를 생성할 수 있다. 본 연구는 사질토 지반에서 터널굴착으로 인한 정규화 된 파일 선단부의 침하를 근간으로 하는 영향권을 제시한다. 이러한 영향권은 실내모형실험과 수치해석을 통해 규명하였다. 모형실험으로부터 정규화 된 파일 선단부의 거동은 수치해석 결과와 잘 일치하였다. 본 논문에서 제시된 영향권은 계획단계에서 터널시공 위치를 선정하는데 유용할 것으로 판단되나, 지반조건을 고려하는 실제 상황에 적용끈기 위해서는 모형파일과 모형터널의 크기에 대한 축척을 실제크기와 맞게 조정해야 한다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.104-110
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• 2010

In this study, a series of two-dimensional model test and numerical analysis was carried out to investigate the pile movement due to tunnelling in soft ground. The model test consists of 21 cases according to locations of the pile tip over the centre position of model tunnel. To identify both the pile and ground movements a close-range photogrammetric technique was adopted in the model test. The results from the model test were compared to the two-dimensional finite element analysis using the CRISP program. It was found that the rotation point on the pile was significantly affected by factors such as the offset distance from the model tunnel and the volume loss that occurred during the tunnelling operation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.85-93
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• 2008

대심도 연약지반에 설치되는 말뚝은 말뚝의 길이가 길어져 지반지지력이 크므로 극한 지지력의 확인이 힘들고, 부마찰력에 의해 큰 잔류하중이 발생하기 때문에 하중전이시험을 수행하더라도 정확한 하중전이곡선을 산정하기 어렵다. 본 연구에서는 연약지반에 설치된 PHC 항타 말뚝을 대상으로 선단지지력과 주면마찰력을 분리측정할 수 있고 극한 지지력을 확인하기 용이한 하중전이 양방향 재하시험을 수행하였다. 말뚝설치 직후부터 말뚝변형률을 지속적으로 계측하여 잔류하중을 결정하였다. 잔류하중의 영향을 고려하여 참지지력과 참 하중-변위 곡선을 분석하였다. 이를 바탕으로 잔류하중이 포함된 주면마찰력에 대한 하중-변위 거동모형을 제안하였다. 결과적으로, 점토지반에 설치되는 장대말뚝의 재하실험 결과에 대한 정확한 분석을 위해서는 잔류하중을 고려하여야 한다는 것을 입증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.27-34
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• 2010

본 연구에서는 유한요소해석을 실시하여 지반굴착으로 인해 융기(heaving)가 발생하는 지반에 사전에 근입된 말뚝의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석에서는 말뚝과 점토사이 경계면에서의 미끄러짐(소성항복)을 고려하여 그 상호거동에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 말뚝의 상향변위, 말뚝과 인접지반의 상대변위, 말뚝에 작용하는 전단응력 및 인장력을 분석하였다. 특히, 수직응력의 감소로 인해 말뚝과 인접지반에서의 전단응력이 전이되는 메커니즘에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 굴착에 의해 수직응력이 감소하여 말뚝과 인접지반 사이에서의 상대변위 및 전단응력이 변화하였다. 말뚝 대부분의 위치(Z/L=0.0-0.8)에서는 상향의 전단응력이 발생하였으나, 말뚝 선단부 부근(Z/L=0.8-1.0)에서는 하향의 전단응력이 발생하였고, 이로 인해 말뚝에는 인장력이 발생하였다. Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이이다. 수치해석을 통해서 분석된 말뚝의 거동에 대하여 상세히 보고하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2403-2407
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• 2012

압축하중을 받는 말뚝의 하중-침하관계를 구하기 위한 하중전이법에서는 말뚝을 유한개의 요소로 분할하고 각각의 요소들에 대하여 말뚝주면변위와 주면 전이하중 그리고 말뚝선단변위와 선단저항력 사이의 적합조건으로부터 말뚝 요소의 단면력과 변위를 계산하게 된다. 통상적인 하중전이법에 의할 경우 모든 말뚝요소들에 대하여 하중-변위 사이의 적합조건을 만족하도록 반복계산을 수행해야 하므로 계산량이 과다한 단점이 있다. 본 연구에서는 압축하중을 받는 말뚝에 대한 미분방정식을 유한차분식으로 정식화하여 말뚝 바닥요소를 제외한 요소에 대해서는 반복계산 없이 직접 말뚝 단면력과 변위량을 계산할 수 있는 간편 계산법을 도입하였다. 간편 계산법에 의한 계산결과를 기존의 해석자료와 비교하여 보았는데 하중-침하관계와 말뚝 단면력 분포가 일치함을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.389-407
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• 2017

본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대 축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은 지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약 2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.29-39
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• 2015

버킷기초에 작용하는 수직하중의 일부는 내부 흙을 통해 저면으로 나머지는 스커트 외주면과 지반 사이로 전달된다. 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 설계를 위해서는 수직 하중전이 특성을 명확하게 규명해야 하나 아직 이에 대한 연구가 수행되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직하중에 대한 지반의 응답을 계산하였다. 극한 상태에서 버킷기초의 선단지지력은 얕은기초의 지지력보다 크며 주면마찰력은 말뚝의 설계식에 비하여 작은 것으로 나타났다. 선단지지력은 스커트 외주면에 작용하는 전단응력이 파괴면을 아래로 밀어내어 파괴면이 확장되기 때문에 얕은기초에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 반면 주면마찰력은 침하가 진행되면서 버킷기초 하부의 흙이 수평방향으로 밀려 이동하면서 스커트에 작용하는 수평응력이 감소하기 때문에 작은 것으로 나타났다. 버킷기초의 극한지지력은 얕은기초의 선단지지력과 주면마찰력 설계식을 합한 값보다 큰 것으로 계산되었다. 이는 주면마찰력은 설계식보다 작지만 크기가 선단지지력에 비하여 매우 작아 지지력에 큰 영향을 미치지 않는 반면 선단지지력은 주면마찰력에 비하여 증가폭이 크기 때문이다.