• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.397-408
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• 2023

Pipe pile walls are commonly used as retaining structures for excavation projects, particularly in densely populated coastal cities such as Hong Kong. Pipe pile walls are preferred in reclaimed land due to their cost-effectiveness and convenience for installation. However, the pre-bored piling techniques used to install pipe piles can cause significant ground disturbance, posing risks to nearby sensitive structures. This study reports a well-documented case history in a reclamation site, and it was found that pipe piling could induce ground settlement of up to 100 mm. Statutory design submissions in Hong Kong typically specify a ground settlement alarm level of 10 mm, which is significantly lower than the actual settlement observed in this study. In addition, lateral soil movement of approximately 70 mm was detected in the marine deposit. The lateral soil displacement in the marine deposit was found to be up to 3.4 and 3.1 times that of sand fill and CDG, respectively, mainly due to the relatively low stiffness of the marine deposit. Based on the monitoring data and site-investigation data, a 3D numerical analysis was established to back-analyze soil movements due to the installation of the pipe pile wall. The comparison between measured and computed results indicates that the equivalent ground loss ratio is 20%, 40%, and 20% for the fill, marine deposit and CDG, respectively. The maximum ground settlement increases with an increase in the ground loss ratio of the marine deposit, whereas the associated influence radius remains stationary at 1.2 times the pipe pile wall depth (H). The maximum ground settlement increases rapidly when the thickness of marine deposit is less than 0.32H, particularly for the ground loss ratio of larger than 40%. This study provides new insights into the pipe piling construction in reclamation sites.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.37-44
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• 2017

본 연구에서는 특정 암반에 근입된 강관말뚝의 거동특성을 분석하기 위하여, 강관말뚝의 직경, 두께 및 길이 조건에 따른 인발, 압축 및 수평재하 시의 시험결과 예측을 위한 3차원 수치해석 연구를 수행하였다. 먼저, 인발재하에 대한 거동특성을 분석한 결과, 동일한 말뚝길이 및 두께와 인발하중 크기를 기준으로 말뚝직경에 반비례하는 인발변위가 나타나는 것으로 확인되었다. 또한 압축재하에 따른 하중-침하 관계를 통하여, 말뚝 직경에 비하여 말뚝의 두께가 하중저항에 대한 효과에 더욱 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 수평하중 재하에 따른 수평변위 관계를 바탕으로 수평하중의 저항효과는 말뚝직경에 의한 영향이 큰 것으로 분석되었다. 따라서 강관말뚝을 이용하여 기초구조물 설계에 따른 재하시험을 위해서는 예비설계 단계에서 말뚝 조건이 거동특성에 미치는 영향을 분석할 필요가 있는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.811-818
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• 2010

This paper presents the results of a numerical investigation on behavior of deep excavation wall system supported by steel pipe struts. A series of three-dimensional finite element analyses were carried out on a deep excavation project site which adopted steel pipe struts. The results indicated that the mechanical behavior of steel pipe supported deep excavation is comparable to that of a conventional H-pile supported deep excavation, although the steel pipe supported system is required less number of struts than the conventional H-pile strut system. Also shown is that the sectional stresses of the steel pipe support system are within the allowable values implying that the steel pipe support system can be effectively used as an alternative to conventional H-pile support system.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구에서는 기존의 H-Pile+토류판 또는 H-Pile+토류판+차수그라우팅 공법의 안정성, 시공성 및 경제성을 개선하기 위해 H-Pile에 Plastic Sheet Pile(P.S.P)과 연성벽체인 P.S.P의 간격유지 및 보강기능을 위한 간격재(각형강관)를 결합한 토류벽체 System인 HCS공법을 개발하고, HCS공법을 구성하는 각 부재의 거동을 3차원 유한요소해석에 의해 규명하는 연구이다. HCS공법의 거동을 수치해석적으로 규명하기 위해 Plastic Sheet Pile 규격 3종류, H-Pile 규격 2종류 및 설치간격 3종류, 간격재 규격 1종류 및 설치간격 4종류에 대해 광범위한 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 수치해석결과 $P.S.P-460{\times}131.5{\times}7t$ (PS7)와 H-Pile $250{\times}250{\times}9{\times}14$ (H250), $P.S.P473{\times}133.5{\times}9t$ (PS9)와 H-Pile $300{\times}200{\times}9{\times}14$ (H300)의 조합에서 상대적으로 유사한 응력비(=발생응력/허용응력)를 갖는 것으로 검토되어 이 제품의 조합이 경제적인 것으로 확인되었으며, P.S.P+H-Pile+간격재 복합체의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위와 상부지반의 연직변위가 감소하였다. 특히, H-Pile과 P.S.P의 강성차이로 인한 Arching 현상으로 P.S.P의 토압의 상당부분이 H-Pile로 응력(토압) 전이가 발생하여 P.S.P의 응력 및 변위는 미소하게 나타났다. 본 연구를 통하여 HCS공법을 구성하는 각각의 부재들의 거동을 확인할 수 있었으며, 확인된 연구결과를 통해 향후 HCS공법을 합리적이고 안정하며 경제적으로 적용하는 데 활용 가능하리라 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권3호
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• pp.23-34
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• 1993

지반조건이 개단강관말뚝의 거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 응력상태와 상대밀도의 조절이 가능한 토조내에 포설된 모래지반에서 모형말뚝실험이 수행되었다. 모형말뚝은 개단강관 말뚝의 각 부분에 작용하는 지지력을 분리측정하기 위하여 직경이 다른 두개의 파이프로 만들어졌다. 실험결과에 의하면 모래지반에 타입된 개단말뚝의 폐색정도와 관입저항력은 지반의 수직응력보다는 수평응력과 상대밀도에 의하여 좌우되었으며, 관내토지지력과 외주면마찰력, 그리고 전체 지지력도 수직응력보다는 수평응력과 상대밀도에 의하여 주로 영향받는 것으로 나타났다. 또 한 말뚝 외벽에 작용하는 수평응력은 원지반의 응력상태와는 관계없이 조밀한 지반의 경우에는 원지반의 수평응력보다 크게, 보통상태의 지반에서는 원지반과 비슷하게, 그리고 매우 느슨한 지반에서는 원지반보다 작게 측정되었다. 원지반의 수평응력에 대한 말뚝 설치후의 말뚝 외벽에 작용하는 수평응력의 비는 주어진 모래지반의 경우 원지반의 수평응력과 관계없이 상대밀도에 따라 일정한 값으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2008년도 발표논문집
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• pp.36-39
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• 2008

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2008년도 발표 논문집 제17권
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• pp.36-39
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• 2008

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.45-56
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• 2010

본 논문에서는 강관버팀보로 지지되는 흙막이 굴착 시스템의 거동에 관한 수치해석 연구내용을 다루었다. 최근 들어 적용성이 점차 늘고 있는 강관버팀보로 지지되는 흙막이 시스템의 거동특성에 관한 이해 증진의 일환으로 본 연구에서는 강관버팀보가 적용된 실제 현장 단면에 대한 3차원 해석을 수행하였으며 그 결과를 토대로 흙막이 벽체 및 버팀보, 브레이싱 시스템에 대한 3차원 거동 메카니즘을 고찰하였다. 이와 아울러 동일한 굴착단면에 대해 H-형강 버팀보 적용 조건에 추가해석을 통해 강관버팀보 적용 단면과의 직접적인 비교를 시도하였다. 그 결과 강관버팀보 적용단면의 경우 H-형강 단면과 비교하여 수평간격이 넓음에도 불구하고 거의 대등한 거동을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1994년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.43-58
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• 1994

In this reaserch, the comparison between numerical results and field measurments including settlement, heaving and lateral displacement, in the interchange construction works on soft ground. Sand drain was performed for the improvement of the site and steel pipe piles driven for the pier foundation of interchange. The steel pipe piles were replaced to the equivalent steel sheet pile wall. Biot's equation was coupled with elasto-viscoplastic model for the multi-purpose program of soft foundation. Finally countemeasures for future possible lateral displacement and settlement were exmanined.