• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권3호
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• pp.187-202
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• 2024

For the problems of high compressibility and low strength of peat soil formed by lake-phase deposition in Dianchi Lake, microbial-induced calcium carbonate deposition (MICP), phyto-urease-induced calcium carbonate deposition (EICP) and phyto-urease-induced calcium carbonate deposition combined with lignin (EICP combined with lignin) were used to reinforce the peat soil, the changes in mechanical properties of the soil before and after the reinforcement of the peat soil were experimentally investigated, and the effect and mechanism of peat soil reinforcing by the three reinforcing techniques were tested and analyzed using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The results show that: compared to the unreinforced remolded peat soil specimens, the unconfined compressive strength (UCS), cohesion and internal friction angle of the specimens reinforced by MICP, EICP and EICP combined with lignin techniques have been greatly improved, and the permeability resistance has been improved by two, two and three orders of magnitude, respectively; the different methods of reinforcing generate different calcium carbonate crystalline phases, with the EICP combined with lignin technique generating the most stable calcite, and the MICP and EICP techniques generating a mixed phase of calcite and spherulitic chalcocite. Analyses showed that for peat soil reinforcement, the acidic environment of peat soil inhibited the growth and reproduction of bacteria, EICP technology was superior to MICP technology, and the addition of lignin solved the defect of the EICP technology that did not have a "nucleation site", so EICP combined with lignin reinforcement was preferred for the improvement of peat soil.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.51-62
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• 2004

조립토 다짐말뚝(granular compaction pile)공법은 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 자갈, 쇄석 및 모래 등의 조립질 재료를 사용하여 연약한 지반에 말뚝을 조성하는 공법으로, 기초지반의 지지력 증가, 침하량 감소 및 압밀배수 촉진 등에 의한 지반개량 효과뿐 아니라, 사질토 지반에 적용시 지진에 의한 액상화 방지효과도 큰 공법으로 알려져 있으나 국내에서는 아직까지 널리 사용되지 않고 있다. 일반적으로 조립토 다짐말뚝은 Piled-raft system으로 시공되므로, 이 때 조립토 다짐말뚝의 극한지지력에 대한 평가는 팽창파괴 중심부의 깊이에 따라 달라지게 된다. 또한 조립토 다짐말뚝과 주변지반과의 하중분담에 대한 영향 및 지반내에서 조립토 다짐말뚝에 작용하는 구속응력의 변화를 적절하게 고려하여 조립토 다짐말뚝의 극한지지력이 결정되어야 한다. 본 연구에서는, 김 등(1998)에 의하여 연구되었던 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가에 대한 해석기법을 토대로, 단일 말뚝에 대하여 상재하중의 크기, 재하면적의 크기 및 파괴깊이에 따른 수평구속응력의 변화를 고려하여 극한지지력을 산정하기 위한 기법을 제안하였다. 또한 제안된 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가기법의 타당성을 실내모형실험을 통하여 검증하였으며, 실험결과를 토대로 하여 군말뚝의 지지력 증가효과 및 압밀계수의 변화에 대하여 비교, 분석을 실시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.159-168
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• 2005

조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 현재까지의 연구성과들은 주로 응력분담비와 치환율을 토대로 한 침하저감계수의 평가를 위주로 수행되어 왔으나, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로서, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율만을 고려한다는 제약성이 있다. 필자 등은 이러한 제약성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성 및 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 횡방향 변형을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 기 제안한 바 있다. 본 연구에서는 기 제안된 기법의 적용 타당성 등을 보다 구체적으로 확인하기 위해, 현장재하시험 및 3차원 수치해석 등을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 아울러 기 제안된 침하량 평가기법 등을 활용하여, 실무에서 간편하게 수 계산으로 조립토 다짐말뚝의 침하량 산정이 가능한 방법을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.677-683
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• 2016

도심지에서는 고도의 경제성장과 더불어 증가되는 교통량을 수용하기 위하여 도로와 철도 신설에 따른 지하터널 공사가 활발히 진행되고 있다. 지하공간 개발에서는 토사터널 구간이 많을 수 있고 이에 따른 막장 및 천단부 안정성을 고려한 여러 공법들이 개발 적용되고 있다. 그 중 최근에 적용예가 많은 공법으로 DSM(divided shield method)를 들 수 있는데, 이는 Messer Shield 공법에 근간을 두고 있으며, Messer Shield 공법의 장점을 흡수하고 문제점을 개선하여 안정성 및 시공성을 크게 개선한 비개착 특수터널 공법이다. 이 연구에서는 DSM 공법에서 터널 막장면 그라우팅이 터널의 시공성 향상에 미치는 영향을 대형 토조와 수치해석을 수행하여 검토하였다. 실제도로 크기의 1/2인에 해당하는 터널을 모사하기 위한 토조를 제작하여 실험 수행하였다. 또한 MIDAS GTS를 사용하여 수치해석 분석을 통해 DSM모사 토조의 지반 거동과 비교하였다. 터널 표면 침하와 안정성을 단계별 굴착을 통해 측정하였으며, 수치해석과 비교분석하였다. 연구 결과 그라우팅을 통한 막장 안정을 지표의 침하뿐만 아니라 터널 각 부재의 응력은 모두 안정성 범위에 들어가 있었으며, 이를 통하여 DSM 공법의 기술을 개선하고 터널의 안정성 및 시공성 향상을 기대할 수 있는 기초자료를 확보하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.263-274
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• 2018

본 연구에서는 순수형 보강토교대의 상부구조로 적용되는 슬래브교에 대한 적용성을 검토하고 보강토 교대의 외적/내적 안정성에 대해 검토하였다. 상부구조인 슬래브교의 연장은 10.0 m ~ 20.0 m, 두께는 0.7 m ~ 0.9 m를 대상으로 하여 구조해석을 수행하여 보강토교대의 교량받침에 작용되는 사하중과 활하중에 의한 반력을 산정하였다. 슬래브교는 연장 20.0m까지 순수형 보강토교대의 허용 접지압 200 kPa을 만족하였다. 순수형 보강토교대의 외적 안정성은 보강토체의 기하형상에 지배되기 때문에 상부구조의 하중에 의한 안전율 변화는 작은 것으로 나타났다. 지지력에 대한 안전율은 기초지반의 강성은 상수이지만 활동력인 상부구조의 하중은 증가되므로 감소되었다. 그리고 상부구조로 인해 보강토옹벽 상단에 작용하는 접지압이 200 kPa을 초과할 경우, 순수형 보강토교대에서는 전면벽체에 작용하는 수평토압이 과도하게 증가되어, 최상단 보강재에서 내적안정성인 인발과 파단에서 허용안전율을 만족하지 못하였다. 순수형 보강토교대의 효율적 설계 및 성능 확보를 위해서는 보강토체 상단에 배치된 보강재의 인발저항력과 장기허용인장력을 증가시키는 것이 필요한 것으로 분석된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.75-90
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• 2015

쏘일네일은 지반과 네일간에 발생하는 마찰특성을 이용하여 지반을 보강하기 때문에 쏘일네일의 길이는 지반의 안정성에 매우 중요한 요소이다. 이와 같은 이유로 쏘일네일의 길이를 정확히 평가하여 지반의 안정성을 확보해야 한다. 본 연구는 쏘일네일의 길이를 평가하는 기법을 개발하기 위한 기초 연구로써 비파괴기법의 적용성을 제시하고자 한다. 첫째, 커플러로 연결된 철근에도 적용 가능한 기법을 개발하기 위해 초음파와 전자기파를 적용한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 초음파는 커플러의 영향으로 신호를 측정할 수 없는 반면, 전자기파의 경우 커플러의 영향 없이 신호를 측정할 수 있었다. 둘째, 쏘일네일의 길이에 따른 전자기파 신호양상을 파악하기 위해 1 m~15 m의 길이가 되도록 철근을 조합한 후, 전자기파를 측정하였다. 그 결과, 철근의 길이가 증가할수록 전자기파의 도달시간이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 기 설치된 쏘일네일에도 적용할 수 있도록 접지선을 이용한 실험도 수행하였다. 실험결과, 접지선을 이용한 경우에도 철근의 길이가 증가할수록 전자기파의 도달시간도 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 전자기파가 쏘일네일의 길이를 평가하기에 유용한 기법임을 보여준다.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.283-292
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• 2013

석회암 사면에서 터널 출입구를 시공하기 위하여 진입로를 개설하던 중 사면붕괴가 발생되었다. 사면의 붕괴원인을 조사하기 위하여 현장조사, 실내시험 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과에 따르면 터널 출입구 진입로 개설이전 사면안전율은 1.0이하이며, 진입로 개설이후 사면안전율은 더 저하되는 것으로 나타났다. 그리고 진입로 개설이후 전단변형률 및 소성영역은 사면상부에서 하부로 전이되므로 사면활동영역이 증가되어 사면안정성을 저하시키는 것으로 해석되었다. 터널 출입구 시공을 위해서는 해당사면에 대한 안정성을 확보하여야 하므로, 대상현장의 조건을 고려하여 록볼트, 록앵커 및 FRP 그라우팅을 사면에 보강하는 것으로 결정하였다. 적용된 사면보강공법의 효과를 확인하기 위하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측결과 사면지반의 수평변위는 매우 미소하며, 대부분 발생된 이후 다시 회복되는 탄성거동을 보였다. 그리고 록볼트 및 앵커축력은 터널굴착작업 및 장마기간에 의한 영향보다는 사면굴착작업시 영향을 가장 크게 받으며, 터널굴착작업이후 수렴하는 경향을 보이므로 대상사면은 안정한 상태임을 확인할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.115-124
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• 2004

조립토 다짐말뚝(granular compaction pile)공법은 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 자갈, 쇄석 및 모래 등의 조립질 재료를 사용하여 연약한 지반에 말뚝을 조성하는 공법으로, 기초지반의 지지력 증가, 침하량 감소 및 압밀배수 촉진 등에 의한 지반개량 효과 뿐만 아니라, 사질토 지반에 적용시 지진에 의한 액상화 방지효과도 큰 공법으로 알려져 있으나 국내에서는 아직까지 널리 사용되지 않고 있다. 일반적으로 조립토 다짐말뚝은 Piled-raft system으로 시공되므로, 이 때 조립토 다짐말뚝의 극한지지력에 대한 평가는 팽창파괴 중심부의 깊이에 따라 달라지게 된다. 또한 조립토 다짐말뚝과 주변지반과의 하중분담에 대한 영향 및 지반내에서 조립토 다짐말뚝에 작용하는 구속응력의 변화를 적절하게 고려하여 조립토 다짐말뚝의 극한지지력이 결정되어야 한다. 본 연구에서는, 김 등(1998)에 의하여 연구되었면 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가에 대한 해석기법을 토대로, 단일 말뚝에 대하여 상재하중의 크기, 재하면적의 크기 및 파괴깊이에 따른 수평구속응력의 변화를 고려하여 극한지지력을산정하기 위한 기법을 부시네스크 식을 이용하여 제안하였다. 또한 제안된 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가 기법의 타당성을 실내모형 실험 및 수치해석 프로그램인 PFC-2D 프로그램을 이용한 수치해석 결과와의 비교, 분석을 통해 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.69-78
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• 2022

지오튜브 공법은 해안지역 해안선 침식방지와 준설토 매립 호안사면의 뒤채움 필터석 대체용으로도 널리 활용되고 있다. 본 연구는 지오텍스타일에 의해 보강되어 제작된 공시체를 현장 상태를 고려하여 등방 구속압력 10kPa, 50kPa, 100kPa 이하로 최소화하여 연직응력 재하 시 변형 거동을 파악하였다. 시험결과 공시체의 연직 변형율 7%까지는 구속압(≤100kPa)에 관계없이 지오텍스타일 조직의 이완에 따른 인장력이 발휘되는 초기 Strain Hardening 영향으로 응력-변위 거동은 동일하였다. 변형율 7%이상부터는 구속압력이 작은 공시체는 재하 시 변형이 커서 보강 지오텍스타일의 인장 저항력을 증가시키므로 Strain Hardening에 의해 파괴 시 축차응력은 상대적으로 증가하였다. 파괴 후는 급격하게 Strain Softening에 의해 취성파괴형태를 나타내면서 저하되었다. 이는 일반적인 삼축압축시험에서 셀 압이 증가되면서 전단응력도 크게 증가되는 현상과 다르다. 지오텍스타일 등방구속시험에서는 지오텍스타일의 인장변위가 일차적으로 영향을 받기 때문에 탄성계수를 급격하게 증가시키는 탄성 거동을 나타내고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.5-16
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• 2022

최근 도시 및 지하공간 개발에 따라 지반재해가 증가하고, 사회문제로도 이어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 그라우팅 공법이 사용되나, 낮은 침투성, 겔화특성 등의 재료적 한계와 인장저항력 부족 문제를 가지고 있어 지반의 역학적 성능을 개선하지 못하고 있다. 따라서 최근에는 섬유를 혼합한 그라우트재 연구 등 역학적 성능 개선을 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 일반적인 섬유는 교반 및 주입 시 주입구 막힘, 주입관 폐색 등의 문제를 유발해 실제 지반 주입에 많은 어려움을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 그라우트 인장보강재로 실제 주입이 가능한 CNT Powder를 사용해 'CNT-mixed grout재'를 고안하고, 역학적 거동 분석과 주입 가능성, 구근 특성, 적용성 분석을 수행하였다. 역학적 성능 시험결과 CNT Powder의 최적 함유량은 0.5 %로 확인되었고, 1차원 주입시험과 모형 구근 형성시험을 통해 적정 주입인자와 구근의 특성을 파악하였다. 수치해석을 통한 적용성 분석을 수행하여 CNT-Mixed grout재가 침하량과 소성영역 감소 등의 효과를 나타내어 지반에 주입 가능한 인장보강재로서 활용이 가능함을 확인하였다.