말뚝의 재하시험이 연직지지력을 추정하기 위한 다양한 정보를 제공한다 할지라도 시험 말뚝을 극한하중까지 도달하도록 충분히 재하시킨다는 것은 상당히 어려운 일이며, 이와 같이 파괴시까지 재하하지 못한 말뚝의 연직재하시험의 결과로부터 지지력을 추정하는데 있어서 많은 도해적 방법과 수학적 방법이 시도되었다. 파괴하중을 추정하기 위하여 Southwel 연 이론을 기초로 최대곡률을 이용한 해석적 방법이 필자 등에 의하여 발표된 바 있다. 여기서 파괴하중은 Crowther가 정의한 바와 같이 특정한 기준 을 초과하였을 때의 하중으로 정의하였다. 본 논문은 최대곡률 방법에 의한 허용하중을 결정하기 위하여 Davission의 방법 및 DIN 4014의 허용하중과 비교하여 최대곡률 방법의 안전율을 2.5로 제안하였다. 그 결과 파괴시까지 재하하지 못한 연직재하시험의 결과치로부터 말뚝의 연직지지력을 추정 하는데 있어서 최대곡률 방법에 의한 허용하중의 결정은 타당성이 있는 것으로 판단되었다.

5가지의 토질을 대상으로 하여 심지배수가 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 있어서 진공압밀실험을 실시하여 진공압밀에서의 시간에 따른 침하량을 측정하였다. 이에 앞서 기초실험을 통하여 토질의 특성을 파악하고 아울러 일차원 압밀실험을 행하여 심지배수가 존재하지 않은 경우의 진공압밀이 진행되는 동안 기존의 압밀 실험이 토질의 거동을 예측할 수 있는지를 검토하여 보았다. 본 연구결과 기존의 일차원 압밀실험은 심지배수가 존재하지 않는 경우의 진공압밀 실험과정을 예측하는데 부적절하였으나 최종침하량은 적절하게 예측하였음이 밝혀졌다. 진공압밀의 실험결과에서는, 실트질토에 있어서 심지배수의 존재가 압밀의 속도에는 커다란 영향을 미쳤으나 최종 침하량은 심지배수의 존재에 상관없이 동일하였음이 밝혀졌으며 심지배수의 존재는 시료의 깊이에 대해 함수비와 밀도를 일정하게 한다는 것은 규명되었으나 점토질토에서의 심지배수의 존재는 압밀의 속도 뿐만 아니라 최종침하량도 증가시킴이 밝혀졌다.

내관과 외관이 분리된, 특별하게 제작된 모형 개단 말뚝을 상이한 방법으로 압력토조내에 설치하여 정적 압축 재하 실험을 실시하였다. 개단 말뚝 각 지지부에서의 지지력을 분리.측정하여 개단 말뚝의 지지 메카니즘과 관내토의 폐색 거동 특성을 고찰하였다. 상대밀도 49%의 모형 지반에 타격 관입된 말뚝의 관내토폐색력은 관입도중 20%정도 발휘되고 압축재하시에 대부분이 발휘되며, 토조에 작용된 구속 압력은 관내토 폐색에 크게 영향을 미치지 않았다. 그러나, 진동 관입된 말뚝의 관내토 폐색력은 관입도중에는 전혀 발생하지 않으며, 압축재하시에 약하게 형성되고, 타격 관입말뚝의 그것의 0.5~0.7배 정도가 발휘되는데 토조에 작용된 구속 압력은 관내토 폐색에 크게 영향을 미쳤다. 단위 관내토 폐색력은 극한 상태에서 최대값에 도달하지 않았다. 즉, 극한 상태에서 관내토는 파괴상태에 도달되지 않았다.

본 연구에서는 수직가속도를 일으키는 진동실험을 통하여 정규진동 및 무작위 진동시의 건조 사질토에 대한 동적거동을 분석하였다. 실험결과로부터 진동가속도와 상대밀도의 관계곡선을 제안하였으며, 여러가지 상재하중하에서의 거동특성을 규명하였다. 실험에는 완전건조된 사질토를 사용하였으며, 입경별로 4개의 시료로 나누고, 현장입경상태를 재현한 시료를 더하여 총 5개의 시료를 사용하였다. 정규진동실험의 경우, 진동진폭은 0.4mm~0.6mm로 유지하고 진동주파수를 3~40Hz 범위에서 변화시키면서 가속도에 따른 시료의 상대밀도 변화를 측정하였다. 무작위진동실험의 경우, 무작위파 발생기를 이용하여 무작위진동파와 10~50Hz 범위의 정규진동파가 조합된 합성파를 발생시키고, 가속도센서로 가속도를 측정하면서 상대밀도의 변화를 측정하였다. 본 연구결과, 수직가속도만으로 사질토를 94%~99%의 상대밀도까지 다질 수 있었으며, 최대 상대 밀도를 발생시키는 수직가속도는 시료가 최소 건조 단위 중량일 때의 간극비와 최대 건조 단위 중량일 때의 간극비 차이에 비례하는 것을 알 수 있었다. 또한, 상재하중을 가하지 않은 경우가 상재하중을 가한 경우보다 시료의 상대밀도변화가 크게 나타탔으며, 상재하중이 클수록 상 대밀도의 변화가 일어나는 가속도가 커짐을 알 수 있었다.

지반네일을 사용한 급경사면의 보강공법은 지난 20년동안 여러나라에서 사용되어왔다. 본 연구에서는 네일로 보강된 급경사면에 대하여 개별요소법을 이용한 새로운 해석을 수행하였다. 이 방법은 네일에 발생되는 인장응력 및 전단응력을 예측할 수 있어 각 요소별로 지반과 네일의 부분안전율을 산정할 수 있다. 보강된 급경사면은 몇개의 절편으로 나뉘어지고 각 측면들에 탄소성 Winkler 스프링으로 연결되었다고 가정함으로써 거동을 모델링하였다. 네일을 스프링으로 대치시키기 위하여 내일과 주변지반 사이의 합리적인 역학기구가 가정되어 사용되었다. 또한 실제 굴착과정에 따른 네일의 설치단계를 고려함으로써 현장지반에서 관측된 네일의 인장력을 비교적 잘 예측할 수 있어 보다 적절한 안전율 산정이 가능하다.

대구.경북지역의 대부분은 퇴적암으로 구성되어 있으며, 퇴적암 풍화토중에서 혈암풍화토와 이함풍화토의 공학적 특성에 대하여 연구하였다. 혈암 및 이암풍화토의 공학적 특성을 파악하기 위하여 다짐시 다짐에너지와 합수비 변화가 입도, 수침 및 비수침CBR, 투수 및 파쇄성에 미치는 영향에 대하여 연구하였고 또한,표면적비(Sw'/Sw)와 파쇄지수(IC)사이의 상관성을 검토하였다. 그 결과는 아래와 같다. (1) 최대 건조단위중량은 혈암풍화토가 이암풍화토보다 큰 값을 갖는 반면, 최적함수비는 혈암풍화토가 이암풍화토보다 작은 값을 갖는다. (2) 최소 투수계수는 최적함수비보다 1~2% 습윤측에 나타났으며, 다짐에너지가 증가할수록 투수계수의 변화폭이 작게 나타났다. (3) 표면적 비와 파쇄지수사이에는 직선적인상관성이 있는 것으로 나타났다. IC = 14.2865w'/Sw -8.429(r=0.9937) (4) 각각의 다짐에너지에서 수침CBR값은 최적함수비의 건조측에서 최대가 되었다가 함수비가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 또한, 최적함수비를 기준으로 하여 건조측에서는 다짐에너지가 커질수록 비수침 및 수침CBR값이 크게 나타나는 반면, 습윤측에서는 그와 반대의 현상이 나타났다.

내관과 외관으로 구성된 모형 개단 말뚝을 압력 토조속에 상이한 설치방법으로 관입한 후,실제 지진 기록을 이용하여 모델링시킨 유사 지진을 작용시켜 개단 말뚝에서의 지지력 저감 특성을 고찰하였다. 유사 지진 진동에 의한 극한 지지력 감소율은, 타격 관입 말뚝에서 약 20%였으며, 진동 관입 말뚝의 경우 약 40%에 달하였다. 또한,외주변 마찰력의 감소는 극한 지지력 감소의 대부분을 차지하여 약 80%였으며, 선단 강재부 지지력과 관내토 폐색력은 각각 약 10%였으며, 이러한 경향은 말뚝의 설치방법에 따라 크게 달라지지 않았다.

현장에서 화학약액을 주입하여 탈착을 촉진시킴으로 유기화합물로 오염된 흙을 정화처리하는 방법을 실험실에서 모델링해 보았다. 본 실험에서 UH40이라고 명명된 흙에 페놀(phenol), 애닐린(aniline), 퀴놀린(quinoline), 및 2-낼톨(2-napthol) 등의 유기유해물질을 오염시킨 후, 여러 종류의 화학약액을 사용하여 이 유기물질을 탈착/제거시켜 보았다. 오염물질제거 용액으로는 물, 과산화수소, 산성 및 염기성용액, 그리고 계면활성제를 이용하였다. 현장의 흙의 응력 상태와 약액주입 상황은 삼축압축기를 응용한 투수기(permeameter)로 오염된 흙에 구속음력을 가해주고 등수경사를 유발시켜 약액이 흐르게 함으로써 모델링이 가능하였다. 폐놀과 애닐린은 수산화나트릅과 중성세제에 의해 각각 효과적으로 탈착되었고, 음이온성 세제는 퀴놀린과 2-낼톨의 정화에 효과적이었다.

본 연구에서는 정규압밀 건조 모래 지반내의 연직 강체 지반앵커에 대한 모형 인발실험을 실시해서 앵커 표면의 마찰각을 실측했다. 마찰각은 앵커 표면의 깊이 방향으로 설치된 다수의 2 방향 로드셀을 사용해서 측정된 수직응력, 전단응력으로 구했다. 실험은 평면변형률 앵커와 축대칭 앵커에 대해서 실시했는데 실험 분석 결과, 앵커표면의 최대마찰각은 평면변형률 압축시험에 의한 무신축방향의 면상의 응력경각의 최대치와 거의 일치한다는 것을 알았다. 이 결론은 모래의 강도 이방성과 구속압 의존성 등을 고려하여 얻은 것으로 앵커 표면 마찰각에 모래의 전단저항각을 적용해서 설계하면 위험측이 된다는 것도 알 수 있다.

산지나 구릉지의 개발시 생성되는 절개사면의 안정문제는 반드시 확보되어야 할 중요한 사항이다. 산사태방지대책으로 억지말뚝공을 채택하는 경우, 억지말뚝공의 사면안정효과는 말뚝 및 사면 모두의 안정이 동시에 만족되어야 한다. 이러한 억지말뚝의 사면안정효과를 확신하기 위하여 억지말뚝이 설치된 사면의 거동을 면밀히 조사.분석하여 볼 필요가 있다. 본 논문에서는 우선 우리나라에서 적용되어 오고 있는 산사태방지대책을 체계적으로 정리하였다. 그리고 한 아파트 신축부지 절개사면을 억지말뚝공으로 복구한 현장사면을 대상으로 사면과 말뚝에 각종 계측기를 설치하고 계측치를 이용하여 억지말뚝과 사면지반의 거동을 조사.분석하여 보았다. 현장계측결과 일정간격의 줄 말뚝으로 설치된 억지말뚝의 사면안정효과는 상당히 양호한 것으로 판단되었다. 억지말뚝 및 지반의 변위는 억지말뚝 전면의 사면정지 작업시 영향을 많이 받았다. 여기서 사면안정공의 시공과정은 크게 4단계로 구분된다. 즉 초기의 사면정지 작업단계와 사면하부 옹벽설치위치 및 전면의 지하주차장용 지하굴착단계 그리고 옹벽완성단계이다. 결국, 본 연구를 통하여 제안된 억지 말뚝설계법의 합리성은 충분히 확일될 수 있었다.

배수형터널의 설계개념은 배수시 설비 정상적으로 가동된다는 가정하에서 터널 라이닝에 작용하는 수압의 영향을 고려하지 않는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같은 설계개념은 지하수위가 터널 하단부 아래로 저하되는 경우에는 합당하지만, 지하수의 공급원이 충분하여 지하수위 저하가 크지 않은 정상류 상태인 하천 인접구간 등에서는 침투력이 라이닝에 작용할 수 있으므로 이 경우 수압을 고려하지 않으면 터널 안정에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 주변 지하수위 저하가 거의 없는 서울지하철 $\bigcirc$호선중 4개 공구중 대표 단면 2개에 대해 배수형터널 내부의 과다유입수가 터널 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 침투류 해석 및 라이닝 검토를 유한요소법을 이용하여 검토하였다. 그 결과 터널의 라이닝에 대한 수압이 당초 설계에 비해 다소 크게 나타났으며 터널구조물의 장기적인 안전을 위하여는 차수공의 설치 또는 영구계측 등의 대책이 필요할 것으로 판단되었다.