본 논문은 말뚝의 선단과 두부조건이 자유이며 수평하중을 받고 있는 수직말뚝의 모형실험에 대한 결과를 보여주고 있다. 모형실험은 원심모형실험기(동경공업대학 Markll)를 이용하여 현장응력상태하의 사질토지반에서 실시되었으며, 중력가속도, 휭강성, 그리고 지반의 상대밀도를 달리하여 실험을 실시하였다. 본 연구의 목적은 Toyoura모래에 근입된 말뚝의 거동에 대해 중력가속도, 횡강성, 그리고 상대밀도의 영향과 여러학자(Murchison & O'Neill, Reese et at., Scott, Det Norske Vertas, Kondner)들에 의해 제안된 p-y곡선의 적용성 검토에 있다. p-V곡선에 의해 프로그램이 만들어졌으며, 이 프로그램으로 말뚝의 수평변위와 모멘트 그리고 지반반력 분포를 예측할 수 있다. 실측된 거동과 예측된 거동의 비교에서, Murchison & O'Neill과 Kondnor에 의해 제안된 p-y곡선식의 결과가 다른 식들보다 실측결과와 일치하였다.

흙과 Geogrid사이의 응력 전달은 마찰저항 및 수동저항으로 나눌 수 있는데 Geogrid의 횡방향 요소에 작용하는 수동저항은 그 메카니즘이 복잡하여 아직까지 거동이 명확하게 파악되지 못하고 있다. 이러한 수동저항의 메카니즘을 이해하기 위하여 돌기가 있는 보강재에 대한 직접 전단시험을 유한 요소 방법으로 해석하였다. 유한 요소해석으로 돌기의 간격에 따라 수동저항의 크기, 파괴형태, 응력 및 변형 분포 등을 분석하였으며 일 결과들을 실제 계측치와 비교 분석하여 Geogrid의 횡방향 요소에 작용하는 보강재의 수동저항의 거동을 파악하도록 하였다. 또한 흙의 종류에 따라 수동저항의 메카니즘을 파악하기 위해 점성토에 작용하는 수동저항의 거동을 예측하였다.

본 연구는 국내 고속도로의 암반사면의 현장조사를 실시하여 암반사면의 붕괴형상 및 특징을 암종 및 지질구조에 따라 분류하였으며 사면의 암종에 따른 붕괴규모, 붕괴시기 등을 분류하고 불안정한 사면에 영향을 주는 주요 지질구조에 대해 분석하였다. 연구결과, 붕괴 빈도가 높은 사면은 한반도의 남동측에 나타나는 중생대 백악기 퇴적암층과 경기일원 및 강원도 일원의 비교적 넓게 분포하고 있는 선캠브리아기의 편마암, 편암지대에 분포하는 것으로 나타났다. 암종에 따른 붕괴유형은 화성암이 낙석, 평면파괴, 토층유실, 원호파괴의 붕괴유형을 보이나 붕괴빈도가 비교적 낮고 퇴적암에서는 평면파괴가 우세하게 나타났으며 계일층의 차별적인 풍화에 의해 붕락형의 붕괴유형을 보이기도 하였다. 그리고 변성암에서는 암질불량으로 인한 원형파괴, 단층구조 및 엽리 등으로 인한 쐐기파괴, 평면파괴양상을 보였다. 지질구조에 따른 붕괴는 퇴적암에서는 주로 층리에 의해서는 붕괴가 발생되었으며 화성암에서는 절리, 그리고 변성암에서는 단층과 암질불량에 의한 붕괴가 우세한 것으로 나타났다.

축하중계측장치가 부착된 모형 개단 강관 말뚝을 상대밀도 49%인 초세립질 포화 모래지반을 담고 있는 압력 토조속에 타입한 후 정적압축재하시험을 실시하여 극한지지력을 결정하였다. 극한지지력의 임의 수준의 압축하중을 말뚝머리에 재재하한 후 유사지진 진동 및 Sine정현파 진동을 작용시켜 동적 진동에 의한 개단말뚝의 압축지지력 저감특성을 연구하였다. 유사화된 지진진 동과 Sine정현파진동에 의한 개단말뚝의 지지력 저감특성은 큰 차이를 보였다. 유사화된 지진 진동중 지지력 저감율은 작용하중의 크기에 따라 크게 달라지는데, 작용하중의 크기가 약 70% 이하일 경우에는 지지력 감소율이 8%이하였으며, 극한하중의 90%이상을 지지하는 개단말뚝의 극한지 지력은 약 15%이상 감소되었다. 또한, 외주면 마찰력 성분의 감소량은 감소된 총 지지력의 약 80%를 차지하였다. Sine정현파 진동중 지지력의 감소율은 작용하중의 크기에 따라 달라지지 않으며, 진폭과 진동수에 의해 크게 영향을 받았다. 즉, 진폭이 클수록, 진동수가 적을수록 지지력은 크게 감소되었다. 관내토 폐색응력의 감소양상은 진동의 종류에 따라 크게 달랐다. 유사 지진 진동에 의한 관내토 폐색응력의 감소는 작용하중의 크기에 상관없이 말뚝 선단으로 부터 약 3.0D, 이내의 관내 토에서 발생되었다. Sine정현파 진동에 의한 판내토 폐색응력의 감소는 말뚝 선단으로 부터 약 1.0D,이내의 관내토에서 크게 감소하고, 1.0-3.0D,의 관내토 부분에서는 거의 감소되지 않았다. 또한, 관내토 폐색력은 크게 감소되어졌고, 작용하중의 크기에 따라 감소율도 크게 달랐다.

한반도 중부지역에 위치한 청평양수발전소의 상부저수지는 준공후 16년이 경과한 사력댐으로 매일 수위 상승 및 저하를 경험하므로써, 제체의 거동이 일반 댐과는 달리 여러 가지 지반공학적 관심을 불러 일으키고 있다. 침투류에 대한 안정성을 판단하기 위하여 종래에는 심벽만을 대상으로 하여 저수지의 수위변동을 고수위 및 저수위의 두 경우로 고정시킨 정상상태의 해석을 주로 사용함에 따라 임의의 시간에서의 전체적인 침투현상 규명이 어려웠으나, 본 연구에서는 수위변동을 경계조건에 반영한 2차원 비정상류 유한요소해석을 댐 전체단면을 대상으로 수행하여 정상상태의 해석과 비교하였으며, 수위 변동에 따라 해당시간에서의 동수 경사, 침투력 벡타, 간극수압 등을 정량적으로 규명하였고, 산정된 침투수량을 계측치와 비필하였다. 그 결과 본 댐은 파이핑, 내부 침식 또는 제체 내부로의 투수 등에 대하여 안전하다고 판단된다.

본 연구에서는 일반 토사층에 선단지지된 현장타설말뚝의 재하시험결과로부터 얻은 하중-침하 량곡선을 쌍곡선으로 회귀분석하고 여기에 곡률방정식을 이용하여 최대곡률을 나타내는 하중을 항복하중으로 규정하는 판정법을 개발하였다. 그러나 하중과 침하량의 단위 또는 축척에 따라 최대곡률점의 위치가 변하고 따라서 항복하중도 다르게 판별된다(원상연, 1995). 따라서 하중과 침하량을 정규화(normalization)하고 정규화된 침하량(x축)과 하중축(y축)의 축척이 1:1이 되도록 함으로써 하중과 침하량의 단위와 축척에 상관없이 유일한 최대곡률점을 찾을 수 있었다. 본 논문에서 기존의 판정 법들을 이용하여 각각의 항복하중을 구하고 이들의 평균값을 기준으로 하여 정규화 과정을 검토하였다. 이 판정법을 현장타설말뚝에 대한 연직재하시험결과에 적용하여 연직항복하중을 판정하고, 이 결과를 기존의 판정 법들에 의한 항복하중과의 비교를 실시하였다.

본 연구에서는 동반논문(오세붕 & 이승래, 1996)에서 정식화한 비등방경화 구성모델에 대한 내재적인 응력적분 알고리즘의 정확성과 효율성을 검증하였다. 비배수 삼축압축시험경로에 대한 오차평가를 통하여 정확도해석을 수행하였고 수치적인 굴착해석예제를 수행함으로써 정확도 및 수렴도를 분석하였다. 그 결과 제안된 알고리즘이 비등방경화 구성관계에 대하여 음력을 정화하게 적분하고 Newton 법을 이용한 비선형 해석시에 점근적인 2차 수렴도를 확보함을 알 수 있었다. 그리고 이러한 검증을 토대로 지반의 초기조건 및 시공단계를 고려한 유한요소법을 이용하여 실제 굴착문제를 해석하였다. 비등방경화 구성관계를 이용함으로써, 추정된 벽체의 변위는 Cainflay모델에 비하여 실제와 더 유사한 해석결과를 얻을 수 있었다.

Coulomb토압이론은 실무에서 주로 사용되고 있음에도 불구하고 점성토로 뒤채움된 옹벽에 대한 일반적인 조건에 적용할 수 있는 토압이론식이 존재하지 않는다. 여기서는 점성토로 뒤채움한 중력식 옹벽에 대해서 배수 및 비배수 해석으로 인장균열이 부시된 경우와 고려된 경우에 각각 토압이론식을 유도하였다. 그리고 상기의 조건들에 대해서 전주동토압과 인장균열 깊이를 구하여 설계도표를 작성하였다.

삼축압축시험의 결과를 이용해 2차광물성분을 많이 포함하고 있는 모앙이 편마암인 풍화잔적토의 압축 및 강도특성을 분석하여, 모암 및 광물성분비가 다른 기존의 연구결과와 비교하여 풍화잔적토의 모암과 광물성부네 따른 강도정수의 차이 및 거동특성을 파악하기 위한 근간을 제시하고자 본 연구를 수행하였으며, 치를 위하여 CIV, CID, CKoU, CKoD 등의 삼축압축시험을 실시하였다. 기원 및 광물성분이 다른 풍화잔적토라도 정규압축곡선(NCL)의 기울기는 유사한 양상을 보이며, 압축시 입자파쇄효과로 인하여 약 85%의 소성변형량을 나타냈다. 전단시 또이동 시료는 김천 및 안동 시료와는 다르게 응력연화현상을 나타내 기원 및 구성광물에 따라 다른 거동을 보여줌을 알 수 있었다. 펀단저항각은 시료가 석영과 장석성분 등의 1차 광물과 2차광물의 구성성 분에 따라 달라짐을 알 수 있었으며, 반면에 간극수압계수는 기원 및 광물성분을 막론하고 1 이상의 큰 값을 나타냈다.

배수재가 설치된 연약지반의 현장거동은 3차원적인 특성을 나타낸다. 그러므로 보다 효율적인 2차원 평면변형률 수치모델을 이용하여 적절하게 해석하기 위해서는 현장지반의 3차원적인 흐름특성을 평면변형률 모델의 층류흐름으로 전환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 배수재가 설치된 연약지반의 3차원적인 거동특성을 고려하기 위하여 등가의 효과적인 모델방법이 유한요소법에 적용되었다. 2차원 등가모델은 등가투수계수와 배수재의 강성토를 고려한 등가폭을 가진다. 제안된 등가모델을 검증하기 위하여 ABAQUS 프로그램을 이용한 3차원 압밀해석을 수행하였으며, 3차원 해석결과와 2차원 해석결과를 비교하였다. 제안된 등가모델을 적용한 2차원 평면변형률 수치해석방법은 현장지반의 3차원적인 거동특성을 비교적 정확히 예측할 수 있다.

불포화토에 대한 흐름문제를 해석하기 위해서는 비선형으로 표시되는 부간극수압과 함수비 사이의 관계를 알아야 한다. 본 논문에서는 주문진 표준사, 한강모래 및 세립함유율이 다른 몇가지 화강풍화토에 대하여 2가지 실험기구로 이 관계를 측정하고 그 특성을 규명하였다. 여기서 얻은 자료를 이용하여 이 관계를 실험없이 추정가능한 경험식에 쓰이는 경험상수들을 얻었다. 몇가지 경험식중 van Genuchten(1980)의 것이 실험곡선과 잘 부합된다. 화강풍화토에 대해서는 세립함유율(No.200체 통과율)의 증가에 따라 경험상수들도 거의 일정하게 증가하는 경향을 보인다는 것을 알게 되었다. 따라서 이 관계를 이용하여 화강풍화토에 대한 함수특성곡선의 추정이 가능하다.

이방압밀이 과압밀점토의 비배수크리프파괴거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 등방 및 이방과압일시킨 점토시료에 대해서 비배수상태에서 크리프시험을 수행하였다. 연구결과 비배수 크리프파괴거동은 점토시료의 응력이력 즉 과압밀비와 압밀응력비$(\sigma_{3c}/\sigma_{le})$의 크기에 의해서 영향을 크게 받는다는 사실이 밝혀졌다. 즉 점토의 크리프강도는 과압밀비와 압밀응력비가 클수록 증가하므로 정지토압계수가 1.0보다 작은 점토지반의 크리프파괴 가능성을 등방압밀크리프피 괴시험에 의해서 판단하는 것은 위험하다. 그리고 점토의 크리프강도는 과압밀비와 압밀응력비의 크기에 관계없이 Finn과 Shead(1973)의 제안식에 의한 상한항복강도로서 구할 수 있었다.

본 연구는 보강토 토류벽체의 뒤채움재로서 폐 EPS 조각을 혼합한 경량의 성토재료를 개발, 활용하기 위한 기초연구로서, 우리나라에 광범위하게 분포하는 화강풍화토와 폐 EPS조각을 혼합한 경량성토재에 대해 공학적 특성파악을 위한 기본물성시험을 수행하였고, 또한 국내에서 판매되고 있는 두가지 대표적인 강성 및 연성 지오그리드 보강재에 대해 폐 EPS조각의 혼합비를 변화시 켜가며 실내인발시험을 수행하였으며, 이들 시험결과를 토대로 하여 폐 EPS조각 혼합경량토의 토질공학적 특성과 지오그리드-혼합경량토 사이의 마찰특성을 분석.평가하였다. 또한 본 연구에서는, 인장력 이외에도 다짐하중 및 상재하중 등 수직하중에 의한 압축력이 추가로 동시에 작용하는 경우의 지오그리드의 인장력-변형률 관계를 고려할 수 있는 마찰강도 산정방법을 제시하였으며, 이 방법을 토대로 하여 지오그리드-혼합토 사이의 마찰강도 평가시 적용가능한 보정계수 a1 및 a2 값의 범위를 제시하였다.

EPS(Expanded Polystyrene)를 이용한 하중경감공법은 초경량재(20~30kg/m3)인 EPS를 본 연구는 보강토 토류벽체의 뒤채움재로서 폐 EPS 조각을 혼합한 경량의 성토재료를 개발, 활용하기 위한 기초연구로서, 우리나라에 광범위하게 분포하는 화강풍화토와 폐 EPS조각을 혼합한 경량성토재에 대해 공학적 특성파악을 위한 기본물성시험을 수행하였고, 또한 국내에서 판매되고 있는 두가지 대표적인 강성 및 연성 지오그리드 보강재에 대해 폐 EPS조각의 혼합비를 변화시 켜가며 실내인발시험을 수행하였으며, 이들 시험결과를 토대로 하여 폐 EPS조각 혼합경량토의 토질공학적 특성과 지오그리드-혼합경량토 사이의 마찰특성을 분석.평가하였다. 또한 본 연구에서는, 인장력 이외에도 다짐하중 및 상재하중 등 수직하중에 의한 압축력이 추가로 동시에 작용하는 경우의 지오그리드의 인장력-변형률 관계를 고려할 수 있는 마찰강도 산정방법을 제시하였으며, 이 방법을 토대로 하여 지오그리드-혼합토 사이의 마찰강도 평가시 적용가능한 보정계수 a1 및 a2 값의 범위를 제시하였다.