• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.27-37
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• 2011

최근 가압 그라우팅 형식의 약액주입공법이 지반의 지반개량, 차수, 강도 증대 등의 목적으로 널리 쓰이고 있다. 이에 지반조건에 따른 고결체의 크기 및 형상을 측정하여 적정 주입압 및 주입시간을 정하는 것은 경제적이고 합리적인 시공을 위해 필수적이다. 그러나, 현장에서 시험시공을 통한 고결체 채취는 시간과 비용이 많이 소모되며, 그라우팅 공법을 적용한 지반에 고결체의 크기와 형상을 예측한 시스템은 현재까지 없다. 따라서, 본 연구에서는 물유리계 약액을 사용하여 주입압(50kPa, 100kPa, 150kPa)에 따른 실내모형주입시험을 실시하고 이를 전산유체역학(CFD)의 porous media모델과 VOF(Volume of Fluid) 기법을 이용한 수치해석을 실시하여 비교 분석하였다. 수치해석 결과, VOF 기법을 이용한 주입모사는 지중 속에 주입된 가압 그라우팅의 거동 및 고결 양상을 예측할 수 있는 기초적인 수치해석적 기법이 될 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.65-75
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• 2016

본 연구에서는 최근 적용사례가 급증하고 있는 가압식 그라우팅을 이용한 쏘일네일링의 현장인발시험 자료를 수집하여 데이터베이스를 구성하였으며, 기존의 도해법을 이용한 극한인발저항력 판정법의 문제점을 보완하기 위하여 비선형회귀분석을 이용하여 극한인발저항력을 판정하는 방법을 제안하였다. 비선형회귀분석에 의해 추정된 하중-변위곡선은 현장인발시험 자료와 매우 높은 상관성을 보였으며, 도해법에 의해 판정된 극한인발하중에 비해 평균 29% 정도 크게 판정되었다. 쏘일네일의 하중-변위곡선이 항복하중 이후에 급격한 변위를 보이는 경우에는 S자 성장곡선 회귀모형이 가장 적합하며, 인발하중과 변위의 증가량이 점진적으로 감소하는 파괴거동을 보이는 하중-변위곡선은 점근적 방법이 가장 적합한 회귀모형으로 평가되었다. 본 연구로부터 제안된 단위극한주면 마찰 저항력은 국내 지반특성과 가압식 그라우팅 공법의 특성이 반영된 것으로 해외 연구결과로부터 제시된 설계도표를 이용하던 문제점을 개선함으로써 독자적인 설계기준을 확보하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.407-416
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• 2010

현재 널리 적용되고 있는 대표적인 터널보조공법인 강관다단그라우팅공법은 그라우팅 기술을 도입하여 지반의 물성치를 개선하는 개념이나, 풍화토 지반조건에서는 그라우트재 주입 시 입자의 막힘현상으로 주입범위가 극히 제한되어 계획했던 보강 범위 형성이 어려운 문제가 있다. 본 연구에서는 천공홀 가압 팽창 개념을 도입하여 터널 막장면에 Umbrella Type으로 천공홀을 설치하고 팽창형 강관을 삽입하여 터널을 보강하는 신공법에 대한 연구를 수행하였다. 신공법은 삽입된 강관을 팽창시킴으로서 주변 지반 다짐으로 인한 지반응력상태 변화를 유도하고 이로 인하여 터널 굴착에 의한 지반 거동을 안정하게 하는 공법이다. 본 연구에서는 천공홀 팽창으로 인한 주변 지반의 거동을 연구하기 위해서 챔버모형을 실시하였다. 세 가지 형태의 시험적인 팽창관에 대해 팽창 실험을 실시하여 천공홀 벽면에서의 응력과 변위를 이론과 챔버모형실험을 모델링한 수치해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, 그 결과가 유사한 것을 확인하였다. 신공법의 터널 보강 효과를 평가하기 위하여 신공법과 강관다단그라우팅공법을 적용한 2차원 터널 수치해석과 Trapdoor 모형토조실험을 수행하였으며, 수치해석 결과와 실험 결과에서 모두 삼방향 팽창형 강관(하부 방향 무가압) 신공법을 적용하였을 경우에 터널 굴착 시 내공변위가 감소하는 결과를 보여주어 신공법의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.15-22
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• 2010

본 연구에서는 현장 인발시험을 통하여 강관다단 가압식 쏘일네일링의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 총 10공의 쏘일네일을 풍화토에 시공하여 인발시험을 실시하였다. 인발시험 결과에 의하면 쏘일네일의 극한인발력은 가압식 쏘일네일이 중력식 쏘일네일에 비하여 42~142% 증가하는 것으로 나타났다. 네일과 주변지반 경계면에서의 전단강도는 중력식 네일이 71kPa, 가압식 네일이 95~166kPa를 보이는 것으로 확인되었다. 가압식 쏘일네일의 경우 중력식 쏘일네일에 비하여 그라우트의 직경이 약 12~27% 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 공팽창이론에 의한 가압 시 지반변위 산정값과 현장 인발시험을 통하여 측정한 값을 비교하였으며, 그 결과는 대체적으로 비슷한 경향을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권7호
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• pp.13-20
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• 2017

쏘일 네일링은 원지반의 전단강도와 네일의 인발 전단 저항력을 이용한 지반 보강 공법이다. 쏘일 네일링 공법은 주로 절취사면, 흙막이 구조물 및 옹벽 보강 등에 사용된다. 흙막이 구조물과 옹벽의 경우 네일의 인발저항만을 고려하여 설계하여도 무방하나, 비탈면의 경우 인발은 물론 전단 및 휨 저항까지 고려하여 설계하여야 한다. 하지만 인발저항만 고려한 보수적인 설계가 이루어지고 있으며, 대부분이 네일의 재료, 형상, 시공방법 등의 개선을 통한 인발저항 증대에 관한 연구이다. 실제 쏘일네일로 보강된 지반은 활동면을 중심으로 전단 휨 변형이 발생하게 된다. 상대적으로 강도가 취약한 그라우트는 파괴되고 보강재와 분리되어 지반은 마찰저항력이 급감하면서 붕괴된다. 따라서 네일과 그라우트체의 분리를 억제하면서 전단저항력을 증가시킬 수 있는 공법개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이형철근 외측에 패커를 설치한 후 가압식 그라우팅을 통해 돌기를 형성함으로써 전단저항력을 증대시킬 수 있는 새로운 쏘일 네일링 공법에 대하여 실험적 연구를 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.397-419
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• 2012

본 연구에서는 기존 구조물 하부 통과공법의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압지보 터널공법을 개발하고 이를 현장에 적용하였다. 가압지보 터널공법은 H-beam으로 제작한 강재의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입한 후 시멘트 밀크를 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위을 회복시킬 수 있는 공법이다. 3D 수치해석을 통해 개발된 공법의 변위제어 효과 및 부재의 안정성을 검증하였다. 또한 ${\bigcirc}{\bigcirc}$고속도로 하부 구간에 폭 10.7 m, 높이 7.9 m, 연장 85 m의 도로터널에 적용하였다. 현장적용 결과 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 굴착을 완료하였으며 공법 대비 공사기간을 약 35% 단축하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.17-30
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• 2012

본 연구에서는 기존 비개착 터널공법의 지반침하, 공기지연, 재원낭비 등의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압식지보를 이용한 비개착 터널공법을 개발하고 현장에 적용하였다. 가압식 지보를 이용한 비개착 터널공법은 강재(H-beam)의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입 후 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위를 회복시킬 수 있는 공법이다. 내공변위제어법 및 실내시험과 유한요소해석을 통해 개발 공법의 변위억제 효과 및 지보재의 안정성을 검증하였다. 또한 광교택지개발지구 영동고속도로 하부 0.8m 토피구간의 비개착 터널($10.7m{\times}7.9m{\times}85m$)에 적용하여 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 시공을 완료하였으며 기존 비개착 터널공법대비 공기를 약 35% 단축하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권10호
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• pp.5-16
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• 2015

본 연구에서는 국가건설기준이 한계상태설계법으로 전환됨에 따라 현재 연구기반이 미약한 쏘일네일링의 LRFD 설계법 개발의 일환으로 인발저항에 대한 저항편향계수를 분석하였다. 쏘일네일링의 설계 및 시공 기술수준 등 지역적 특성을 반영하기 위하여 국내 비탈면과 굴착공사에서 수행된 인발시험 자료를 수집하고, 지반특성, 쏘일네일의 제원, 인발시험 결과 등으로 구성된 데이터베이스를 구축하였다. 쏘일네일링의 인발저항에 대한 저항계수를 보정하기 위하여 국내에서 가장 많이 이용되며 비교적 자료수가 충분한 중력식과 가압식 그라우팅공법의 인발저항에 대한 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수는 1.144~1.325으로 실제 극한인발저항력을 비교적 보수적으로 예측하고 있으며 미국의 연구사례(NCHRP Report)보다 안전측으로 설계가 이루어지고 있으나, 인발저항력에 대한 불확실성은 $COV_R$=0.27~0.43으로 비교적 큰 것으로 나타났다. 또한 가압식 그라우팅공법은 중력식 그라우팅공법에 비해 내재된 안전여유가 많으며, 실제 발휘되는 극한인발저항력의 불확실성이 낮은 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.70-77
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• 2010

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.405-411
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• 2008

The pressurized grouting soil nailing method using rubber membrane packer system was developed for recycling materials to minimize environmental pollution and reducing construction costs. For this purpose, field pull-out tests were performed to evaluate the characteristics of soil nailing by measuring tensile stresses and axial displacements.