• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.69-75
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• 2013

지하 매설관은 우리의 일상생활과 매우 밀접하지만 일반적으로 붕괴로 인한 피해가 발생하기 전에는 그 중요성에 둔감한 편이다. 대부분의 매설관은 도로포장체 아래에 매설되어 있어 외부하중으로는 주로 교통하중을 받는다. 본 연구에서는 이러한 교통하중을 받는 지하 매설관의 거동에 대해 살펴보았다. 지하 매설관의 거동에 영향을 미치는 인자는 여러 가지가 있지만, 본 연구에서는 매설 깊이(H)와 매설관의 직경(D)의 비를 가장 중요한 인자로 보고 연구를 수행하였다. 두 가지 경우의 매설 깊이에 대한 매설관 직경 비에 따른 매설관의 건전성을 살펴보았다. 결과를 바탕으로 매설관의 건전성을 확보할 수 있는 매설깊이를 결정할 수 있었으며, 보다 경계적인 매설관 설계를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.114-117
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• 2010

에너지자원(석유, 천연가스, 전기) 이송과 정보전달(해저광케이블)을 위한 다양한 형태의 해저 매설관이 해저면에 설치되어 운영이 되고 있다. 이들 매설관은 지진 또는 해저사면의 유실과 같은 자연재해로 인해 파괴되는 일들이 빈번하게 발생되고 있다. 그 외 태풍 등에 의해 발생되는 파랑하중에 의해서도 이들 매설관이 종종 파괴되는 일이 발생되기도 한다. 태풍 등에 의한 파랑하중은 해저지반에 과다한 과잉간극수압을 발생시켜 지반 액상화를 유발 세굴을 발생시키는데 이로 인해 매설관 하부에는 과도한 인장응력이 유발되어 매설관의 파괴 문제가 야기된다. 만약 석유수송 해저매설관이 파괴되면 경제적?산업적 측면에서 직접적인 피해 이외에도 해양환경에 미치는 영향은 매우 크다고 볼 수 있다. 따라서 파랑하중에 의한 해저매설관 주변 지반의 거동 분석 및 안정성 평가에 관한 연구가 요구된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.47-55
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• 2008

본 연구에서는 최근 발생하는 지중 매설관의 파손이 곡선부에 집중되고 있는 현실적인 문제를 통해 지중 매설관의 곡선부에 대해 보다 합리적인 해석 방법을 제시하고, 곡선부를 갖는 지중 매설관의 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 실제 시공 및 균열이 발생한 사례를 바탕으로 대상 모델을 선정하고 지중 매설관에 작용 가능한 하중 조합을 고려하였다. 3차원 유한요소해석을 통해 변형량과 응력 그리고 좌굴에 대한 구조해석을 수행하였으며 이를 통해 직선부에 비해 곡선부에 응력이 집중되며 지중 매설관의 안전성을 저해 하고 있음을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 통해 곡선부를 갖는 지중매설관의 경우곡선 연결부에 대한 정밀한응력 해석을 통한 안전성 평가가 이루어져야 한다고 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.15-24
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• 2006

본 연구는 각종 매설관의 경계조건에 따른 동적 거동에 대한 연구이다. 축방향 및 축직각방향에 대한 거동을 조사하였다. 매설관은 탄성기초 위에 놓인 보요소로 모형화하였고, 지진파는 정현파 형태의 지반 변위로 적용하였다. 매설관의 고유진동수와 모드 형태 그리고 매개변수의 영향을 조사하기 위해 자유 진동에 대한 해석을 수행했다. 그리고 지반진동에 대한 거동을 조사하기 위해 자유진동 해석을 통해 얻어진 고유진동수와 모드 형태를 이용하여 강제 진동에 대한수식을 유도하였다. 자유 진동시 매설관의 고유진동수에 가장 큰 영향을 미치는 것은 지반 강성과 매설관의 길이였다. 지반진동의 전파방향과 전파속도 그리고 진동수에 대한 콘크리트관, 강관, FRP관의 동적거동을 연구하였고 그 결과를 비교하였으며 다양한 단부경계조건에 대한 동적거동해석을 통해 매설관의 종류와 단부경계조건에 따른 최대 변형률 발생지점을 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.79-87
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• 2003

현행 지중전력선관로 건설시에 사용되는 표준공법은 관과 관사이의 거리를 l0cm 이격시켜 관로를 매설함에 따라 공정이 복잡하고, 경제적이지 못해 이에 대한 개선공법으로 관사이의 좌우이격거리를 없앤 접촉관 공법을 제안하였으며, 이 두 공법의 거동특성과 안정성을 비교$.$평가하고 지중매설관의 변형에 영향을 미치는 주요인자를 분석하기 위해 실규모 현장 실증실험을 수행하였다. 실험에 적용된 매설형태는 A-1급 도로포장아래 매설깊이 80cm, 100cm, 120cm 지점에 PE파형관이 각 공법형태에 맞게 매설되고, 외부하중으로 DB-24차량의 후륜하중 9.6ton이 매설관 상단 중앙에 정차했을 때 관이 받는 작용압력-변형률 특성을 분석하였다. 실험 결과, 지중매설관의 변형은 주로 시공과정중에 발생하는 것으로 나타났고, 특히, 모래되메움 공정 및 쇄석 포설 완료후에 변형이 가장 크게 발생하는 것으로 계측되었다. 그리고, 접촉관과 이격관 공법의 변형을 비교해 보면, 이격된 부분에 채워진 되메움재의 수동토압에 의한 저항압에 의존한 이격관 공법이 관과 관이 직접 접촉하여 관의 강성이 저항압으로 작용하는 접촉관 공법에 비해 변형이 작게 발생하는 것으로 분석되었다. 더불어 KS-C8455의 허용변형률 3.5%에 매설깊이 80cm, 100cm, 120cm에 묻힌 매설관이 공법 및 다짐방법에 관계없이 만족하는 변형률값을 보이고 있어 안전성을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.11-18
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• 2009

지하매설관 설치시 매설관 아래의 베딩면 상부 되메움재는 적절한 다짐이 필요하다. 그러나 원형매설관 설치시 기존 시공법의 경우는 관 하부의 다짐이 어렵고, 또한 다짐효율이 떨어져서 지하매설관의 안정성을 저감시키며, 이로 인하여 매설관의 파손이 발생한다. 이러한 지하매설관 되메움시 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 방법 중의 하나가 유동성 채움재(CLSM)를 이용하는 것이다. 유동성 채움재는 저강도 콘크리트 개념을 지반공학에 적용하여 만들어진 것이다. 이의 대표적인 특성은 자기수평화(self-leveling), 자기다짐(self-compacting), 유동성(flowablility), 인위적인 강도조절, 시공단계를 줄여 시공비 절감이 가능하다는 것이다. 따라서, 본 논문에서는 유한요소해석을 수행하여 동일한 조건에서 현장발생토, 일반모래, 유동성채움재를 되메움재로 사용하였을 경우의 거동을 비교 분석하였다. 그 결과 되메움재로 유동성채움재를 사용하는 경우가 현장발생토사나 일반모래를 사용한 경우보다 지표침하 및 매설관의 변위를 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.15-26
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• 2000

지진파 전파로 인한 매설관에 작용하는 지진하중은 지진특성 및 지반조건에 따른 지반변형률로부터 산정되어야 한다. 그러나. 기존에 사용되고 있는 경험적인 방법에 의해 계산된 지반변형률 모형은 지진 및 지반의 지역적 특수성을 고려할 수 없는 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 지진특성 및 지반조선을 반영할 수 있는 수정된 지반변형률 모형을 제안하고 개발된 모형을 매설관로의 지진해석에 지진하중으로 적용하였다. 여기서, 지반변형률을 예측하기 위한 지진판 전파속도는 지반조건을 고려할 수 있도록 파 에너지분포에 근거한 분산곡선을 제안하여 산정하였다. 이러한 과정을 통해 얻어진 지반변형률 산정방법에 타당성을 파악하기 위해 예측한 지반변형률과 과거 지진으로 실측된 지반변형률을 비교하였다. 타당성이 입증된 지반변형률 모형을 매설관의 하중으로 적용하여 지진해석을 실시하였으며, 계산결과는 범용 유한요소해석을 통한 동해석 및 응답변위법에 의한 결과와 비교하였다. 이를 통해 지반 변형률 모형을 적용한 매설관 지진해석의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진 및 지반환경이 다른 다양한 관의 특성을 반영하기 위해, 지진 지반 및 관의 영향 인자에 대해 매개변수 해석에 실시되었으며, 이로써 본 연구의 활용성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1439-1443
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• 2011

본 연구에서는 지중 매설관 주변의 지하수 흐름을 이론적으로 규명해 보았다. 지하수 흐름에 있어서는 비압축, 비회전 흐름을 고려하였다. 지하수 흐름 해석시 복소 포텐셜을 이용하여 흐름을 정의하였는데 지중 매설관이 없는 경우의 균등흐름을 먼저 고려하였고 원 정리에 의해 지중 매설관의 영향을 기존의 균등흐름에 추가하였다. 복소 포텐셜의 선형성에 근거하여 두 개의 흐름을 중첩시킬 수 있으나 이때 특이점의 위치를 고려하여 적절한 복소 포텐셜을 적용함으로써 추가적인 특이점의 이미지를 삽입하지 않도록 하는 효율적인 해석이 필요하다. 최종적으로는 순환을 동반하는 지중 매설관 주변의 흐름을 복소 포텐셜 중첩을 통해 살펴보았고 그 경우 흐름에 의해 지중 매설관에 작용하는 작용력을 유도해 보았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권9호
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• pp.27-33
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• 2011

기존 지하 매설관 시공법의 경우 관의 하단부 다짐이 어렵고, 다짐효율이 좋지 않아 지하 매설물의 안정성을 저감시키고 이로 인한 파손이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나가 유동성 채움재를 이용하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 지하 매설관 시공 시 뒤채움재의 종류에 따른 매설관의 거동을 파악하기 위하여 지하 매설관에 대한 수치해석을 수행하였고, 동일한 조건에서 뒤채움재의 종류에 따른 관의 주요 부분의 변위, 지표침하, 수직토압을 비교 검토하여 지하 매설관의 변형특성을 예측하였다. 수치해석을 시행한 결과 뒤채움재로 유동성 채움재를 사용하는 것이 일반모래를 사용하는 것에 비해 지표침하 및 관변형량이 작아지고 수직토압 또한 감소한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.49-58
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• 2003

본 연구에서는 지중배전선로를 건설함에 있어 전력케이블용 보호관으로 사용되고 있는 PE파형관의 매설깊이별 작용압력-변형률 특성을 분석하기 위해 고전이론식, 전산해석, 실내 모형토조실험 및 현장실증실험을 수행하였으며, 이들 해석의 비교 분석을 통해 지중매설관의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 밝혀내고, 더불어 현장시공시에 지중매설관의 안정성을 확보할 수 있는 매설깊이를 분석하였다. 각 해석방법에 적용된 매설형태는 A-1급 도로포장 아래 매설깊이 80cm, 100cm, 120cm지점에 PE파형관이 묻히고, 외부하중으로 DB-24차량의 후륜하중 9.6ton이 매설관 상단 중앙에 정차했을 때 관이 받는 작용압력-변형률 특성을 분석하였다. 여러 가지 해석결과, KS-C8455에 명시되어 있는 지중연성관의 허용변형률 기준인 3.5%에 만족하는 매설깊이는 약 80cm 이상인 것으로 판명되었다. 특히, 현장 실증 실험결과, 지중매설관의 거동에 영향을 주는 주요인자인 토압, 윤압 외에 다짐에너지가 관의 변형에 상당한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌고, 관에 발생하는 변형량의 약 90% 이상이 다짐에너지라는 인자에 의해 발생하는 것으로 계측되었다.