• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.57-67
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• 1999

연약점토지반 위의 성토사면에 대해 안정해석을 수행할 경우, 종래에는 해석의 간편성 때문에 하중재하 형태를 순간재하로 가정하고, 점토층 깊이에 대해 평균적인 비배수전단강도$(s_u)$를 적용하여 해석해 왔다. 그러나 실제 현장의 하중재하 형태는 성토하중의 점증적 중가와 방치가 단계적으로 반복수행되는 형태이므로 점토지반의 압밀진행에 따른 비배수전단강도의 증가가 발생하게 된다. 본 연구에서는 정규압밀 상태인 연약점토지반 위의 점증성토와 방치기간을 고려할 수 있고, 또한 압밀경과시간과 점토지반의 깊이에 따른 강도증가율을 고려할 수 있는 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 임의로 가정한 해석단면에 대하여 성토설계를 수행하였고, 한계성토고에 대해서 강도증가율을 고려 않는 종래의 안정해석 프로그램의 결과와 비교하였다. 또한, 성토설계시 압밀계수$(c_u)$와 배수거리 $(H_{dr})$의 영향을 비교.분석하였다. 본 연구에서 개발된 강도증가율을 고려한 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 이용하면 계획된 성토고까지 최소허용안전율을 만족하면서 성토할 수 있는 성토완료기간을 구할 수 있기 때문에 효과적인 성토계획 및 설계가 가능할 것으로 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.19-25
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• 2000

배수성과 인장강성을 가지는 복합 보강재를 사용하여 보강한 포화점성토의 거동에 선행하중이 미치는 영향을 조사하기위하여 평면변형을 시험을 수행하였다. 보강하지 않은 공시체와 보강한 공시체에 대하여 이방압밀(K=0.3, σ3'=50kPa)을 실시하고 비배수 및 배수전단시험을 일정변형율 속도를 실시하였다. 선행하중을 가한 시험의 경우는 이방압밀후 소정의 선행하중을 가하여 크리이프, 제하, 에이징 후에 비배수 전단시험을 실시하였다. 시험결과 분석한 결과 포화전성성토와 같이 연약한 토질이라도 다짐을 잘하고 보강토의 큰 배수압툭강도를 이용하여 큰 배수압축강도를 이용하여 큰 선행하중을 가하여 과압밀 상태로 함으로써 비배수 전단시에 큰 초기강성을 가지는 것을 알수 있었다. 즉, 점성토의 보강토의 경우 보강에 의한 배수강도의 증가는 큰 선행하중을 가하기 위하여 사용하는 것이 가장 효율적인 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권5호
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• pp.79-88
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• 1996

진공압밀공법은 성토재하압밀공법과는 달리 성토재료가 불필요하며, 급격한 재하에 의한 전단 파괴에 대한 위험이 없다는 공법원리상의 장점을 지니고 있으나, 시공상의 어려움으로 국내외적으로 활발하게 적용되지는 않았다. 그러나 최근들어 진공막 설치기술 및 강력한 진공펌프등의 등장으로 시공기술이 발전되면서 진공압밀공법은 미국, 유럽, 일주등지에서 적극적으로 활용되기 시작했고, 국내에서도 광양, 김해등지의 연약지반에 개량공법으로 적용된바 있다. 일반적으로 진공에 의한 부압을 가상성토하중으로 환산하고 이를 압밀이론에 적용하여 진공압밀시의 지반 거동을 예측하고 있다. 그러나 진공압을 가상성토하중으로 모델링할 경우 진공압밀공법적용시 지반내 전응력변화없이 유효응력만이 증가하는 현상을 적절히 모델링 할 수 없다. 즉 진공압에 대한 가상성토하중 모델링은 지반거동에 중요한 영향을 미치는 응력 경로를 실제와는 달리 고려하게 된다. 진공압 가상성토하중 모델링(model 1)의 적합성을 검토하기 위하여, 김해지역의 하수처리장 부지조성을 위하여 진공압밀공법이 적용된 지반에 대한 예측을 수행하였다. 일반적으로 Model 1은 진공압밀하에서의 지반침하에 대하여서는 합리적으로 예측할 수 있으나 진공부압 을 가상성토하중으로 가정하기 때문에 과잉간극수압의 크기 및 소산양상을 예측하는데는 적용 할 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 진공압밀하에서의 실제와 같이 지반의 응력경로를 고려할 수 있도록, 진공에 의한 부압을 지표면 수압의 경계 치로서 모델링(model 2)하는 해석기법을 제안하였다. 현장계측치와 비교결과, Model 2는 압밀 침하량 및 침하시간뿐 아니라 과잉 간극 수압의 크기 및 소산양상 등 진공압밀하에서의 실 지반거동이 매우 유사하게 예측되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.5-17
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• 2019

철도하중 및 지진하중 재하 시 궤도지지말뚝 구조의 동적 거동 평가를 위해 동적원심모형 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 연약지반의 깊이와 성토체의 높이로 결정하였으며, 총 4가지 경우에 대해 실험을 수행하였다. 연약지반 깊이는 실제 연약지반층에 고속철도를 부설한 호남고속철도의 익산-정읍 구간의 시추주상도를 분석하여 결정하였으며, 성토체의 높이는 일반적인 고속철도의 성토체 높이 범위의 하한 값과 상한 값으로 결정하였다. 실험 결과, 연약지반 깊이 대비 성토체 높이 비율이 높을 수록 말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트 값이 크게 평가되었다. 또한, 실험조건 내에서 부설되는 궤도지지말뚝 구조는 단주기 지진파에 대해서는 국내 내진설계 기준의 최대 지진하중인 0.22g에 대해서까지 안전한 것으로 확인되었다. 그러나, 장주기 지진파에 대해서는 재현주기 2400년 지진인 0.22g로 가진시 말뚝의 균열 모멘트가 초과되었다. 일련의 실험결과를 바탕으로, 본 논문에 기술된 연약지반 깊이와 성토체 높이 범위 내에서 궤도지지말뚝 일반 단면에 대한 연약지반 대비 성토체 높이 비율 기준을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.375-381
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• 2017

성토지지말뚝의 아칭효과를 실험적으로 살펴보고자 현장시험을 수행하였으며 계측결과로부터 구한 아칭효율을 이론식에 의한 값과 비교해 보았다. 성토지지말뚝의 아칭효과를 살펴보기 위해 측정한 하중계 및 토압계에 의한 계측값들은 대체적으로 성토지지말뚝의 아칭효과를 반영하였다. 하중계 측정값을 통해 볼 때 아칭효율은 성토고 3m 까지는 평면변형률 조건을 가정한 이론식에 의한 값보다 작았으나 4m 이상에서는 이론식에 의한 값보다 큰 값을 보였으며 이론식에 의할 경우, 아칭효율은 성토고에 따라 감소하는 경향을 보였으나 측정결과는 성토고에 따라 아칭효율도 증가하는 경향을 나타내었다. 현장 시험에서 계획했던 최종 성토고까지 비교적 원활하게 작동하였던 토압계에 의한 계측결과에 따르면, 성토고에 따라 평면변형률 조건을 가정한 이론식에 의한 값보다 큰 아칭효율을 나타내었으며 4m 이상의 성토고에 대해서는 아칭효율의 변화양상 또한 이론식과 유사한 경향을 보였다. 토압계 측정결과에 따르면 성토고 2m, 3m, 4m, 5m 그리고 6m일 때의 아칭효율은 평면변형률조건을 가정한 이론식에 의한 아칭효율에 비해 각각 1.05배, 1.23배, 1,29배, 1.28배 그리고 1.29배 큰 값들을 보여 우수한 아칭효과를 보임을 알 수 있었다. 현장시험을 통해 얻은 하중계 및 토압계 측정값들로부터 계산된 아칭효율은 말뚝을 격자배치한 경우에 대한 이론식에 의한 그것보다 상당히 컸다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-35
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• 2016

최근 철도는 고속화를 위해 콘크리트궤도를 적용하는 추세이고 연약지반 구간에 건설된 철도는 장기간에 걸친 작은 양의 침하발생으로도 침하에 민감한 콘크리트 궤도의 침하량 허용범위를 초과하여 궤도의 손상과 뒤틀림을 초래할 수 있다. 연약지반에 건설된 철도의 잔류침하를 효과적으로 제어 할 수 있는 방법으로 성토지지말뚝공법을 들 수 있으며 성토하중을 말뚝머리로 전달하기 위해 콘크리트 슬라브가 사용되기도 하나 하중이 전달되는 과정에 나타나는 성토체 내부의 아칭효과를 극대화하는 토목섬유를 이용한 방법이 보다 경제적이다. 그러나 토목섬유 등으로 인해 집중된 성토하중을 받는 성토지지용 말뚝은 일반적으로 교량구조물에 사용하는 PHC말뚝을 그대로 사용하고 있으며 이는 필요이상으로 높은 강도의 재료를 사용함으로써 재료의 효율성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 이에 따라 해외의 적용사례 조사를 통해 성토지지용으로 가장 적합한 말뚝의 형식으로 현장타설 콘크리트 말뚝을 선정하고 산업부산물을 이용한 배합설계와 압축강도시험을 통해 성토지지용 말뚝재료의 최적 배합조건을 도출하였다. 그리고 최적배합조건을 적용한 성토지지용 현장타설말뚝이 기존 PHC말뚝에 비해 재료의 효율성이 약 2.8배 뛰어나다는 것을 수치해석을 통해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.302-309
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• 2017

이론적 연구를 통하여 말뚝지름과 말뚝설치간격, 성토재의 내부마찰각 그리고 성토고가 성토지지말뚝의 아칭효율에 미치는 영향을 살펴보았다. 성토지지말뚝 상부의 성토체에 발생하는 아치모델에 대하여 아칭효율을 계산함에 있어 아치의 천정부파괴 및 말뚝캡에 작용하는 하중계산을 통한 아칭효율이 같게 되는 임계 상대간격비를 구할 수 있는 식을 제시하였으며 설계에 유용하게 쓰일 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 계산결과에 따르면 상대간격비가 작은 경우는 말뚝캡에 작용하는 하중을 통해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 됨을 알 수 있으며 상대간격비가 커질수록 아치의 천정부파괴에 의한 아칭효율이 설계를 지배함을 알 수 있다. 말뚝중심간 설치간격에 대한 말뚝지름의 비를 나타내는 ${\beta}$값이 커질수록 말뚝 캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 되는 임계 상대간격비가 작아짐을 알 수 있었는데 ${\beta}$값이 0.5인 경우 임계 상대간격비는 0.35이며 ${\beta}$값이 0.2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 계산결과에 따르면 Rankine 수동토압계수($K_p$)가 클수록 임계 상대간격비는 작아져서 $K_p$가 5인 경우 임계 상대간격비는 0.23이었으며 $K_p$가 2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 말뚝캡이 성토지반에 대해 차지하는 면적비가 9%인 경우 아칭효율은 54%이었으며 성토재의 수동토압계수가 3인 경우 아칭효율은 61%이었는데 두 경우 모두 말뚝캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 지배하는 상대간격비가 0.5보다 큼을 알 수 있어 실제적인 설계에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.79-91
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• 2016

토목섬유를 보강한 성토지지말뚝(GRPS) 공법은 연약지반 상부에 건설되는 성토구조물의 잔류침하를 억제하고, 공사기간을 단축할 수 있는 방법으로 그 적용성이 확대되고 있다. 이에, 세계 각국에서는 다양한 연구를 통해 설계방법을 제안해왔지만, 동적하중을 고려한 시스템의 거동은 확실하게 규명되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 섬유보강 지지말뚝 성토체내의 동적하중 전이 특성을 분석하기 위하여 실물크기의 시스템을 조성한 후, 반복재하 실험을 수행하였다. 실험은 토목섬유를 설치하지 않은 무보강, 토목섬유를 1겹 설치한 보강, 2겹 설치한 보강을 조건으로 총 3가지 경우로 나누어 진행하였다. 말뚝과 토목섬유 상부에 각각 하중계를 설치하여 반복재하 횟수에 따른 수직하중을 측정한 결과, 토목섬유의 보강효과를 제외하고 아칭효과에 의해서만 전이되는 반복하중은 오히려 인장력이 큰 토목섬유로 보강할수록 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 최종 말뚝으로 전달되는 반복하중의 크기는 토목섬유를 보강하지 않은 경우와 1겹, 2겹 보강한 경우에서 모두 비슷한 것으로 평가되었다. 이는 토목섬유의 보강이 말뚝으로 집중되는 하중을 증가시킨다는 기존의 연구와는 상반된 결과로, 이를 바탕으로 반복하중 전이 메커니즘의 상관관계를 분석하고자한다 또한, 반복하중 재하 초기 말뚝으로의 하중전달 효과가 감소하는 경향이 보였으며, 이는 반복하중에 의한 아칭효과 감소에서 기인한 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.278-285
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• 2013

콘크리트궤도가 도입됨에 따라 토공노반에서의 잔류침하 억제가 중요한 사안으로 대두되고 있다. 파일슬래브구조는 침하억제공법으로서 슬래브는 성토하중을 분산하고 파일은 분산된 하중을 지지층까지 직접 전달시켜 충분히 지지력을 확보하여 침하를 방지한다. 철도노반에 적용시 하중전달특성은 매우 우수하지만, 주행하중에 대한 진동전달 및 상호작용에 대한 특성이 규명되지 않았다. 구조적 특성상 이동하는 열차하중에 의해 발생한 진동은 슬래브를 반사층으로 하여 상부성토체 내에서 다중반사되어 전파할 가능성이 있는데 이는 열차의 주행안정성과 승차감에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 파일슬래브가 설치된 철도노반에서 열차 주행에 의해 발생되는 진동에너지의 전파특성을 평가하기 위하여 인공적인 충격하중과 고속열차의 실측하중을 사용하여 노반구조별 진동전파특성을 시간영역 및 주파수 영역에서 해석하였다. 검토 결과, 파일슬래브 구조에서의 진동 반사효과를 확인하였으며, 적정 성토고가 확보되는 경우에는 진동에 안정적이지만 성토고가 낮은 경우에는 저주파 영역의 진동에너지가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.202-208
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• 2005

현재 국내에서는 연약지반의 성토를 실시할 경우 성토사면의 안정을 관리하는데 있어 외국의 기준에 의존하는 경향이 있다. 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 방법으로 곡선안정관리법, 변위속도안정관리기법, 직선안정관리기법, 성토하중관리법 등이 사용되고 있다. 본 연구는 수치해석을 통해 사면안정과 성토 안전관리법의 적용성을 검토하였다. 연구결과 곡선안정관리법은 다소 과대한 것으로 평가되었으며 직선안정관리법은 갑작스런 파괴의 위험이 있는 것으로 계측관리에 세심한 주의가 필요할 것으로 평가되었다. 그러나 변위속도 안정관리법은 과소평가되는 경향이 있으나 이는 현장의 불확실성을 고려할 때 현장적용에 적합한 것으로 평가되었다. 성토하중관리법은 파괴기준 값이 ${\Delta}_q/{\Delta}{\delta}$의 값보다 클 경우 안정하다고 평가하는 방법으로 실무에 적용할 경우에는 파괴기준 값의 산정에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 성토하중에 대한 ${\Delta}_q/{\Delta}{\delta}$값이 계속적인 증가 경향을 보일 경우 안정한 것으로 평가되었다.