• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.221-229
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• 2001

연약지반의 측방유동으로 인한 피해가 예상되는 국내 현장에 성토지지말뚝공법을 적용하기 위한 연구의 일환으로 실제 현장에서 성토지지말뚝이 발휘하는 효과를 규명하기 위한 현장시험이 계획되었다. 본 현장시험은 직경 40.64cm의 강관말뚝을 3본씩 총 4여로 시공하고, 각 열의 줄말뚝은 콘크리트캡보로 연결한 다음 총 8m까지 성토하였다. 현장시험은 총 2회에 걸쳐 수행하였으며, 성토지지말뚝의 하중분담효과를 확인하기 위해 하중계, 토압계, 지중경사계, 그리고 침하판을 이용한 계측을 실시하였다. 또한 계측결과를 제안이론식과 비교분석하였다. 이러한 연구 결과 성토지지말뚝을 시공할 경우 성토지지말뚝 위 성토지반속에 발달하는 지반아치에 의해 대부분의 성토하중이 말뚝으로 전이됨을 확인하였고, 말뚝캡보의 설치 간격이 좁을수록, 그리고 성토고가 높을수록 성토지지말뚝의 하중분담효과가 더 커지게 됨을 확인할 수 있었다. 또한 설계시 성토지지말뚝의 설치범위를 합리적으로 결정하기 위해서는 성토지지말뚝이 성토사면의 사면안정효과에 미치는 영향을 고려해야 함을 알 수 있었으며, 제안이론식이 현장상태의 성토지지말뚝에 합리적으로 적용될 수 있음을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.89-98
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• 2010

성토지지말뚝시스템을 적용하여 연약지반 상에 성토를 설계 시공하고자 할 경우 말뚝지지 성토지반 내에 지반아칭이 발달할 수 있도록 한계성토고를 설계하는 방법이 마련되었다. 먼저 말뚝캡보의 간격이 비교적 넓은 경우를 대상으로 일련의 모형실험을 실시하여 성토단계에 따른 성토하중의 하중전이거동을 조사하고 성토지반 속에 지반아칭이 충분히 발달되기 시작할 때의 성토고를 실험적으로 관찰하였다. 모형실험결과, 하중전이거동은 말뚝지지성토지반 내에 지반아칭이 발달될 수 있느냐 여부를 결정지을 수 있는 성토고에 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 저성토단계에서는 성토지반 속에 지반아칭이 아직 발달되지 못한 관계로 펀칭전단파괴모드에 의하여 성토하중이 말뚝캡보에 하중전이가 진행되었고 고성토단계에서는 지반아칭이 발달하여 지반아칭파괴모드에 의하여 하중전이가 진행되었다. 이들 저성토단계와 고성토단계에서 측정된 연직하중의 실험치는 각각의 파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에 근거하여 이전 연구에서 유도 제시된 이론식들로 산정된 예측치와 좋은 일치를 보였다. 또한 모형실험결과 저성토단계의 펀칭전단파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에서 고성토단계의 지반아칭파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘으로 변화하는 시점의 한계성토고가 존재함을 확인 할 수 있었다. 성토지반 속에 지반아칭을 충분히 발달시키려면 성토를 이 한계성토고 보다 높게 설계 시공하여야 함을 알았다. 또한 펀칭전단과 지반아칭에 의한 하중전이 메커니즘에 의거 유도 제안되었던 전이하중 산정 이론식을 같게 놓음으로서 한계성토고를 산정할 수 있는 이론식을 유도할 수 있었고 이 이론식으로 한계성토고의 실험치를 잘 예측할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.171-181
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• 2000

성토지지말뚝 상부의 성토지반내에서 발생되는 지반아칭효과에 의하여 성토하중이 말뚝에 전달되는 효과를 조사하면서 제안된 이론해석의 신뢰성을 확인하기 위하여 일련의 모형실험을 수행하였다. 본 모형실험에서 말뚝은 성토 아래에 일렬로 수열의 줄말뚝으로 설치하였으며, 말뚝캡보는 성토의 길이방향에 직각방향으로 말뚝두부에 설치하였다. 성토재의 하중전달에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로는 말뚝캡보사이의 간격과 성토고를 들 수 있다. 이전의 이론적인 연구에 의해 제안된 지반아치의 반경보다 약 33%정도 큰 최소소요성토고보다 높게 성토를 실시할 경우 지반아치는 완벽하게 발생될 뿐만 아니라, 실험치와 이론치는 잘 일치함을 모형실험결과 확인할 수 있다. 모형말뚝캡보에 작용하는 성토하중의 분담률은 말뚝캡보사이의 간격이 증가함에 따라 감소하는 반면, 성토고가 높아짐에 따라 증가하였다. 따라서, 설계시 말뚝의 성토하중지지효과를 극대화시키기 위해서는 성토고를 충분히 높게한 상태에서 말뚝캡보의 간격비를 감소시켜야 한다. 여기서 말뚝캡보의 간격비를 감소시키려면 말뚝캡보사이의 간격을 감소시키거나 말뚝캡보의 폭을 증가시켜야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.17-28
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• 2009

연약지반상 성토시, 성토하중은 연약지반에 편재하중으로 작용하게 되어 기초 연약지반의 과도한 침하와 측방유동을 야기할 수 있다. 연약지반의 과도한 변형은 결국 성토체 자체와 인접 지반 및 구조물의 안전을 위협하게 된다. 연약지반의 변형거동에 영향을 미치는 요인은 크게 성토하중 조건과 지반조건으로 구분할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이들 조건을 달리한 5회의 모형실험을 수행하여, 성토하중 재하가 기초 연약지반의 변형거동에 미치는 영향을 평가하였다. 모형실험 결과, 성토하중 재하가 지중 측방변위 발생에 영향을 미치는 영향거리는 성토체 선단부로부터 재하폭의 2배까지인 것으로 나타났다. 또한 모형실험 결과를 근거로, 성토속도(v, kPa/day)와 일평균 침하량(${\Delta}s$, mm/day) 사이의 관계식과 성토속도와 일평균 지중 최대수평변위(${\Delta}y_m$, mm/day) 사이의 상관관계식을 제안하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1190-1193
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• 2010

본 연구에서는 점토층의 자중압밀을 시행하여 현장강도를 구현하기 위하여 1/70로 축소 모델링하여 원심모형실험을 수행하였으며, 점토구간에 PBD 타설시의 연약지반의 압밀침하거동을 분석하기 위하여서는 1/100로 축소모델링하여 원심모형실험과 전산해석을 실시하였다. 전산해석결과 성토체중심아래의 점토지반의 침하량은 1단계 성토제방하중 하에서 4.8개월 경과 후 최대 침하량은 41.1cm, 2단계 성토하중에서 4.2개월 경과 후의 최대침하량은 78.8, 3단계 성토하중에서 6개월 경과후의 침하량은 93.5cm의 침하가 발생하는 것으로 나타나 수치해석 결과와 원심모형실험결과 값의 유사한 경향을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.5-19
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• 2003

본 연구에서는 인접 성토로 인하여 측방유동이 발생하는 연약한 점성토 지반에 시공된 교대말뚝기초를 원심모형실험으로 재현하여 지반조건과 성토지반의 시공속도에 따른 교대말뚝기초의 거동특성을 분석하였다. 이를 위해 지반조건과 성토지반 시공속도를 교대말뚝기초의 측방유동에 가장 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하여 총 6 종류의 원심모형실험을 실시하였다. 본 실험에서 지반조건은 점성토 지반의 두께와 지층단면에 따라 세 가지 종류로 구분하였으며 성토하중 재하조건은 한계성토고까지 단계적으로 재하하는 방법(1m/30일, 1m/15일)과 한계성토고에 해당하는 하중을 급속재하 하는 방법으로 나누어 고려하였다. 그 결과 동일한 조건하에서 측방유동을 받는 교대말뚝기초의 비배수 단기거동과 장기거동을 파악하기 위해 성토하중 재하단계와 성토 후 압밀이 약 80% 진행된 단계에서의 지반-말뚝 거동특성을 비교ㆍ 분석하였다. 본 연구 결과, 편차 성토하중으로 인해 연약지반상 교대말뚝기초에 발생하는 측방유동압은 단계별 성토하중 재하시 사다리꼴 분포형태와 유사하였으며 이때 발생하는 최대 측방유동압($P_{max}$)과 편차 성토하중($\gamma$ H)의 비($\alpha$)는 비배수 상태인 단기거동시에는 0.75, 압밀이 약 80% 진행된 장기거동시에는 0.35 정도로 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.131-143
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• 2000

연약지반속에 말뚝을 설치하고 성토를 실시할 경우 말뚝에 작용하는 연직하중을 산정할 수 있는 이론적 해석법을 개발하였다. 여기서 말뚝은 성토하중지지 효과를 증대시키기 위하여 일정간격의 줄말뚝 형태로 설치하며 각 줄말뚝의 두부는 지중보 형태의 말뚝캡보로 연결시킨 경우를 대상으로 한다. 이론식의 유도과정에서 성토지지말뚝으로 지지된 성토지반의 파괴발생 기구를 말뚝위 성토지반속의 파괴형태에 따라 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴의 두 가지로 크게 구분하였다. 여기서 지반아칭은 말뚝캡보 사이의 간격이 좁거나 성토고가 충분히 높을 때 발생된다. 지반아칭파괴는 아치의 파괴부위에 따라 정상파괴와 캡파괴로 나누어 각 파괴형태의 안전성이 검토되었다. 또한, 제안식에 의한 성토지지말뚝의 하중분담효과는 말뚝캡보의 간격과 폭의 크기 및 지반정수에 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 즉, 말뚝캡보의 간격이 증가하면 말뚝의 하중분담효과는 감소하며 성토고, 말뚝캡보폭, 내부마찰각 및 점착력의 크기가 증가할수록 하중분담효과가 커지게 된다. 따라서 이러한 말뚝 및 지반에 관한 영향요소를 적절히 결정하면 성토지지말뚝의 성토하중분담 효과를 효과적으로 극대화시킬 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.35-45
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• 2010

말뚝으로 지지된 성토지반 내에 발달되는 펀칭전단현상에 의하여 성토하중이 말뚝에 전이되는 메커니즘을 규명하였다. 성토지반 속에 발달하는 펀칭전단파괴의 기하학적형상에 근거하여 이론해석을 실시하였고 말뚝으로 전이되는 성토하중의 크기를 예측할 수 있는 이론식을 제안하였다. 이 이론식에는 말뚝캡보로의 하중전이 메커니즘에 영향을 주는 여러 매개변수가 포함되어 있다. 이 이론식의 신뢰성을 검증하기 위해 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험은 말뚝캡보폭이 좁은 경우와 넓은 경우의 두 종류의 캡보에 대하여 실시하였다. 모래성토는 7단계로 나누어 단계적으로 실시하였으며 매 성토단계에서의 재하시간은 장기재하방식과 단기재하방식의 두 가지 방식으로 실시하였다. 장기재하방식은 매 성토단계에서의 히중재하시간을 24시간으로 하였고 단기재하방식은 하중재하시간을 2시간으로 하였다. 이들 모든 모형 실험에서 측정된 연직하중의 측정값은 제안된 이론식에 의거 산정된 예측치와 잘 일치하였다. 또한 이 이론식의 현장 적용성을 검증하기 위하여 성토지지말뚝이 시공된 한 현장의 계측결과와 이론치를 비교 검토하여 보았다. 이 현장에서는 캡보 사이의 간격을 너무 넓게 설치하였기 때문에 성토지반 내에 지반아칭이 발달하기가 어려워 펀칭파괴가 발달하였을 것이 예상되는 현장이었다. 결국 이 이론식으로 예측된 연직하중은 이 현장에서 측정된 현장계측 결과와도 잘 일치하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.49-59
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• 2003

성토지지말뚝의 하중분담효과에 영향을 미치는 요소는 크게 말뚝에 관한 요소와 지반에 관한 요소로 구분할 수 있다. 우선 말뚝에 관한 요소로는 말뚝캡간격비를 들 수 있으며, 지반에 관한 요소는 성토고와 지반정수(c, $\phi$)를 들 수 있다. 본 연구에서는 이들 영향요소들이 성토지지말뚝의 하중분담효과에 미치는 영향정도를 평가하고, 기 제안된 이론식의 타당성을 입증하기 위하여 일련의 모형실험을 수행하였다. 본 모형실험에서 말뚝은 성토지반아래에 6행$\times$6 열(혹은 5행$\times$5열)의 정방형으로 설치하였으며, 각각의 말뚝 두부에 2.5cm$\times$2.5cm 크기의 단독캡을 설치하였다. 실험 결과 성토지지말뚝의 연직하중분담 효과는 말뚝캡 간의 간격이 커질수록 감소하였고, 반면에 성토고가 높아질수록 그리고 성토지반의 상대밀도를 크게 조성할수록 증가하였다. 또한 실험치와 이론치의 비교결과, 제안 이론식이 성토지지말뚝에 작용하는 연직하중을 합리적으로 잘 산정함을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.5-13
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• 2008

본 연구에서는 원지반 상부에 분포하는 준설토 매립층으로 인한 원지반의 압밀이력을 분석하기 위해 다양한 현장 원위치 시험과 실내시험을 수행하였으며, 특히 준설매립하중에 의한 원지반 압밀이 완료되지 않은 경우 추가 성토하중 재하시 합리적인 침하량 산정을 위해 CPTu 시험을 수행하였다. 원지반의 CPTu 시험결과 준설매립하중에 의한 원지반 연약점토층의 압밀도는 평균 80%의 정도를 보였다. 연구대상지역은 과거 준설매립하중에 대하여 원지반의 압밀이 완료되지 않은 상태이므로 추가 성토하중 재하시 잔류 압밀도(20%)만큼의 잔류침하를 고려하여 압밀침하량을 산정하였다. 추가 성토하중(${\Delta}P_s$) 재하시 압밀진행중인 원지반의 잔류 압밀도를 고려하지 않는 경우 잔류 압밀도(20%)만큼의 잔류침하에 의해 과다한 침하가 예상되며, PBD공법에 의한 연약지반 개량시 소요 압밀도 확보가 어려운 것으로 나타났다.