• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.317-329
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• 2001

서울지하철 터널의 상당 구간이 막장면이 풍화토에서 풍화암까지 변화하는 복합화강토지반에 건설되어 왔다. 화강암풍화지반은 심도에 따라 강도의 변화가 크며, 수위가 높고 투수성 지반인 특징을 갖는다. 터널은 주로 비원형 배수터널로 설계되고 NATM 공법으로 시공되었다. 이와 같은 여건의 터널현장에서 발생하였던 붕괴사례를 조사한 결과, 대부분의 붕괴가 터널 어깨 부근으로부터 시작되었고, 구조적으로 완전하지 않은 라이닝, 그리고 지하수와의 연관성 등의 공통적 특징이 확인되었다. 이러한 터널문제는 지반조건, 시공조건, 터널형상 등 경계조건이 복잡하여 한계평형 해석과 같은 종래의 해석적 방법으로 터널안정을 검토하기가 용이하지 않다. 그 가장 큰 이유중의 하나는 터널의 파괴메카니즘에 대한 분명한 정보를 알 수 없는데 있다. 파괴메카니즘의 조사에는 전통적으로 원심모형시험법이 많이 사용되어 왔다. 그러나 화강토지반내의 터널처럼 복잡한 경계조건을 갖는 터널문제에는 적용하기 어렵다. 따라서 이에 대한 하나의 대안으로서 본 논문에서는 지반거동의 비선형성을 고려하는 Coupled 수치해석법을 이용하여 파괴메카니즘을 조사하였다. 수치해석결과의 증분변위벡터, 누적소성편차변형률 그리고 속도특성치(velocity characteristics)의 분석을 통해 실제 붕괴사례와 잘 일치하는 명확한 파괴메카니즘을 파악할 수 있었다. 이로부터 복잡한 경계조건을 갖는 터널 문제의 안정해석을 위한 파괴메카니즘을 조사하는 수치해석적 접근방법을 제시하였다.

• 지질공학
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• 제15권2호
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• pp.155-168
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• 2005

절개사면에 설치 된 흙막이벽의 거동은 도심지 굴착공사에 적용된 흙막이벽의 거동과 다르다. 배면경사지 설치된 흙막이벽 설계법을 확립하기 위하여는 흙막이벽 및 배면지반의 변형거동을 상세히 규명할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 아파트 신축부지 절개사면의 보강을 위하여 앵커지지 흙막이벽과 억지말뚝이 설치된 사면을 대상으로 현장계측을 수행하였다. 계측결과 굴착초기 흙막이벽의 변형은 배면경사지반의 변형보다 크게 발생되지만, 굴착깊이가 깊어짐에 따라 배면경사지반의 변형이 크게 발생됨을 알 수 있다. 이러한 이유는 굴착초기에 흙막이벽의 변형이 흙막이 말뚝의 강성과 앵커인장력에 의하여 억제되었기 때문으로 판단된다. 앵커에 도입된 선행인장력은 흙막이벽의 거동에만 큰 영향을 미치며, 강우로 인한 흙막이벽의 변형은 지하수위의 변화보다 지표면 부근에서의 침투수에 의해 영향을 받는다 한편, 굴착배면의 경사진 사면에 설치된 앵커지지 흙막이벽의 수평변위는 굴착배면지 반이 수평인 흙막이벽의 수평변위 보다 2-6배정도 크게 발생하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.29-37
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• 2012

본 논문은 보강압성토 옹벽에 대하여 축소모형 실내실험을 통한 거동특성을 파악하고, 보강재의 보강효과에 대하여 검증하였다. 보강압성토 옹벽의 거동특성을 규명하기 위하여 세 종류 전면경사에 대하여 재하하중 단계별 벽체의 수평변위와 이에 따른 거동특성을 분석하였다. 또한 보강압성토 옹벽 구성요소인 격자망, 장섬유 부직포, 배수블럭을 각기 조합하여 설치 후, 재하시험을 수행하였다. 본 실험 결과, 보강압성토 옹벽의 경우, 최대수평변위가 전면경사 1:0.3은 높이 0.58H 위치에서 8.4mm 발생하였고, 전면경사 1:0.6은 높이 0.58H 위치에서 3.8mm, 전면경사 1:1.0은 높이 0.87H 위치에서 3.6mm 발생하였다. 보강압성토 옹벽의 최대 수평변위량이 원지반 사면에 비하여, 평균적으로 약 83.3% 저감하는 효과를 확인할 수 있었다. 또한 보강압성토 옹벽의 배수블럭 설치효과를 검증하기 위하여, 실제 시공현장의 단면을 모델링하여 침투해석 및 한계평형해석을 수행하였다. 강우강도 15mm/hr 조건의 해석결과에서 배수블럭의 설치에 따라 지하수위가 저하하는 효과와 사면안전율이 증가하는 효과를 비교 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.261-275
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• 2020

쉴드 TBM 공법을 사용해 단층파쇄대에 소단면 공동구 터널을 굴착 시 과다한 내공변위 및 붕락 발생 가능성이 높다. 단층파쇄대로 인한 트러블 및 공기증가로 인한 공사비 손실을 최소화하기 위해 적절한 지반보강이 요구된다. 본 연구에서는 단층파쇄대의 폭, 단층점토의 존재여부, 토피고 지하수위를 매개변수로 하여 MIDAS GTS NX (Ver. 280)을 이용한 수치해석을 통해 최적보강영역을 제시하고 주변지반 거동을 알아보았다. 그 결과 단층점토가 없는 경우 최대 0.5D 만큼 지반보강 적용 시 내공변위 및 지표침하 기준을 만족하였으며, 높은 투수계수로 인해 0.5D의 차수보강 적용이 필요하다고 판단된다. 단층점토가 존재할 때 내공변위 및 지표침하는 최소 0.5D에서 최대 터널 상부 단층파쇄대 전체에 지반보강 적용 시 안정성확보가 가능하였으며, 단층점토로 인해 지하수 유출량이 기준치 이내로 발생하여 차수보강이 불필요하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.839-844
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• 2024

본 연구는 인접굴착공사, 지반열화 및 지하수위의 변화에 따른 지하구조물 변위거동이 궤도 손상에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 연구대상인 콘크리트궤도는 침목플로팅궤도(STEDEF)와 사전제작형궤도(B2S)를 대상으로 분석하였다. 침목플로팅궤도는 콘크리트 도상과 침목이 분리된 궤도구조이다. 사전제작형궤도는 프리캐스트 슬래브를 이용하여 레일 및 체결장치를 조립하여 레일의 탄성거동을 유도하는 궤도구조이다. 수치해석을 위해 콘크리트 궤도별로 레일부터 콘크리트 도상까지 모두 3차원 요소로 모델링하였다. 또한 지하구조물 변위거동을 변수로 설정하여 콘크리트 도상의 손상영향을 분석하였다. 수치해석을 이용하여 융기 및 침하에 따른 콘크리트 도상 응력을 분석하였으며, 인장강도 및 전단강도와 비교하여 균열 발생 수준을 분석하였다. 분석결과, 동일한 융기 및 침하발생 시 사전제작형궤도보다 침목플로팅궤도가 취약한 것으로 분석되었다. 또한 최대 융기 및 침하부 기준으로 침목플로팅궤도의 균열발생 영향범위가 큰 것으로 분석되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_1호
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• pp.447-460
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• 2022

인공위성 영상레이더 위상간섭기법은 널리 활용되고 있는 원격탐사 기술로서 지진, 화산, 지반침하 등으로부터 발생한 단단한 지각 표면의 변위를 매우 정밀하게 주기적으로 관측할 수 있는 연구 활용분야의 한 종류이다. 습지대 환경처럼 수상 표면에 식생이 존재하는 경우에는 지표면과 동일한 방법을 적용하여 넓은 지역에 대한 높은 공간해상도의 수위 변화 지도 제작이 가능하다. 현재 다양한 파장 대역의 인공위성 영상레이더 시스템이 운용 중에 있으며 여기에는 넓은 지역에 대한 영상을 효과적으로 획득할 수 있는 광역 관측 ScanSAR 모드를 제공하는 위성도 다수 포함되어 있다. 본 논문의 연구 지역인 콜롬비아 북부의 Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM) 습지대는 카리브 해안을 따라 고지대에 위치한 광대한 습지 지역이다. CGSM 습지대는 해수면 상승과 기후 변화와 같은 자연적인 원인 뿐만 아니라 20세기 후반부터 시작된 농업개발 및 도시확장 등의 다양한 인간 활동으로 인한 심각한 환경적 위협을 받고 있다. 최근 해당 습지 지역에 대한 생태학적 중요성이 대두되면서 해당 습지를 보호하고 복원하기 위한 다양한 계획이 진행 중에 있다. 주기적인 습지대 환경 모니터링에 있어 수위 변화 관측은 매우 중요한 자료를 제공하며 일반적으로 수위계와 같은 현장관측 자료 등에 의존하는 경우가 많다. 수위계의 경우 시간적으로 연속적인 자료 관측이 가능하지만 공간적 분포를 이해하기에는 어려운 경우가 많다. 본 연구에서는 현장 관측의 공간적 해상도의 부족함을 보완하기 위한 L-밴드 ALOS-2 PALSAR-2 ScanSAR 광역 관측 모드 자료의 영상레이더 위상간섭기법 습지대 수위 변화 관측 활용 가능성에 대해 평가하고자 한다. 광역 관측 모드의 공간해상도 및 위상간섭도 품질 비교를 위해 ALOS-2 PALSAR-2 stripmap 고해상 모드와 함께 분석하였다.

• 지질공학
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• 제7권3호
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• pp.191-205
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• 1997

백제 시대의 대표적인 문화재들이 다수 출토된 무령왕릉을 포함한 송산리 고분군에 대한 고분벽체의 거동을 장기적으로 계측하여 분석하였다. 본 연구는 송산리 고분군의 안정성을 판단하여 보존대착을 수립하기위한 목적으로 이루어졌으며, 각 고분의 중요지점에 총 11개의 2축 경사변화측정센서를 설치하고 매 20분마다 자동계측하여 약 15개월 동안 (1996년 7월 14일~1997년 9월 30일) 관측을 실시하였다. 무령왕릉의 벽체거동은 연도입구의 호벽이 최대거동을 보여 직각변위(N-S Tilt) 성분이 2.3mm/m/yr로 남쪽방향인 전실쪽으로 거동하고 있는 것으로 밝혀졌다. 무령왕릉 현실 서측벽의 남쪽 등 상감 상부의 벽돌이 1971년 발굴 이후 남쪽으로 기울어진 병형을 보이며 고분구조가 남쪽 방향으로 거동함을 증명하고 있다. 현실 동측벽의 거동 또한 1.523mm/m/yr로 현실 내부로의 거동이 심한편이다. 더구나 우기에는 그 변위가 약 2배에 달하는 것으로 판단되어 고분군 주위의 지반이 침투수에 노출되는 우기에는 고분의 구조안전에 심각한 문제가 있는 것으로 판단된다. 5호분은 전체적으로 벽체의 전후방향 거동이 벽체의 전단방향 변위보다 크게 나타난다. 또한 틸트의 급격한 불연속은 없고 일정한 방향으로 계속적인 미약한 변동을 보이고 있다. 6호분 역시 건기의 최대 거동 수치가 8.8mm/m/yr로써 다른 고분의 우기시의 거동수치를 훨씬 초과한다. 고분벽체의 대.소의 변형 사건은 강수 및 온도변화와 밀접한 관련성이 있는 것으로 밝혀졌다. 온도변화에 의한 벽체거동의 영향은 고분내의 온도가 급격히 상승할 때는 온도가 일정하게 유지될 때보다 거동 비율이 훨씬 크다. 상승했던 온도가 다시 하강되면 벽체는 온도가 상승하기 전의 상태로는 돌아가지 않고 잔여변형을 발생시켜 영구변형으로 남게 되는 이력현상을 보이고 있다. 또한, 무령왕릉 주변의 지하수위 관측 결과 현재 고분축조부지의 배수체계가 원지반보다 불량함을 의미하여, 불량한 배수체계는 고분의 구조안전에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이와같이 고분군에 발생한 모든 변위들은 발굴 후 인위적인 환경변화와 지속적인 강우침투의 영향과 배수불랴으로 인한 주변지반 및 내벽의 물성치의 저하로 인하여 고분의 내벽에 상당량의 변위가 발생한 것으로 판단된다. 무령왕릉 벽체거동 특성 분석 결과 무엇보다 강우침투 및 지아수유입을 막는 차수대책이 시급하며, 고분내에 있는 제습기에 의한 상승효과흐 제거하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.49-62
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• 2017

지반의 동결-융해 과정에 의한 지반구조물의 거동 특성을 이해하기 위해서는 지반내 간극수의 상변화와 지반과 구조물의 상호작용에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 모듈러 도로시스템의 동결융해의 영향에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. Neumann의 동결-융해 이론식을 이용하여 기본 지반 물성치와 지중과 지표면의 온도조건에 대한 동결심도와 히빙량을 예측할 수 있으나, 지반의 완전포화 및 완전동결의 제한된 경우에만 적용할 수 있다. 동결지수에 따른 모듈러 도로시스템의 수치해석은 다양한 지반조건과 지하수위에 대하여 수행되었다. 동결 히빙량은 화강풍화토이나 모래지반에 비하여 실트질 지반에서 매우 크게 발생하였으며, 지하수위의 저하는 동결 히빙량을 감소시켰다. 실트질 지반에 설치된 도로시스템의 온도이력에 대한 수치해석은 지표면의 동결-융해 과정을 거치면서 지표면에 잔류히빙을 예측하였다. 이는 지반의 강성과 지지력을 급격하게 감소시켜 모듈화 도로시스템의 안정성과 사용성을 저해할 수 있다. 다만, 화강풍화토와 모래지반의 경우는 잔류 히빙량은 미비한 것으로 나타났다. 모듈러 도로시스템은 기존 도로포장 시스템과 달리 지지구조 상부에 설치된 포장 구조물이므로, 포장 구조물의 균등 연직변위와 부등 변형에 대한 엄격한 기준이 적용되어야 할 것으로 사료된다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.669-675
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• 2020

본 연구에서는 인접굴착공사 시 지하철 궤도에 발생되는 변형수준을 평가하는데 있어서 3D 해석 모델로 분석하였으며, 해석의 주요 매개변수로서 터널모델의 경계조건과 지하수위 적용 수준 설정하여 해석을 수행하였다. 3차원 수치해석 모델을 이용한 궤도틀림 영향 검토 결과, 3차원 모델의 시종점부 경계조건의 구속조건을 변경하고, 설계지 하수위가 아닌 현장지하수위를 고려한 해석모델의 경우 보다 합리적인 궤도변형 예측이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 해석모델의 경계조건 및 하중조건에 따른 궤도틀림의 영향은 방향틀림, 고저틀림 및 궤간틀림과 같이 레일의 종방향 상대변위 발생에 직접적인 영향을 받는 인자에서 보다 명확한 차이가 발생되었다. 따라서 열차진행방향에 대한 선로의 변형유무를 평가하기 위한 인접굴착공사에 따른 궤도안정성 평가 시에는 레일의 변형수준을 평가할 수 있는 3차원 수치모델을 사용하여 궤도의 변형을 평가하는 것이 적정한 것으로 분석되었다. 또한 수치모델의 시종점부 경계조건 및 하중조건 설정에 주의가 필요한 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제19권4호
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• pp.475-482
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• 2009

절토사면에 설치된 흙막이벽의 거동은 도심지 굴착공사에 적용된 흙막이벽의 거동과는 다를 것이다. 배면경사지에 설치된 흙막이벽 설계법을 확립하기 위하여는 흙막이벽 및 배면지반의 변형거동을 상세히 규명할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 아파트 신축부지 절개사면의 보강을 위하여 앵커지지 흙막이벽과 억지말뚝이 설치된 사면을 대상으로 계측을 수행하였다. 계측결과 굴착초기에는 흙막이벽의 변형이 배면경사지반의 변형보다는 크게 발생되나, 굴착깊이가 깊어짐에 따라 배면경사지반의 변형이 크게 발생되었다. 이는 굴착으로 인한 흙막이벽의 변형이 흙막이말뚝의 강성과 앵커인장력에 의하여 억제되었기 때문으로 판단된다. 앵커에 도입된 선행인장력은 흙막이벽의 거동에만 큰 영향을 미치며, 강우로 인한 흙막이벽의 변형은 지하수위의 변화보다 지표부근에서 침투된 침투수의 영향이 큰 것으로 나타났다. 한편, 굴착배면의 경사진 사면에 설치된 앵커지지 흙막이벽의 수평변위는 굴착배면지반이 수평인 흙막이 굴착의 경우 보다 2~6배 정도 크게 발생하였다.