• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.277-291
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• 2020

쉴드 TBM은 기존 재래식 터널(Drill and Blast)에 비하여 터널을 굴착하는 지반 및 선형조건에서 적용범위가 넓은 공법으로 대단면, 대심도, 초연약지반에서의 터널링 공법으로 중요성이 부각되고 있으며, 현재 13.3 m의 대구경 slurry 쉴드 TBM이 한강 하부 통과를 위한 시공을 준비하고 있다. 쉴드 TBM은 이수압식과 토압식 쉴드 TBM으로 구분되고, 각각의 특성에 따라 시공 중 관리 항목이 달라진다. 본 논문에서는 연약지반에 주로 시공되는 이수압식 쉴드 TBM을 대상으로 장비형식, 발생기원, 적용 사례 및 트러블 사례를 분석하였다. 또한, 적정 챔버압, 장비 전방으로의 이수 분출(또는 누수)가능성을 토피고 조건에 따라 2D 및 3D 모형실험 실시하였다. 이를 토대로 연약지반 조건에서 이수압식 쉴드 TBM 시공 시 적정 굴진면 토압과 챔버압 예측을 위한 기초 및 참고자료 제공 그리고 토피고 조건에 따른 이수분출 위험 높이를 제안하여 이수분출로 인한 안정성 및 환경요인 저하원인을 최소화하기 위한 방안을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.99-106
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• 2000

기존의 Oedometer 시험은 간단한 시험장치의 편리함으로 인해 널리 이용되어 왔다. 그러나 이 방법은 장시간의 시험기간, 각 단계 하중에서의 불규칙적인 응력상태, 매우 연약한 점토에 대한 시험의 어려움 및 시료의 포화문제와 같은 여러 문제점을 노출하게 되었다. 따라서 이런 단점을 보완 할 수 있는 시험 방법의 하나로 일정 변형률 압밀시험 이 개발되어 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 세가지 변형률을 이용한 CRS시험을 실시하였으며, 이 결과를 수정된 Wissa(1971)의 비선형 이론을 이용해 해석하고, 기존의 Oedometer시험 및 직접투수시험과 비교분석함으로서 CRS시험의 효율성 및 적용성 유무를 판단하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.121-130
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• 1999

본 연구는 전응력 개념에 근거한 비등방경화 구성관계를 적용하여 유한요소해석을 수행하는 데 목적이 있다. 이에 대상문제에 적합한 비등방경화 구성관계를 개발하여 수학적으로 정식화하고 실험적으로 검증하였다. 동반논문에서는 유한요소해법의 정확도와 수렴성을 확보하도록 정식화하여 해석코드에 구현한 후 실제문제를 해석한다. 제안된 구성관계는 von Mises 형태의 파괴규준과 일반 등방경화규칙에 의거한 비등방경화규칙을 채택하여 비선형성과 비등방성이 심한 응력-변형률 관계를 모델하였다. 결과적으로 UU 삼축시험, 과압밀 상태에 대한 CU 삼축시험, $K_0$ 압밀조건의 주응력축 회전시 비등방적 거동에 대하여 검증할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권8호
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• pp.23-30
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• 2014

현장 관입시험은 각종 해석과 설계를 위하여 지반공학 분야에서 널리 사용되어 오고 있다. 이중 표준관입시험과 동적콘관입시험이 동적 사운딩에 가장 대표적인 시험들이다. 동적콘관입시험은 원래 노상토의 특성 평가를 위하여 개발되었다. 동적콘관입시험의 가장 큰 장점은 간편하고 경제적이며, 상부에 견고한 층이 분포하는 연약층과 같은 비선형적인 지역의 지반조건을 빠르게 평가할 수 있는 데 있다. 그러나 시험의 표준화가 되지 않음에 따라 광범위한 사용이 제한되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 대형콘관입시험장비를 이용하여 동적콘관입시험과 표준관입시험값과의 상관성을 평가하였다. 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 회귀분석과 신뢰성 해석을 실시하였으며 그 결과 변환계수는 토질특성에 따라 1.12~1.31 사이에 분포하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권5호
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• pp.127-136
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• 1996

초 경량재인 E.P.S(20~30kg/m3)를 성토재로 사용하여 부족한 지지력과 침하에 대한 안정 성을 확보하는 방법이 최근 많이 사용되고 있다. 국내에서는 1993년 인천의 연약지반상 교대 됫채움재로 이 공법이 처음 사용된 이래 점차 활용이 늘어나고 있는 실정이다. 그러나 아직까지 EPS를 성토 재료로 사용한 지반에서 EPS의 거동을 예측하기 위한 합리적인 수치해석 모델이 제시되어 있지 않고 일축압축강도 및 크리프시험 결과에 따른 설계강도만이 제안되어 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 성토재료로 사용된 EPS의 수치해석 모델을 제시하기 위하여 성토재로 사용되는 여러 종류 밀도의 EPS에 대해 구속압을 변화시키면서 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험 결과를 분석하여 EPS의 축방향 변형률-응력 관계와 이의 도함수 그리고 포아송비를 밀도와 구속압에 의한 함수식으로 나타낼 수 있었다. 이 관계로부터 EPS의 거동을 예측하기 위한 비선형모델을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.25-34
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• 1993

지하구조물은 일반적으로 영역의 무한성, 다양한 하중, 복합적인 구성재료 등으로 인하여 그 거동의 해석이 난이하다. 특히, 장기거동이 중요시되는 연약지반의 굴착문제 등에 있어서는 시간에 의존하는 점탄소성거동을 해석에 고려하여야만 한다. 본 연구에서는 점탄소성거동을 해석하는 방법으로서, 내부요소를 사용하지 않은 경계요소 해석방법을 유도하고, 정계요소와 유한요소를 조합하여 해석하는 방법을 도출하였다. 점탄소성을 고려한 지배적분방정식에서 점소성응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분방법을 적용하여 경계적분화하였고, 이에 따른 계방정식을 이용하여 프로그램화하였다. 또한 경제요소 프로그램을 점소성 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 시간의존 비탄성거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소해석 및 조합해석 결과는 정해 및 유한요소해석의 결과와 비교하여 검토하였다. 비교결과 내부요소를 사용하지 않은 경계요소법으로는 국부적인 응력집중으로 인한 비선형성이 충분히 고려되지 못함을 알 수 있었다. 반면에 유한요소-경계요소 조합방법으로는 상대적으로 많은 자유도를 가진 타 방법에 비교하여 합리적인 결과를 얻음을 알 수 있었다. 따라서 시간에 의존되는 비탄성체의 해석에 있어서 조합방법을 사용하면 하중조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 유한요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 효용적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.251-258
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• 2009

본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴확률($P_F$)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 $P_F$는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 $P_F$는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 ${\phi}$의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 ${\phi}$의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1-0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-47
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• 2024

본 연구에서는 부산항 신항 및 부산항 북항의 해성점토, 김해와 양산을 포함한 낙동강 중·하류, 울산지역에 분포하고 있는 연약한 점토층에 대하여 물성 시험 및 표준압밀시험을 실시한 후 결과를 활용하여 물성 특성 중 시료의 교란 여부와 관계없고 개인별 시험오차 발생이 작은 물성인 함수비를 이용하여 압축지수, 처녀압축지수, 압밀계수, 팽창지수, 2차압축지수 등을 회귀분석하여 상관성과 정확도를 평가하여 함수비로 압밀정수를 평가 및 산정할 수 있는 방안을 검토하였다. 압축지수를 산정하기 위해 물성 시험 중 가장 많이 활용되는 함수비 및 간극비, 액성한계와 상관성을 분석한 결과 액성한계가 가장 낮은 상관성을 가지는 것으로 확인되었다. 현재 자연상태의 함수비를 활용하여 압밀정수를 선형회귀분석한 결과 높은 상관성을 보여 침하량 및 침하시간을 결정할 수 있는 관계식을 제시하였다. 본 연구결과 부산, 경남지역에 분포하고 있는 퇴적 점토층의 지반침하 검토 시 함수비를 이용하여 압밀정수를 평가 및 산정할 수 있는 대안으로 활용할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.67-80
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• 2006

본 논문에서는 지반 하이브리드-온라인 시뮬레이션의 방법을 압밀 해석에 적용하기 위한 시도를 수행하였다. 일반적인 수치해석법이 실내시험을 통해 얻어진 흙의 구성모델을 이상화시켜 사용하는 것과 달리, 이 방법에서는 흙의 거동을 요소시험체로부터 직접 도입해가면서 해석을 수행한다. 그러므로 복잡한 파라미터의 평가과정이 생략될 수 있게 되며 인위적 이상화에 의한 해석 오차를 경감할 수 있게 된다. 본 논문에서는 실험장치의 물리적 성능을 검증하기 위하여 단계압밀시험과 투수시험(CONPERM test)을 수행하여 제어와 계측의 결과를 고찰하였으며, 시스템으로부터 얻은 데이터의 건전성을 평가하기 위하여 검증해석을 수행하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해 개발된 하이브리드-온라인 압밀해석 시스템은 재성형된 카오리나이트의 압밀거동을 모순없이 재현하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.198-208
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• 2011

연약 점성지반 위에 상대적으로 낮은 하중의 구조물이 얹어질 때, 상부에 모래층을 두어 지지력을 증진시킬 수 있다. 이와같은 점토 위 모래층이 놓이는 조건에 대한 지지력 검증은 현장에서 평판재하시험 등을 통해 지지력 검증이 어렵기 때문에 설계단계에서부터 정확한 지지력 예측이 필요하다. 따라서, 본 연구는 점토 위 모래층이 놓이는 지반의 지지력 거동을 파악하기 위해 2차원 실내토조실험과 FEM 해석을 수행하였다. 주요 인자로 깊이비 H/B와 지지력비 $q_c/q_s$를 선정하여, 모래층 높이, 점토의 비배수전단강도 그리고 재하 폭을 변수로 하였다. 그 결과, 실내토조실험은 FEM 해석과 적합성이 상당히 높게 나타났다. 이론식과의 비교에 있어서 보다 최신 연구인 Okamura et al.(1998)의 메커니즘보다 관입전단 메커니즘과 그 유사성이 크게 나타났으며, 하중확산 메커니즘의 적용성을 위하여 등가하중확산각을 제시하였다. 또한, $q_c/q_s$에 대하여 무차원 단위의 한계깊이비 $H_f$의 선형 회귀식을 제안하였다.