• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권1호
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• pp.59-66
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• 2003

건설공사에서 발생하는 환경문제에 대한 관심이 고조되는 가운데 기성 말뚝을 항타하는 과정에서 유발되는 소음, 진동문제를 해결하기 위해 저소음, 저진동 공법인 매입말뚝공법이 많이 적용되고 있다. 국내에서는 매입말뚝공법으로 SIP공법이 주로 사용되고 있다. 그러나 아직까지 SIP공법에 관한 합리적인 지지력 산정식이 제시되어있지 못한 실정이다. 이에 대해 본 연구에서는 SIP 말뚝의 주면저항력 특성을 고찰하여 이러한 문제점들을 개선, 보완하기 위하여 다양한 조건에서 SIP말뚝 주면과 지반사이의 경계면에 대하여 직접전단 시험을 실시하였다. 시험 결과를 토대로 통일분류상 SM, SC 지반에서의 SIP말뚝 주면저항력 특성을 고찰하고 해당 지반에서 주면저항력 산정식을 제시하였다. 또한, 말뚝 경계요소의 저항력에 대한 새로운 비선형 수치 모델식과 계수산정식을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.15-21
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• 2002

건설공사에서 발생하는 환경문제에 대한 관심이 고조되는 가운데 기성 말뚝을 항타하는 과정에서 유발되는 소음, 진동문제를 해결하기 위해 저소음, 저진동 공법인 매입말뚝공법이 많이 적용되고 있다. 국내에서는 매입말뚝공법으로 SIP공법이 주로 사용되고 있다. 그러나 아직까지 SIP공법에 관한 합리적인 지지력 산정식이 제시되어있지 못한 실정이다. 이에 대해 본 연구에서는 SIP 말뚝의 주면저항력 특성을 고찰하여 이러한 문제점들을 개선, 보완하기 위하여 다양한 조건에서 SIP 말뚝 주면과 지반흙 사이의 경계면에 대하여 직접전단시험을 실시하였다. 그 결과를 토대로 통일분류상 SM, SC 지반에서의 SIP 말뚝 주면저항력 특성을 고찰하고 해당 지반에서 최대주면저항력 산정식을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1C호
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• pp.25-31
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• 2006

대부분의 설계지침서에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력을 산출하기 위하여 암석의 일축압축강도를 사용한다. 그러나 최근에 도로교 설계기준 해설(대한토목학회, 2001)과 AASHTO 설계지침서(2000)에서는 현장조건을 보다 잘 반영할 수 있도록 RQD를 적용하여 산출한 암반의 일축압축강도를 사용하도록 개정되었다. 그런데 RQD를 이용하여 암반의 일축압축강도를 산정하는 식을 국내의 주요 기반암에 적용하는 데에 문제가 제기되었고, 여기에는 RQD 자체의 문제점, 즉 지하수, 절리면 상태 등을 반영하지 못한다는 점도 포함되었다. 결국 도로교 설계기준 해설(2001)은 암석의 일축압축강도를 이용하여 주면저항력을 산정하는 방법으로 다시 개정되었다(한국도로공사, 2002). 본 연구에서는 암석의 일축압축강도와 현장 암반의 일축압축강도를 연관시키는 수단으로 제시되어 있는 기존의 여러 방법을 비교 검토하였으며, 이 가운데 신뢰도가 있는 것으로 평가되고 있는 Hoek-Brown 파괴 규준을 이용하여 암반의 일축압축강도 추정식을 제시하였다. 또한 이를 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력 예측 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 현장타설말뚝의 재하시험 데이터를 이용하여 기존의 여러 방법으로 구한 주면저항력과 비교한 결과 신뢰도가 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.101-111
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• 2006

현장타설말뚝은 상부의 연약층을 관통하여 하부의 강한 암반층 상부에 거치시키는 경우, 말뚝은 선단지지말뚝으로 간주되며, 최소단면에서 말뚝에 발생하는 응력이나 실제 요구되는 설계기준에 따라서 작용하중은 결정된다. 연약하거나 풍화된 암반의 일정 깊이까지 현장타설말뚝을 설치하는 경우, 선단지지력과 주면저항력에 의해 지지력이 발현된다. 선단지지력 성분은 말뚝의 극한지지력에서 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해 훨씬 작은 말뚝 침하시 발현된다. 또한, 선단지지력은 근입부 바닥에 잔존하는 슬라임에 의해 영향을 받는다. 따라서, 근입부에 슬라임을 얼마나 잘 확인하는가와 시공법에 따라 선단지지력의 신뢰도는 결정되게 된다. 이것은 실제로 매우 어렵고 고가이며, 깊은 근입부에서는 더욱 심각하다. 따라서 이들 요소들로 인해서 작용하중하에서 말뚝의 거동은 주면저항력에 의해 지배되게 된다. 따라서 현장타설말뚝의 거동예측을 위한 연구는 주로 주면저항력 발현기구에 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 말뚝 두부에서의 하중 조건을 변화시켜가며 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동 차이를 분석하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 또한, 거칠기 요소의 모델링 유무에 따른 주면부 거동 특성도 조사하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.407-419
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• 2006

현장타설말뚝이 주면저항력에 의해서만 지지되는 상황은 천공홀 바닥을 청소할 수 없어서 선단부 지지력의 반현 여부를 확신할 수 없을 때이다. 반대로, 신선한 기반암이 낮은 강도의 상부 재료 하부에 있는 경우는 암반에서의 선단지지력만으로 상부 하중을 지탱할 수 있으며, 상부 재료에서는 지지력 발현을 기대하지 않아도 된다. 그러나 신선암에서 일정 깊이 천공을 실시한 경우, 현장타설말뚝은 주면저항력과 선단지지력 모두를 기대할 수 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동에 관한 이론적 연구와 현장 시험을 통하여 작용 하중의 대부분이 통상 주면저항력에 의해서 지지되게 된다는 사실이 알려져 있다. 암-콘크리트 접촉면에서의 수직응력은 두 가지 기구에 의해 증가하게 된다. 먼저, 말뚝 상부에 작용하는 압축하중에 의해서 콘크리트는 탄성 다이레이션이 발생하고 두 번째로 거친 천공홀 표면에서 전단 변위를 통해서 접촉면의 역학적 다이레이션이 발생되게 된다. 수직 변위에 대한 근입부 주변 물질의 강성도가 일정하면, 작용하중이 증가함에 따라서 수직응력은 증가하게 되며 따라서, 전단강도의 증가 현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면부 거동특성을 조사하였다. 또한, 두부의 하중-침하량(선단부 침하량+말뚝의 탄성변형량) 관계가 비선형성을 띠는 원인 및 파괴기구를 충분히 조사함으로써 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력에 영향을 미치는 요소들을 모두 고려하여 국내 풍화암 및 연암에 근입되는 현장타설말뚝의 설계차트를 제시하고 이를 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.19-29
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• 2012

일반마이크로파일의 저항성능을 개선시키기 위해 최근에 토목섬유을 활용한 팩마이크로파일이 개발되었다. 팩마이크로파일은 일반마이크로파일의 강봉이나 강관을 토목섬유팩으로 감싸고 주입재와 주입압을 토목섬유팩 내부에 가하여 제작한다. 이 주입압에 의하여 천공 직경이 크게 확대된다. 동일한 한 지반 속에 설치된 세 개의 마이크로파일을 대상으로 일련의 말뚝인발시험을 실시하였다. 세 말뚝 중 두 개는 팩마이크로파일였고 나머지 하나는 강봉을 사용한 일반마이크로파일이였다. 토목섬유팩에 적용된 주입압에 의하여 팩마이크로파일의 경우 천공직경이 152mm에서 220mm으로 확대되었다. 마이크로파일의 주면에서 발달하는 단위주면마찰력은 말뚝두부의 인발변위량의 증가와 함께 서서히 증가하여 한계상태에 도달한 한계변위량에서 수렴치에 도달한다. 팩마이크로파일의 인발저항력은 일반마이크로파일의 인발저항력보다 크게 나타난다. 이와 같은 팩마이크로파일의 인발저항력을 증대시킬 수 있는 원인으로는 크게 두 가지를 생각할 수 있다; 첫째는 마이크로파일에 설치한 토목섬유팩내 주입압으로 마이크로파일의 단면적을 증대시키므로 말뚝주면의 마찰저항면적을 증대시킬 수 있기 때문이고, 둘째는 마이크로파일의 단면이 확대될 때 확대되는 부분의 체적만큼의 토사가 주변지반을 압축시켜 말뚝과 지반 사이의 마찰저항력을 증대시킬 수 있기 때문이다. 이 압축효과는 지표면 부근 보다 깊은 지층에서 크게 나타났다. 말뚝 주면에서 발휘되는 단위주면마찰력은 말뚝의 직경이 작은 경우가 더 크게 발휘된다. 즉 마이크로파일의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력은 대구경 현장타설말뚝의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력보다 크게 나타난다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.395-406
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• 2006

상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.247-254
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• 2003

최근에 건설공사에서 발생하는 환경문제에 대한 관심이 고조되는 가운데 저소음, 저진동 공법인 매입말뚝공법이 건설현장에 많이 적용되고 있다. 이러한 건설여건의 변화에 부흥하여 국내에서는 지반을 굴착하고 시멘트 페이스트를 주입한 후 기성말뚝을 삽입하는 SIP공법(Soil-Cement Injected Precast Pile)의 적용이 늘고 있으나, 현재 국내 지반조건에 맞는 고유의 관계식이 없는 실정이다. 이와 같은 문제해결에 기여하기 위해, 본 연구에서는 SIP말뚝 주면과 지반사이의 저항력을 직접전단시험으로 측정하여 그 경향을 분석하였다. 직접전단시험 결과 SIP말뚝의 주면 저항력 성분이 수직하중에 가장 크게 영향을 받는다는 것을 밝혀내고 국내 주요 토질인 SM, SC 토질에서 이를 인자로 한 최대주면저항력 산정식을 제안하였다. 또한 말뚝 표면과 주면 지반과의 전단저항 거동 특성을 수치적으로 정확히 묘사하기 위해 Duncan(1971)의 쌍곡선 모델식과 새로운 비선형 수치모델식에 따른 계수산정식을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.5-13
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• 2008

충전물이 암 절리면의 전단강도를 감소시키는 것과 유사하게 콘크리트와 주변 암반근입부 사이의 연약한 물질은 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력을 감소시킨다. 이러한 현상은 콘크리트 타설 후에 암반 근입부 측벽에서 천공잔류물이나 스미어 또는 재성형 암반을 생성시키는 시공과정에서도 형성되게 된다. 콘크리트 말뚝과 주변 암반 사이의 접촉면의 특성은 시공법에 따라서 크게 영향을 받는다. 콘크리트 타설과정 또는 그 이후 형성되는 연약한 물질이 존재하거나 거칠기와 같은 콘크리트-암 접촉면의 특성은 말뚝의 주면부 거동에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 유한차분법 코드를 기반으로 하는 FLAC 2D를 이용하여 스미어현상이 발생한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동특성을 조사하기 위하여 변수분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로서, 정적연직하중을 받는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 극한주면저항력에 영향을 미치는 요소와 말뚝두부의 침하에 영향을 미치는 요소들을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.25-35
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• 2015

서남해안 지역의 중간조밀한 실트질모래 지반에서 버켓기초 스커트벽체의 압입저항력을 원심모형실험을 통하여 분석하였다. 압입저항력은 석션을 작용하지 않고 버켓기초를 지반에 관입시킬 때 발생하는 저항력으로서 자중관입 깊이와 직접적으로 관계된다. 스커트벽체의 주면저항력에 의한 지반의 응력증가 효과를 고려하는 방법(Houlsby and Byrne, 2005) 을 기반으로 실험 결과와 유사한 압입저항력을 산정할 수 있었다. 압입저항력 산정에 이용되는 수평토압계수, 스커트 벽체와 지반간의 경계면 마찰각 등의 주요 물성값의 산정 방법에 대하여 기술하였다. 또한, 응력증가 효과의 고려 여부와 물성값의 변화가 압입저항력 산정 결과에 미치는 영향과 실험을 통해 계측된 압입시 지반거동에 대하여 분석하였다.