• 한국지반공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.15-27
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• 2004

본 연구에서는 현재까지 연구된 깊은 기초의 주면마찰력 산정법에 의해 제안된 방법들을 검토하여 대형기초인 케이슨(우물통)기초에 대하여 주면마찰력을 적절히 산정할 수 있는 산정법을 제시하였다. 특히 홍원표(1987)가 제안안 주면마찰력 산정법을 기본 토대로 하여 새로운 주면마찰력 산정방법(Kn계수법)을 제시하였다. 그리고 깊은기초인 말뚝의 주면마찰력을 합리적으로 산정할 수 있다고 알려진 $\lambda$법을 이용한 케이슨의 주면마찰력 산정에 대해서도 검토하였다. 이를 위해 영종대교 주탑하부구조인 뉴매틱케이슨 기초의 시공시 계측된 주면마찰력 데이터를 이용하였다. 주면마찰력은 침설속도에 비례하며 주면마찰력의 분포양상은 직선분포보다 포물선분포에 가깝다. 저부가 확대되는 대규모 케이슨기초 침설시 발생하는 주면마찰력 산정결과 일반적인 말뚝기초의 주면마찰력과는 상이하다. 제안된 Kn계수법과 $\lambda$법을 각각 사용하여 산정한 케이슨의 주면마찰력을 실제 케이슨의 계측값으로부터 산정한 주면마찰력과 비교한 결과, Kn계수법를 이용하여 산정한 케이슨의 주면마찰력은 $\lambda$법에 의해 산정된 주면마찰력보다 실측값에 훨씬 근접하다. 즉, 저부가 확대된 형상의 대형의 케이슨기초의 주면마찰력을 산정하기에는 홍원표가 제안한 식을 이용한 Kn계수법이 $\lambda$법보다 더 적절한 방법임을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.93-103
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• 2005

대구경 현장타설말뚝에 대하여 하중전이 측정을 수반한 정재하시험, 동재하시험 및 유한차분해석을 수행하여 주면 마찰력 거동특성에 대한 연구를 실시한다. 주면 마찰력은 말뚝과 지반의 상대변위와 직접적으로 관계되므로 임의의 심도에서 측정한 말뚝의 하중전이량과 유한차분해석에 의한 주면지반의 변위와 응력을 이용하여 거동특성을 분석한다. 하중전이측정결과에 의하면 현장타설말뚝 주면을 따라 발휘되는 극한단위주면 마찰력은 중간 깊이인 모래자갈층과 자갈층 상부에서 먼저 나타난다. 또한 동일한 현장타설말뚝에 대하여 동재하시험과 정재하시험을 실시한 결과 주면 마찰력과 선단지지력의 거동특성이 상이하게 평가되었으며, 그 차이점에 대하여 논의한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권1호
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• pp.71-80
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• 1998

서해안에 위치한 서산지역에서 연구용 prestressed concrete 말뚝을 3본을 설치하고 주변에서 콘관입시험을 수행하여 말뚝의 주면마찰력을 추정하는 연구를 수행했다. 본 연구에서 이용한 말뚝 지지력 산정식은 세계적으로 많이 이용하고 있는 Schmertmann방법, Tumay & Fakroo방법 및 프랑스의 LCPC방법을 이용하였다. 콘관입시험의 측정결과를 이용하여 3가지 방법으로 예측한 말뚝 의 주면마찰력과 현장에서 수행한 정역학적 재하시험 및 동재하시험에서 산정된 주면마찰력과의 비교하여 3가지 예측방법들에 대한 신뢰성을 평가했다. CPT를 이용한 3가지 예측식으로 산정한 말뚝의 주면마찰력은 전체적으로 25일과 42일이 지난후 수행한 정재하시험에 의한 주면마찰력을 상당히 과소평가했으나, 항타시좌 말뚝설치후 2주가 지난 시점에 수행한 동재하시험결과와는 유사한 말뚝의 주면마찰력을 예측했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.115-124
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• 2004

사공과 백(2003)에 의하면 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력은 암반의 상태, 종류, 일축압축강도, 구속압 등으로부터 영향을 받는 것으로 알려졌다. 또한 그들이 제안한 Hoek-Brown 공식을 변형한 암반근입부의 단위주면 마찰력 산정공식은 적절한 단위주면마찰력 값을 산정하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서는 기존의 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력 산정에 있어 말뚝의 크기효과를 고려하는 방법을 제안하였으며, 말뚝의 크기효과로 인한 단위주면마찰력의 영향을 조사하였다. 본 논문에서 제안하는 방법은 기존의 Hoek-Brown 공식을 변형한 식에 경험적인 암석의 일축압축강도에 대한 크기효과를 나타내는 식을 대입하여 결정되었다. 또한, 기존 논문에 보고된 말뚝재하실험 결과 중 12개의 실측치와 말뚝의 크기효과를 고려한 식을 통하여 계산된 단위주면마찰력의 예측치를 비교하였다. 비록 충분치 않은 지반조건이 기술되어 있는 상황이지만, 본 연구에서 제안하는 크기효과를 고려한 단위주면마찰력의 산정공식은 실측치와 근사한 결과를 보였다. 또한, 지반의 지질강도정수(GSI), 구속압, 일축압축강도, 말뚝의 직경에 대한 매개변수실험 결과 일축압축강도가 주면마찰력에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 말뚝의 크기는 상대적으로 그에 비해 적은 것으로 나타났으나 말뚝의 크기효과는 암반의 상태가 양호할수록 더욱 큰 것으로 관측되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.209-220
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• 2003

현장타설말뚝의 주변마찰력을 산정하기 위하여 Hoek-Brown 모델의 일반공식이 수정되었다. 원지반 상태를 고려하는 Hoek-Brown의 일반공식에 근거하여 본 연구에서 제안된 단위주변면마찰력의 산정기법은 이전 원지반 무결암의 일축 압축강도만을 고려하여 단위주면마찰력을 산정하는 방법에 비해 상당한 뛰어난 적용성을 보인다. 본 연구에서 제안된 방법을 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력에 대한 상한계와 하한계를 구성하는 것이 가능하며, 기존 문헌에 보고된 단위주면마찰력에 대한 시험결과의 대부분이 이 두 범위에 존재하는 것으로 확인되었다. 또한 제안된 방법을 통해 단위주면마찰력을 산정할 때 입력 변수에 대한 기본적인 가정만으로도 예측치와 측정치간에는 훌륭한 상관관계를 보였다. 여기서 도출된 상관관계식을 기존의 공식들과 비교한 결과 무결암의 강도가 작은 경우에는 Horvath와 Kenney의 제안식이, 그리고 암의 강도가 큰 경우에는 Rosenberg와 Journeaux의 제안식이 상관식과 근사한 결과를 보였다. 한편 GSI 및 구속압에 대한 영향분석을 수행한 결과 두 인자들과 정규화된 단위주면마찰력은 동반 상승하는 관계를 보였으며, 단위주면마찰력의 산정식이 멱함수의 형태일 경우에는 단위주면마찰력과 일축압축 강도 사이에 적용되는 계수는 GSI 및 구속응력에 따라 변하는 것으로 관측되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.5-14
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• 2023

말뚝이 근입된 지반의 융기는 말뚝에 추가적인 상향 주면 마찰력을 발생시켜 말뚝의 안정성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 말뚝의 일부에 지반 변형에 능동적으로 대응 가능한 부재가 삽입되어 말뚝에 작용하는 상향 주면 마찰력을 감소시킬 수 있는 새로운 말뚝 기초 양식을 제안하였다. 제안된 말뚝의 실효성을 검증하기 위하여 지반 변형 대응 부재로서 유압 실린더가 적용된 말뚝을 설계 및 제작하였다. 일반 말뚝과 제안된 말뚝을 대상으로 지반 융기 모사 실험을 수행하여 선단 하중, 주면 마찰력과 지반 변형 대응 부재의 팽창량에 따른 선단 하중의 변화를 분석하였다. 실험 결과, 매우 적은 양의 실린더 부재의 팽창에도 말뚝에 작용하는 인발 마찰력이 완전히 상쇄되며 이에 따라 선단 하중이 증가하였다. 그러나 실린더 부재의 과도한 팽창은 상향 마찰력의 감소를 넘어 부주면 마찰력을 발생시키므로 지반 팽창량 및 말뚝의 허용 변위를 고려한 적절한 지반 변형 대응 부재의 팽챵량 산정이 필요하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권10호
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• pp.11-16
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• 2013

양방향재하시험의 성공여부는 상향력과 하향력의 균형을 이룰 수 있는 재하장치 위치 선정에 달려있다. 상향력과 하향력의 균형을 이루기 위해서는 발휘되는 단위주면마찰력과 단위선단지지력의 산정이 중요한데, 국내에서 시행되는 양방향재하시험은 주로 사용말뚝에 적용되어 극한지지력까지 재하되지 않고 설계지지력을 확인하는 것이 일반적이다. 하지만 국내 외 제안된 암반층의 극한단위주면마찰력 및 허용단위주면마찰력 산정식은 암반의 일축압축강도를 기반으로 되어있고, 또한 국내 풍화암층과 RQD가 극히 낮은 연암층은 일축압축강도시험을 할 수 있는 코아를 얻기가 어려워 적용이 어려운 실정이다. 따라서 이 연구에서는 국내에서 시행되었던 양방향재하시험에서 얻은 각 지층별 발휘된 단위주면마찰력과 환산된 SPT N/cm과 관계도표를 제안하고 이 관계도표를 이용하여 실제 국내 현장의 양방향재하시험을 위한 상향력과 하향력의 균형위치를 선정하였다. 또한 선정된 균형위치에 양방향재하장치를 설치한 후 재하시험을 실시하여 측정된 각 지층의 발휘된 단위주면마찰력 값들과 균형위치 선정 시 적용한 관계도표의 값들을 비교하여 관계도표의 적정성을 분석하였다. 분석결과 풍화토층과 풍화암층에서는 거의 유사한 결과를 보였고, 연암층에서는 재하장치 상부연암층과 하부연암층에서 발휘된 측정값(상부 $1,151kN/m^2$, 하부 $1,500kN/m^2$)의 평균값($1,325kN/m^2$)도 산정값($1,250kN/m^2$)과 큰 차이를 보이지 않아 관계도표는 적정한 것으로 판단되었다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.45-51
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• 2005

말뚝을 설계함에 있어 극한지지력을 산정하는 것만으로는 말뚝의 장기 거동에 있어서의 하중분포를 고려할 수 없으므로 재하시험시 변형률계나 응력계를 사용하여 말뚝의 하중 재하에 따른 주면저항(the shaft resistance)의 분포를 측정하고 있다. 그러나 대부분의 재하시험시 하중이 '0'일 때를 'zero time'으로 하여 계측기의 값을 읽는 'zero reading'을 가정함으로써 현장타설말뚝이나 항타말뚝의 시공시 발생된 잔류응력(the residual stress 또는 the residual load)을 무시하고 있다. 이러한 'zero reading'의 가정은 말뚝 시공시 발생하는 말뚝 하방향으로의 부주면마찰력인 잔류응력을 고려하지 않으므로 실제 말뚝주면의 하중분포와는 다른 결과를 보이게 된다. 본 연구에서는 현장에 시험시공된 현장타설말뚝에 대하여 정재하시험을 수행하였고, 말뚝 주면의 하중분포 측정시 변형률계를 사용하여 콘크리트 타설 직후부터 계측을 실시함으로써 말뚝 시공에 따른 잔류응력을 측정하였다. 그 결과, 잔류응력이 고려된 경우는 초기에 부의 응력상태를 보이나 하중이 재하됨에 따라 부주면마찰력이 극복되면서 양의 주면마찰력으로 전환됨을 알 수 있었으나, 'zero reading'의 경우는 양의 주면마찰력 만을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.161-170
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• 2013

본 연구에서는 사질토지반의 거동을 상세히 모사할 수 있는 탄소성모델 및 말뚝절편 수치해석을 적용하여 말뚝지름에 따른 사질토지반에 설치된 현장타설말뚝의 주면마찰거동을 분석하였다. 수치해석 결과는 현재 사용되는 설계방법과 비교하여 극한주면마찰력과 t-z거동을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 말뚝지름이 감소함에 따라 말뚝-지반 경계면 및 주위지반에 국부적으로 발생되는 체적팽창과 이에 따라 말뚝주면에 발현되는 유효수평응력이 더 크게 발생하기 때문에 극한주면마찰력이 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝지름이 감소함에 따라 t-z곡선 기울기의 증가는 말뚝재하에 따라 발생하는 세가지 전단단계(초기, 체적팽창, 및 일정체적 전단단계)가 일찍 발현되기 때문인 것으로 나타났다. 이러한 현장타설말뚝의 말뚝지름에 따른 극한주면마찰력에 대한 영향은 사질토지반의 상대밀도가 증가하고 구속압이 감소할수록 커지는 것으로 나타났다.