• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.145-155
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• 2000

지반과 구조물을 일체화시키는데 사용하는 앵커는 앵커체와 지반의 마찰력에 의해서 구조물을 지지하는 역할을 하며 앵커의 하중과 변형의 관계를 규명하기 위해서는 앵커의 마찰력 분포의 변화(하중전이)가 중요한 요소가 된다. 하중 재하시 앵커체에 발생하는 하중전이 분포는 앵커의 인발 지지력과 밀접한 관계가 있고 정착장의길이, 지반 조건 등에 따라 분포 양상이 변하기 때문에 하중 정이를 이해하기 위해서는 강선과 그라우트의 하중분포 그리로 앵커 그라우트체와 지반과의 마착력 분포를 알아야 한다. 본 연구는 미국 Texax A&M University의 점성토지반에 계측기가 장착된 10개의 그라운드 앵커를 설치하여 인발시험을 수행하였다. 앵커의 자유장 강선에 작용하는 응력, 그라우트체에 작용하는 응력, 그리고 정착장 강선의 응력을 계측하여 강선과 그라우트의 정착응력 및 그라우트와 지반에서의 마찰력 분포를 구함으로써 강선-그라우트-지반의 복합적인 거동에 따른 각 하중 단계마다의 하중전이를 얻어냈다. 또한 현장시험 결과의 역해석을 통하여 강선과 그라우트 사이의 하중과 변위의 관계와 그라우트와 지반의 하중-변위 관계를 분석하여 그라운드 앵커의 인발 특성을 예측 할 수 있는 수치해석 기법을 모델링하여 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.59-68
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• 2001

풍화토 지반에 설치된 그라운드 앵커의 하중전이 현상을 규명하기 위하여 성균관대학교 지반시험장에서 인발시험을 수행하였다. 지반과 구조물을 일체화시키는데 사용하는 앵커는 앵커체와 지반의 마찰력에 의해서 구조물을 지지하는 역할을 하며 앵커의 하중과 변형의 관계를 규명하기 위해서는 앵커의 마찰력 분포의 변화(하중전이)가 중요한 요소가 된다. 하중 재하시 앵커체에 발생하는 하중전이 분포는 앵커의 인발 지지력과 밀접한 관계가 있고 앵커체의 종류(인장형 또는 압축형), 정착장의 길이, 지반 조건 등에 따라 분포 양상이 변하기 때문에 하중전이를 이해하기 위해서는 강선과 그라우트의 하중분포 그리고 앵커 그라우트체와 지반과의 마찰력 분포를 알아야 한다. 앵커의 자유장의 강선에 작용하는 응력, 그라우트체에 작용하는 응력, 그리고 정착장 강선의 응력을 계측하여 강선과 그라우트의 정착응력 및 그라우트와 지반에서의 마찰력 분포를 구함으로써 강선-그라우트-지반의 복합적인 거동에 따른 각 하중 단계마다의 하중전이 분포를 구하였다. 또한 현장시험 결과의 신뢰성 확보를 위하여 수치해석 모델링을 통하여 해석을 수행하여 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1957-1968
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• 2013

터널 콘크리트라이닝 설계 시 적용되는 지반 이완하중은 정립된 설계기준이 없는 상태이다. 또한, 경험적인 지반 이완하중을 산정하여 설계에 적용함으로써 다소 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것으로 일반적으로 인식되고 있다. 기존의 지반 이완하중 산정방법은 각각 다양한 문제점을 내재하고 있고, 수치해석에 의한 지반 이완하중 산정방법은 복잡하며 실제 지반 이완하중과의 비교검증이 이루어지지 않은 문제점이 있다. 따라서, 실제 터널현장의 거동을 반영할 수 있는 합리적인 지반 이완하중 산정방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 터널 시공현장에서 측정된 계측자료의 천단침하를 고려한 역해석을 통하여 지반 이완하중을 산정하는 방법을 제안하였다. 기존 지반 이완하중 산정방법보다 다소 작은 지반 이완하중이 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.5-13
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• 2000

모래지반의 상대밀도, 말뚝의 시공방법, 일정근입깊이에 따른 소요향타 에너지 그리고 지하수 조건에 따라 말뚝의 지지력과 하중전이를 연구하기 위하여 강관말뚝을 이용한 모형실험을 수행하였다. 매입말뚝은 말뚝을 미리 설치한후에 지반성형을 실시하였고, 타입말뚝은 매입말뚝과 같은 깊이까지 항타높이를 5, 10, 15cm로 달리하여 말뚝을 관입하였다. 그 뒤 정적하중을 단계적으로 가하여 하중-침하 곡선에 의한 모형 말뚝의 지지력과ㅏ 말뚝내의 등간격으로 설치된 변형 게이지를 이용하여 타입말뚝 의 하중전이에 대해 살펴보았다. 타입말뚝의 하중전이시험에서는 항타 전과 항타 후 말뚝내 하중전의 소효항타 에너지에 따른 변화를 관찰하였다. 매입말뚝의 시험결과는 현재 가장 많이 사용하고 있는 대표적인 정적 지지력 공식들에 의하여 계산되어진 값들과 비교 분석하였다. 그 결과 상대밀도가 작은 느슨한모래지반에서는 Vesic 공식이 그리고 상대밀도가 큰 조밀한 모래지반에서는 Hanbu 공식이 가장 근접한 평가를 나타내었다. 하중전이시험에 의한 항타시 잔류응력은 모든 경우에서 지표면과 선단부위에서 아주 큰 잔류응력이 나타났고. 말뚝의 선단 지지력비는 상대밀도에 비례하게 증가하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.575-586
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• 2015

NATM터널의 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반하중을 산정하는 방법으로 수치해석적 기법인 지반-라이닝 상호작용모델(Ground-Lining Interaction Model, GLI 모델)에 의한 지반하중 산정방법이 제안되었다. 그러나, 기존의 GLI 모델은 지반과 지보재 또는 콘크리트 라이닝 사이에 존재하는 계면(Interface)의 구조적 역할을 반영하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존의 GLI 모델에 계면요소를 반영하여 보다 실제에 가까운 모델로 구현하였다. 그리고, 지반조건 및 토피별 지반하중을 수치해석을 통해 산정하고 기존의 GLI모델 지반하중 상관식을 수정하여 제안하였다. 연구결과, 기존 모델에 비해 계면요소 반영시 지반하중은 토피두께에 따라 IV등급 지반조건에서는 평균 88~106%, 풍화토 지반조건에서는 평균 47~57% 수준으로 감소하였다. 본 연구결과로 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반하중을 실제에 가까운 모델로 산정할 수 있으며, 상관식을 이용하여 일관되고 경제적인 설계가 가능하게 될 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.365-375
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• 2006

일반적으로 터널2차라이닝의 구조해석에는 골조해석모델이 적용되고 있다. 본 모델은 경험적 방법에 의한 지반 이완하중을 고려하고 있으나 주관적이고 과대평가되는 경향이 있다. 2차라이닝에 작용하는 지반하중은 숏크리트 및 록볼트와 같은1차지보재의 지지력 상실에 기인한다. 그러므로 2차라이닝에 작용하는 지반하중 산정에는 1차지보재와 지반의 평형상태가 고려되어야 한다. 지반-라이닝 상호작용(Ground-Lining Interaction, GLI)모델은1차지보재의 지지력 상실에 의해 야기된 지반의 변형을2차라이닝이 지지하는 개념을 토대로 수립되었다. 따라서 GLI모델은 복잡한 지반조건과 1차 지보재의 설치조건을 합리적으로 반영한 지반하중을 고려할 수 있다. 2차라이닝에 작용하는 하중은 지반하중 외에 지하수압, 지진하중 등이 있다. 극한강도 설계법을 이용한 라이닝 구조보강을 위해서는 계수하중 및 다양한 하중조합이 고려되어야 한다. GLI모델은 계수하중을 고려하기 곤란하기 때문에 개별 하중에 대해 산정된2차라이닝 단면력에 하중계수를 곱하는 중첩의 원리를 적용하였다. 끝으로, 본 연구에서 제시된 GLI모델을 이용한 2차라이닝 설계방법을 저심도 지하철 터널에 적용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.2212-2218
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• 2015

세 종류의 얕은기초를 지지하는 기초지반의 하중지지거동을 살펴보고자 모래지반과 점토지반을 가정하여 유한요소 해석을 수행하였다. 띠기초를 지지하는 모래지반의 파괴영역의 형상 및 크기는 상대밀도에 따라 달랐으나 점토지반의 경우 강도에 따라 파괴영역에 차이가 거의 없으며 이론에서 고려되는 파괴영역과 유사한 결과를 보였다. 모래지반에 대한 수치해석을 통해 얻은 하중-침하곡선의 형상을 고려해 볼 때 느슨한 모래에 놓인 기초의 경우 거의 관입전단파괴양상을 보였으며 조밀한 모래에 놓인 기초의 경우 극한하중이 뚜렷하지는 않았다. 점토지반에 놓인 기초에 대하여 수치해석을 통해 얻은 하중-침하량곡선의 경우 침하가 급격하게 증가하는 항복점이 존재함을 알 수 있었다. 모래지반에 의해 지지되는 기초에 대해 이론식에 의해 예측된 극한하중은 수치해석에 의한 극한하중보다 큰 값을 보였으며 점토지반에 대해 이론식에 의해 예측된 극한하중은 수치해석에 의한 극한하중과 유사한 값을 보였다. 1 인치 침하기준법에 의해 결정된 극한하중은 수치해석을 통해 얻은 극한하중보다 약간 작은 값을 보여 안전측의 결과를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.87-91
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• 2001

얕은 기초의 침하는 기초에 가해지는 상재 하중의 지반에 전달될 때 분포되는 응력의 특성과 크기에 관련되어 일어난다. 일반적으로 지반의 보강재로 사용되는 지오그리드로 두께가 작은 토체를 보강하면 지중에 전달되는 응력을 재분포시켜 감소시킨다. 이 논문에서는 현장시험을 통하여 여러 층의 지오그리드로 토체를 보강시 토체 상부에 가해지는 원형 등분포 하중하에서 토체의 응력 분포를 측정하였다. 인천국제 공항 건설 현장의 준설 매립 구간에서 행하여진 이 시험을 통하여, 지오그리드로 보강된 토체의 하중 분포는 기초에 가해지는 하중 강도와, 보강재 포설층수, 토체의 두께의 함수로 나타낼 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제12권2호
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• pp.107-114
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• 2002

터널 2차라이닝은 지반하중의 합리적인 산정기준의 부재와 보수적 경향의 지반이완하중법이 적용되고 있기 때문에 과다한 경향으로 보강되고 있는 실정이다. 2차라이닝에 고려되는 주요하중으로는 지반이완하중과 수압을 들 수 있으며, 배수터널의 경우에는 지반하중이 가장 큰 하중이 된다. 터널 주변 지반에 별도의 외력이 작용하지 않는다면, 2차라이닝에 작용하는 하중의 직접적인 원인은 1차지보재의 지지력 저하이다. 따라서, 2차라이닝의 설계시에는 지반과 1차지보재와의 상호작용을 고려한 합리적인 해석방법이 요구된다. 본 논문에서는 단순한 질량-스프링 모델을 통하여 지반-1차지보재-2차라이닝의 상호작용을 개념적 모델로 설명하였으며, 이를 원형터널에 대한 이론해석을 통하여 지반-1차지보재-2차라이닝 의 상호작용에 대한 하중전이 특성을 입증하였다. 그리고, 복잡한 터널해석조건에 대한 본 모델의 적용성을 검토하기 위하여 수치해석법의 적용성을 검증하였다.