• 한국지반공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.77-84
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• 2001

SASW 기법은 실험에서 얻은 실험분산곡선이 현장 지반 강성의 주상을 합리적으로 반영하므로 실험결과로부터 전단파 속도 주상도를 신속하게 결정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나, 실험결과를 해석하는 과정에서 현재까지는 지반의 층상구조를 수평으로 가정하는 근본적인 한계점을 지니고 있었다. 이는 지반이 수평층상구조가 아닐 경우 해석적인 해를 구하기 힘들기 때문이다. 본 논문에서는 유한요소 수치해석을 통하여 경사진 지반에서 SASW 기법을 수행했을 경우 지반경사를 고려한 지반 조건이 실험분산곡선에 미치는 영향을 규명하였다. 이를 위하여 지반의 기울기와 표면파 전파 방향이 실험분산곡선에 미치는 영향과 파의 전파형상에 미치는 영향을 규명하기 위한 해석을 수행하였다. 해석결과 경사지반에서 지반 조건이 변함에 따라 실험 분산곡선에 많은 변화가 나타났고, 경사진 지반에서 파의 전파현상은 수평 층에서의 파의 전파형상과는 전혀 다른 특성으로 나타남을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.237-250
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• 2015

지진 시에 지하구조물은 지상구조물보다 더욱 안전한 것으로 간주되어 왔으나, 1995년 고베지진 시 발생한 지하철터널의 피해 이후 지하구조물의 피해 사례가 점점 증가하고 있다. 본 논문에서는 풍화토로 되메움한 개착식 터널과 주변 지반의 지진 시 거동을 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 지반의 측면 경계조건, 인장강도, 최대지진가속도에 따른 개착식 터널과 주변 지반의 변위 및 터널 라이닝에 작용하는 응력을 예측하였다. 지반의 측면 경계조건(자유장 경계조건과 일반 경계조건)과 주변 지반의 인장강도의 변화에 따라 계산된 변위와 응력은 상당한 차이를 나타냈다. 좌우경계조건이 자유장 조건인 경우에는 지반의 잔류변형이 거의 발생하지 않았으나, 구속된 일반 조건인 경우에는 지진으로 인한 주변 및 기초 지반의 융기로 인한 잔류변형이 크게 발생하였다. 하지만 주변 및 기초 지반의 인장강도를 점착력의 100%로 가정하였을 경우 개착식 터널은 측면 경계조건이나 입력된 최대가속도에 관계없이 잔류변위는 1 cm 이내로 무시할 수준이다. 뿐만 아니라, 최대변위 발생 시 및 최종 단계에서 터널 라이닝에서 발생하는 응력은 모두 허용응력 이내이므로 안전한 것으로 판단된다. 동적 수치해석에서는 주변 지리적 조건을 고려하여 적절한 경계조건을 설정하고 인장강도와 같은 지반의 물성치를 정확하게 구하는 것이 매우 중요한 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.214-214
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• 2011

최근 국내 연안역에는 관광의 활성화 등의 목적으로 잔교가 많이 가설되고 있다. 그러나 잔교의 설계에 대한 규정이 없어 현재는 항만 및 어항설계기준을 준용하여 설계하고 있는 실정이며, 또한 지역적 특성을 반영하지 못하고 건설되어 과다한 단면을 사용하는 경우가 많고, 경제성이나 경관성을 갖추지 못한 경우가 많은 실정이다. 본 연구에서는 합리적인 잔교용 설계기준을 마련하기 위한 기초적인 연구로써 지반조건을 고려한 잔교의 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 해석모델을 개발하고, 다양한 해석조건에 대한 해석을 수행하여 그 특성을 정리하고자 하였다. 이를 통하여 잔교의 합리적인 구조시스템을 개발하고, 설계기준을 정리하는데 이바지 하고자 한다. 이 연구에서는 서해안의 연약지반을 고려하기 위해 지반스프링을 이용한 해석모델을 개발하고, 다양한 해석조건에 대한 해석을 수행하여 그 특성을 파악하고자 하였다. 조립식 잔교는 Capbeam, Wood Deck, ㄱ형강, Pile로 네 가지의 구성으로 이루어지고, 이 네 가지 요소의 재료는 강재로 사용하였으며, 하중에 대해서는 항만 및 어항설계기준을 준용하여 군중하중 $5kN/m^2$, 월파력 $20.1kN/m^2$을 사용하였고, 풍하중은 도로교 설계기준을 이용하여 산정한 $3.309kN/m^2$을 사용하였다. 재하하중 및 하중에 대한 최적단면에 대한 연구를 활용하여 본 연구에서는 지반조건의 영향, Capbeam과 Pile의 크기변화, 사항 등의 영향을 고려하였을 때 각 구성요소에서 발생하는 단면력의 변화와 축력, 접합부 모멘트 등의 외력과 내력을 정리하여 잔교의 거동특성을 파악하고자 하였다. 다양한 변수해석을 수행하기 위하여 지반조건을 고려한 2D 해석모델을 개발하였으며, 본 연구에서 고려한 군중하중, 풍하중, 월파력의 설계하중 중에서는 월파력이 지배적인 것을 알 수 있었다. Pier의 지름이 증가 하면 작용하는 월파력이 커지고 따라서 단면력이 증가하는 것을 알 수 있었다. 그러므로 합리적인 Pier의 크기 결정이 경제적이고 경관이 우수한 잔교 건설에 중요 요인임을 알 수 있다. 본 연구는 잔교의 설계기준 정립에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단되나, 보다 합리적인 잔교의 설계와 시공을 위해서는 지속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.47-55
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• 2010

일반적으로 초연약지반에서는 건설장비의 주행성 확보 등을 위하여 토목섬유와 같은 표층 보강재를 적용하게 된다. 그러나 최근 토목섬유로 표층 처리된 초연약지반의 거동에 관한 많은 고찰이 수행되어 왔지만 대부분의 연구에서 토목섬유와 지반의 경계조건을 적절히 표현하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토목섬유와 지반의 경계조건이 토목섬유로 표층처리된 초연약지반의 거동에 미치는 영향에 대하여 수치해석적 고찰을 수행하였다. 수치해석에서는 토목섬유와 지반의 마찰에 대한 경계조건을 다양하게 표현하기 위하여 조인트 요소를 적용하였다. 수치해석의 결과는 기존의 실내모형실험 결과와의 비교를 통하여 그 신뢰성을 검증하였으며 파라메트릭 스터디를 통하여 토목섬유와 지반의 경계조건에 따른 초연약지반의 거동을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.167-174
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• 2010

본 논문에서는 터널굴착으로 발생한 주변 단일지층 및 복합지층 지반에서의 지반변위에 대한 거동을 상호 비교하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 단일지층 및 복합지층 조건에서 서로 다른 시공조건(지반손실량)을 가진 터널에 대해 수행되었으며, 수치해석 결과로부터 얻어진 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량은 지층조건 및 시공조건별로 상호비교되었다. 뿐만 아니라, 수치해석을 통해 얻어진 지표면에서의 최대 침하량은 터널 굴착부 천단에서 발생된 최대 침하량과 지층조건 및 시공조건(지반손실량)별로 상호 비교되었으며, 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량의 관계 또한 지층조건에 따라 상호 비교되었다. 더불어, 지층조건에 따라 터널굴착부에서 발생한 지반손실량($V_L$)과 지표면에서 형성된 총 침하부피량($V_s$)이 서로 비교되었다. 수치해석을 통해 얻어진 결과와 기존 현장계측자료와의 비교가 수행되었으며, 이를 통해 본 연구의 결과가 향후 터널굴착으로 발생된 서로 다른 지층조건을 가진 주변지반에서의 거동을 파악하고 분석하는 실무자료로서 활용될 수 있다는 것을 파악하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.161-171
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• 2001

점성토의 압밀거동은 투수성뿐만 아니라 변형 특성에 따라 크게 영향을 받으며, 변형 특성은 재하 방법에 따른 변형조건과 흙의 특성, 특히 이방성에 따라 다르게 나타난다. 이 논문에서는 점성토의 이방적 변형 특성이 압밀거동에 미치는 영향을 분석하기 위하여 다양한 변형 조건에 대한 압밀방정식과 압밀계수를 직교 이방성 탄성이론을 이용하여 유도하였다. 다양한 변형 조건에서 등방과 이방적 변형 특성하의 압밀계수를 평가하였으며, 그 결과 탄성계수의 이방성이 압밀계수에 미치는 영향이 매우 크고, 특히 수평방향의 변위가 허용되고, 수직방향의 변위가 구속될수록 크게 나타났다. 따라서 점성토 지반에 대한 하중 재하시 압밀소요시간의 정확한 예측을 위해서는 발생 가능한 변형 조건과 이방적 변형 특성에 대한 적절한 고려가 매우 중요함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.600-606
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• 2006

실제 지반은 경계가 없는 무한상태로 존재하기 때문에 지반구조물의 동적거동을 유한요소법을 이용하여 해석할 시 모델의 영역을 성립하는 것은 특별한 고려가 필요하다. 유한요소법에서의 동적해석은 파동의 전달을 포함하기 때문에 모델의 경계에서 인공적인 경계조건이 필요하다. 인공적인 경계 조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.107-114
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• 2001

비검측공 시험법을 현장타설말뚝의 건전도 평가 목적으로 적용함에 있어서 시험법의 적용성을 향상시키기 위한 연구가 진행되어 오고 있다. 본 논문에서는 같은 맥락에서 수행되어 온 일련의 해석적 연구 결과 중 시험법의 해상도에 관한 문제와 말뚝 주변 및 선단지반의 강성이 비검측공 시험결과에 미치는 영향에 관해 다루었다. 본 논문에서 수행한 연구결과에 의하면 충격응답기법의 해상도를 평가하기 위해서는 말뚝재료에 대한 지반의 강성비($V_{s}$ /$V_{c}$)와 말뚝의 길이에 대한 직경의 비(L/D)에 의존하는 기존 평가기준에 부가하여 말뚝의 상대적인 체적변화가 필히 고려되어야 한다는 결론을 얻었다. 한편, 말뚝이 수평으로 층이 진 주변 지반을 통과하여 말뚝선단부를 지지하는 지반(선단지반)에 근입되거나 지지되는 경우에 말뚝의 자유단 혹은 고정단 경계 조건은 주변 지반과 선단 지반의 강성비와 선단 지반에 대한 말뚝의 근입깊이에 따라 변화한다는 사실을 규명하였다. 말뚝의 건전도 평가 시에 사용하게 되는 말뚝의 공진주파수가 이들 조건에 따라 변화하므로 결과적으로 시험결과분석에 있어서 이들 영향이 필히 고려되어야 한다는 결론을 얻었다.