• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.15-26
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• 2000

지진파 전파로 인한 매설관에 작용하는 지진하중은 지진특성 및 지반조건에 따른 지반변형률로부터 산정되어야 한다. 그러나. 기존에 사용되고 있는 경험적인 방법에 의해 계산된 지반변형률 모형은 지진 및 지반의 지역적 특수성을 고려할 수 없는 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 지진특성 및 지반조선을 반영할 수 있는 수정된 지반변형률 모형을 제안하고 개발된 모형을 매설관로의 지진해석에 지진하중으로 적용하였다. 여기서, 지반변형률을 예측하기 위한 지진판 전파속도는 지반조건을 고려할 수 있도록 파 에너지분포에 근거한 분산곡선을 제안하여 산정하였다. 이러한 과정을 통해 얻어진 지반변형률 산정방법에 타당성을 파악하기 위해 예측한 지반변형률과 과거 지진으로 실측된 지반변형률을 비교하였다. 타당성이 입증된 지반변형률 모형을 매설관의 하중으로 적용하여 지진해석을 실시하였으며, 계산결과는 범용 유한요소해석을 통한 동해석 및 응답변위법에 의한 결과와 비교하였다. 이를 통해 지반 변형률 모형을 적용한 매설관 지진해석의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진 및 지반환경이 다른 다양한 관의 특성을 반영하기 위해, 지진 지반 및 관의 영향 인자에 대해 매개변수 해석에 실시되었으며, 이로써 본 연구의 활용성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.35-46
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• 2016

본 연구에서는 지반조건에 따른 실제 piled raft 기초의 거동을 실규모 시험을 통해 분석하기가 어려운 점을 감안하여 수치해석을 이용한 민감도분석을 수행하고자 하였다. 수치해석에 사용한 프로그램은 유한차분법 기반의 FLAC 3D이다. 말뚝의 수치해석 모델링은 FLAC의 구조요소 중 하나인 말뚝요소를 사용하여 모델링하였고, 지반과 래프트는 연속체 요소를 이용하여 모사하였다. 말뚝의 배열은 $3{\times}3$으로 고정하고 말뚝직경, 말뚝길이, 말뚝간격 그리고 지반조건을 민감도 매개변수로 선정하고 상관관계를 규명하였다. 그 결과, 말뚝직경이 크고 말뚝의 길이가 길수록, 그리고 말뚝의 간격이 넓을수록 piled raft 기초의 전체 지지력은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 지반조건에 따라 말뚝간격이 일정 간격 이상이 될 경우, piled raft 기초의 거동이 래프트만으로 지지되는 얕은기초와 유사한 거동을 보였다. 또한 지반조건이 좋아질수록, piled raft 기초의 전체 지지력은 증가함을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3C호
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• pp.121-127
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• 2012

본 논문은 터널건설로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 프레임구조물에 미치는 영향을 터널 시공조건(지반손실)을 달리하면서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 오픈 프레임구조물과 블록으로 채워진 프레임구조물이 서로 다른 시공조건(지반손실)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동을 수치해석을 통해 조사하였다. 오픈 프레임구조물은 탄성구조물로서 모델링 한 반면, 블록으로 채워진 프레임구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생할 수 있도록 모델링하였다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 두 서로 다른 프레임구조물의 거동 및 손상정도를 터널 시공조건에 따라 조사하였으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 서로 비교하였다. 뿐만 아니라, 다양한 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기를 손상도 예측기준(Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시하였다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접 프레임구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.123-134
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• 2001

본 연구에서는 화강풍화토 지반상 unpropped diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 벽체의 근입깊이와 지하수위 조건을 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험시 diaphragm wall은 두께 8mm인 알루미늄합금을 사용하였으며, 지반굴착을 재현하기 위하여 zinc chloride 기법을 이용하였다. 수치해석은 대부분의 지반공학문제에 적용할 수 있는 SAGE CRISP 프로그램을 이용하였다. 수치해석에서 모형지반은 수정 Cam-Clay 모델, diaphragm wall은 탄성모델, 지반과 diaphragm wall 사이의 경계면요소는 슬립모델을 사용하여 2차원 평면변형률 조건으로 해석을 수행하였다. 모형실험 결과 파괴면의 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었다. 실험 및 유한요소해석 결과 지반의 최대침하량과 최대침하량이 발생하는 위치는 잘 일치하였으며, 깊이에 따른 벽체변위는 선형적인 관계를 나타내었다. 또한, 최대 휨모멘트와 근입깊이로 정규화한 최대 휨모멘트 발생위치($h_{Mmax}$/d=0.4)는 잘 일치하였다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.195-212
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• 2005

지하채굴적의 함몰, 지하수의 무분별한 양수, 연약지반의 압밀 및 얕은 심도에서의 지하굴착 등의 원인으로 기인하는 지반침하는 국가 기간망에 심각한 안전문제를 야기하고 있다. 특히 인구밀집 지역에서는 가옥 및 기타 시설물의 붕괴요인으로 작용함에 따라 국민의 생활권을 위협하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지반침하가 발생한 이후 조사와 보강작업이 실시되는 기존의 수동적인 접근법을 탈피하고 지반침하를 예측하여 피해발생을 최소화하기 위해 사례분석을 통해 국내 지질조건에 부합하는 지반침하의 메커니즘을 규명하였으며, 지반침하에 영향을 미치는 제반 요인들을 수치해석적으로 분석하였다. 또한 이를 통해 각 요인들의 가중치를 점검, 합리적인 판단 기준을 제시코자 하였으며, 지반침하 발생여부를 파악할 수 있는 프로그램을 제작하여 이러한 가중치를 접목시킴으로써 지반침하 발생가능성에 대한 객관적인 판단과 정량적인 기준을 제시할 수 있도록 하였다. 이러한 연구결과를 통해, 지질학적 분포 현황과 같은 자연적인 조건과 지하채굴적 및 양수 현황 등과 같은 인공적인 조건들을 결부시켜 추후 전 국토에 대한 지반침하 재해 위험지도를 작성함으로써 지반침하 발생 가능성을 억제하고 그 피해규모를 최소화할 수 있는 근간을 마련하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권4호
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• pp.15-24
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• 1991

본 연구에서는 부등침하를 받는 매설관 연성이음부 하부의 베딩보강에 관한 적용성을 유한요소해 석을통하여 검토하였다. 매설관하부 기초지반에 설치된 콘크리트베딩의 강성 변화에 따른연성이 음부의 변형억제효과를 분석하였다. 지반부등침하가 발생하는 현장조건을 크게 세가지로 구분하였 으며 각 경계조건별로 베딩강성 변화에 따른 연성이음관의 변형형태를 살펴보았다. 해석결과는 보강과 비보강조건을 상호 비교 검토하여 콘크리트 베딩보강에 의한 연성이음관의 침하억제효과를 살펴보았다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.15-15
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• 2002

사면은 인공적 또는 자연적인 현상에 의하여 발생된 경사진 지반을 말하며, 그 안정성은 작용외력과 지반상태 및 지하수 등에 의하여 영향을 받는다. 사면의 파괴는 여러 가지 형태로 일어날 수 있으나 대체로 강성 활동 파괴체가 소성화된 국부적인 지반을 따라서 발생되고, 사면의 파괴형상은 경계조건과 지반상태가 단순할 경우에만 쉽게 예측할 수 있으며, 복잡한 지반상태에서는 많은 노력과 비용을 들여서 정밀하게 조사해야만 어느 정도 실제와 근사하게 예측할 수 있다. 자연 또는 인공사면에서 지질 및 지반상태, 지하수 상태, 사면의 형상, 사면의 규모, 외력의 작용상태 등의 조건을 분석하여 사면파괴를 일으킬 수 있는 원인들을 찾아내어 적합한 안정화대책을 마련하는 방안을 모색한다. 특히 사면을 성토사면, 절토사면, 암절사면, 대절토사면으로 구분하여 사면파괴 원인과 안정화대책에 대해서 심도 있게 검토한다. 사면의 설계 및 안정검토를 위하여 일반적으로 적용하고 있는 사면안정 검토 방법들에 대해서 이론전개 과정에서 발생되는 문제점들과 이들이 결과에 미치는 영향에 대해서 언급한다. 그리고 사면을 안정시키기 위하여 일상적으로 적용하는 대책공법들의 적용성을 사면파괴 원인과 연계해서 판정하는 방안을 검토한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.386-394
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• 2019

본 연구에서는 2017년 11월 15일에 포항에서 발생한 규모 5.4의 지진으로 인하여 영일만항의 케이슨식 안벽 및 배후지에서 지반내에 발생된 과잉간극수압으로 유발된 침하와 수평변위를 지반배수조건(즉 비배수조건과 배수조건)에 따라 해석하였다. 일반적으로 비배수조건에서 지진응답해석을 실시하는데 본 연구에서는 배수조건 해석을 실시하여 지진 시 생기는 변위와 지진 이후에 과잉간극수압이 소산하면서 발생하는 추가적인 변위의 결과를 산정하였다. 지진 이후의 결과는 비배수조건의 해석에서는 알 수 없는 부분이다. 두 결과에 대한 비교 분석을 통해 지반배수조건에 따라 구조물과 지반의 거동 차이를 분명하게 확인하였다. 특히 배수조건의 해석 결과에서 지진이후 과잉간극수압 소산에 따른 추가적인 변위가 분명하게 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 지진응답해석에서 지반배수조건에 따른 두 해석결과의 차이가 존재하는 것을 보여주는 것으로 지반과 구조물의 거동을 더 명확하게 해석하기 위해서는 배수조건에 대한 해석도 필요하다는 것을 나타내는 것이다.