• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.5-11
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• 2020

최근 도심지에서 많이 발생되는 지반함몰은 교통흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 재산적인 손실과 함께 인명피해도 심각하게 발생되는 등 시민들의 안전을 위협하는 요인이 되고 있다. 따라서 함몰된 지반을 긴급하게 복구하여 추가 피해에 대비하여야 하는데 현재 국내의 지반 함몰에 대한 구체적인 기준이 미흡하고 함몰 원인의 정확한 규명 및 재발생에 대한 대책이 미흡한 실정이다. 함몰된 지반의 복구방법으로는 함몰된 흙을 재사용하여 되메우기를 하거나 기타 성토재료를 사용하여 되메움 한 후 도로를 포장하는 방법을 가장 많이 사용하고 있는데 이는 지반함몰을 일시적으로 방지하는 방법에 불과할 뿐 근본적인 해결책으로 볼 수 없다. 또한 이러한 방법으로 보강된 지반은 되메움재의 불량 및 다짐불량 등으로 인하여 추가적인 지반함몰이 발생될 가능성을 배제할 없다. 이 연구에서는 지반 침하로 발생된 지하공동의 복구에 활용할 수 있는 복구재료로써 개량된 준설점토의 공학적 특성을 분석하기 위하여 친환경고화재(EHSM) 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 제작한 공시체에 대한 일축압축강도시험을 수행하였으며, 복구재료의 환경변화에 따른 강도 특성을 규명하기 위하여 동결융해시험을 수행하고 각 단계별 시험이 종료되면 강도분석을 위하여 일축압축강도 시험 및 동탄성시험을 수행하였다. 또한 복구된 지반의 강도특성을 평가하기 위하여 동평판재하시험을 실시하여 복구된 지반의 개량효과를 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.69-77
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• 2022

도심지에서 발생하는 지반함몰의 위험도를 분석하기 위한 연구가 다양하게 진행되었다. 최근에는 지하매설물의 밀도(즉, 해석 공간의 지중에 설치되어있는 시설물의 물량)와 지반함몰 발생의 상관성을 통해 해당 지역의 위험도 등급을 분석하는 연구가 다수 진행되었다. Choi et al.(2021)은 지하매설물의 정규선형밀도 개념을 바탕으로 지반함몰과 정규선형밀도의 상관성을 최적화하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 본 연구에서는 위험도 등급을 기준으로 분석할 수 있도록 최적화 알고리즘을 보완하였다. 보완된 알고리즘을 활용한 해석결과를 Choi et al.(2021)에서 제시한 지하매설물 설치 밀도와 이력지반함몰의 상관성 해석결과와 비교하였다. 3개의 해석결과는 Choi et al.(2021)과 비교하여 위험도 등급에 따른 이력지반함몰과의 상관성 분석에서 동등 이상의 정확도를 나타냈다. 특히, R100의 경우 5개 등급으로 구분하여 4등급 이상에서 발생한 이력지반함몰의 비율을 비교한 결과 Choi et al.(2021)는 86%, 본 연구는 93%의 이력지반함몰이 정규선형밀도 4등급 이상의 지역에서 발생하여 제안된 최적화 알고리즘의 정확도가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 제안된 등급 기준 최적화 알고리즘은 도심지에서 지반함몰 위험도 지도를 제시된 등급별로 분석하고, 지하매설물 유지보수 투자를 위한 의사결정 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권8호
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• pp.27-36
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• 2018

연속적인 입자 유실에 의해 발생하는 지반 함몰 유형은 지반의 포화상태 및 상대밀도에 따라 전개 거동이 다르게 발생한다. 본 연구에서는 지반의 포화상태에 따라 함몰 유형을 분류하고 각 유형에 대해 상대밀도에 따른 해석을 개별요소법을 통해 수행하여 영향 인자에 따른 지반 함몰 전개 거동 변화를 분석하였다. 조밀한 지반인 경우, 포화상태에서는 비교적 작은 침하량과 침하 영향범위가 발생하였고 부분포화상태에서는 지반 내부에 동공을 형성하는 결과를 보였다. 반면, 느슨한 지반인 경우, 포화상태에서는 침하량과 침하 영향범위가 크게 발생하였으며 부분포화상태에서도 동공을 형성하지 못하고 즉각적인 함몰이 발생하였다. 결과적으로 지반의 상대밀도 및 포화상태는 입자 사이에 작용하는 맞물림 효과에 큰 영향을 미치며 함몰 거동을 변화시키는 중요한 인자로 작용하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제27권2호
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• pp.133-141
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• 2017

본 연구에서는 지반함몰의 실질적 원인인 토립자 유실에 의한 함몰 가능성을 판단하기 위해 댐설계 시 활용되고 있는 코어재와 필터재의 입도 차이에 의한 필터조건을 굴착공사 주변의 지반조건에 대한 평가 조건으로 응용하였다. 이를 위해 여러 제안자들이 실험 등을 통해 제안한 필터 기준을 확인하였으며, 이 중 미공병단에서 제안한 필터조건을 이용하여 지반입도 조건에 따른 지반함몰 가능성을 판단해 보았다. 이를 통해 사용자가 지반조사 정보로부터 획득한 지반입도조건을 이용하여 빠르게 지반함몰 가능성을 판단할 수 있는 평가도표를 작성하였으며, 다양한 굴착 주변의 지층 변화에 따른 지반함몰 가능성을 쉽게 평가해 볼 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 입자유동 과정을 모사하기 위해 PFC3D 프로그램을 활용하였으며, 이것은 단순 지하수위 저하에 의한 지반침하 경향을 판단하는 것이 아니라 실질적인 토립자 유실에 의한 지반함몰 예측 및 평가가 지반입도조건을 통해 이루어질 수 있고 이를 수치해석 적으로 검증할 수 있음을 나타낸다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.699-715
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• 2019

도시기반시설인 지중관거의 노후화가 심화되면서, 최근 도심지의 관거 주변에서 공동발생과 지반함몰 사례가 빈번하게 보고되고 있다. 지중관거 균열과 관련된 공동발생 및 지반함몰에 대해 많은 연구가 수행된 바 있으나, 기존 연구내용은 주로 관거의 균열 발생원인과 지반침하 거동에 집중되어 있다. 본 연구에서는 관거의 균열을 통한 지하수와 토립자 유출특성과 공동발생 메커니즘을 조사하였다. 또한, 토사유출로 인해 공동이 발생하고 지반함몰로 발전해가는 과정에 대한 가설을 수립하여 토립자 유출의 수리적 특성을 규명하고자 하였다. 관거 균열을 통한 토립자 유출 및 공동발생 메커니즘 규명을 위해 실내모형실험을 수행하였다. 모형실험으로부터 관거 균열을 통해 유출된 토립자를 측정하고, 실험과정을 영상촬영하여 PIV 분석을 통해 입자의 이동특성을 조사하였다. 본 연구를 통해 지중에서 발생하는 토립자의 이동, 공동발생 및 지반함몰 거동은 근본적으로 지하수의 이동에 의해 발생하는 것이며, 균열 위치와 관거 형상에 영향을 받음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.31-38
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• 2019

최근 도심지에서 지반함몰의 발생이 증가하고 있으며, 이러한 경우 신속한 복구를 통해 안전사고 및 통행에 대한 불편을 최소화하는 것이 중요하다. 현재의 지반함몰 복구 방법으로는 함몰지반을 개착한 후에 되메우기를 하거나 그라우팅 주입재를 사용하여 지반을 복구하는 방법이 주로 적용되고 있으나. 지반 함몰복구 시 사용되는 재료에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 함몰지반에 사용되는 되메움재료의 특성을 규명하기 위하여 준설점토를 친환경 고화재를 이용하여 개량한 후 고화재의 혼합비율 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 3, 7, 14, 28일 양생시킨 후 일축압축 강도특성을 분석하였으며, 기존에 사용되던 고화재인 시멘트의 일축압축강도와 비교하였다. 되메움재료의 강도특성을 평가하기 C.B.R 시험을 수행하였고, 되메움 재료가 상하수도관 등의 부식에 영향을 주는지에 대한 검토를 위하여 토양비저항시험을 수행하였다. 시험결과 긴급을 요하는 함몰지반 복구공사의 경우 12%의 고화재를 혼합하여 3일 이상 양생하는 것이 좋다고 판단되며, 가스관이나 상하수도관의 부식에 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 화강풍화토를 30% 이상 혼합할 것을 제안한다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.11-17
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• 2017

본 연구에서는 지반굴착공사로 인해 발생된 지반함몰 사례를 분석하고 지반함몰 발생 원인을 평가하였는데, 주요 원인으로는 지반조사의 불충분, 부정확한 지반정수, 가시설 보조공법 구조체의 결함, 보일링 및 히빙에 대한 대처 미흡, 시공시 과굴착 등으로 나타났다. 그리고 지반함몰 발생원인 분석을 통해 지반굴착공사 위험요소를 도출하였는데, 지반조사, 굴착공법 선정, 구조물 해석, 계측계획, 굴착공법 시공, 지하수위 변화, 계측 수행, 자연재해, 시공관리 등이 지반함몰을 예방하기 위해 고려해야할 위험요소로 도출되었다. 또한, 도출된 위험요소에 대한 중요도를 평가하고, 신뢰도를 높이기 위해 국내 전문가들을 대상으로 설문조사를 수행하였고, 카이제곱(${\chi}^2$) 검정 방법 통해 설문조사 응답자의 직업군, 업무종사기간, 업무현장종류 등과 설문조사결과가 유의한 수준인지에 대해 검정을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.77-87
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• 2021

도심지에서 발생하는 지반함몰의 위험도를 분석하고 예측 및 예방하기 위한 연구가 다양하게 진행되었다. 기존의 연구 중에 지하매설물의 밀도(즉, 대상 공간 주변 지중에 설치된 매설물의 공간적인 물량)와 지반함몰 발생의 상관성을 활용한 위험도 분석 연구는 미비하다. 본 논문에서는 GIS기반 공간정보 데이터를 활용하여 지하에 설치되어 있는 매설물의 선형밀도(line density)를 분석하고, 이를 이력지반함몰 발생 현황과 연계하는 연구를 수행하였다. 분석 대상 지역에 대하여 2010~2015년 사이에 발생한 29개 이력지반함몰과 6종 지하매설물 선형밀도의 상관관계를 극대화하기 위한 최적화 알고리즘을 개발하였고, 보편적인 분석을 위해 정규선형밀도의 개념을 제안하였다. 분석 대상 지역의 정규선형밀도를 5개 등급(1등급 최저, 5등급 최고)으로 구분하였으며, 최적화 알고리즘을 적용할 경우 이력지반함몰 위치에서 정규선형밀도가 4등급 이상인 경우가 약 80%이상으로 나타났다. 제안된 최적화 알고리즘을 활용하여 지하매설물의 밀집도 분석 결과를 지반함몰 위험도 분석에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.235-253
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• 2018

지하관거 균열로 인한 지하수의 흐름은 주변 지반의 토사유실을 야기하여 관거 인접 지반에서의 공동발생, 나아가 지반함몰(싱크홀) 원인이 된다. 본 연구는 관거의 균열을 모사하는 모형시험을 통해 비점착성 지반에 위치한 지중 비압력 관거의 균열로부터 비롯되는 지반함몰 메커니즘과 이로 인한 파괴모드를 조사하였다. 토사유실 및 함몰 영향인자로서 균열크기, 관거유속, 지하수위, 토피고 그리고 지반구성재료 등을 채택하여 이들 인자들이 함몰거동에 미치는 영향을 조사하였다. 각 인자들에 따른 지반파괴의 형상(파괴모드)과 지반유실량을 분석한 결과, 토피고와 지하수위가 일치하는 경우 최종파괴모드는 침식각이 불연속적으로 변화하는 'Y'형으로 관찰되며, 지하수위가 더 높게 위치하는 경우 침식각이 일정한 파괴면 형상인 'V'형으로 나타난다. 토피고가 증가하는 경우의 파괴형상에서 토피고 영향에 무관한 길이와 토피고에 따라 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 수직함몰구간이 형성되는 결과를 얻었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권7호
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• pp.43-53
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• 2017

최근 도시지역에서 빈번하게 발생하는 도로함몰은 지하에 생성된 동공으로 인해 지표면이 붕괴되는 현상을 의미한다. 지하 공간에서 동공 생성 과정과 생성된 동공이 도로함몰로 이어지는 현상을 이해하기 위해서는 동공의 형성 메커니즘을 명확히 이해할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 사례와 여러 모델 시험 결과를 분석하여 두 가지 가능한 메커니즘을 제시하였으며 각 메커니즘에 대해 개별요소법 기반의 수치해석 시뮬레이션을 수행하였다. 특히, 도로함몰 영향인자 중 토사 유출구의 크기와 지반의 간극비, 지반 구성 입자 형상의 영향을 확인하기 위한 수치해석을 통해 유출구 특성과 지반 조건에 따라 입자 손실과 지표 침하가 다르게 발생할 수 있음을 확인하였다. 또한, 불연속 침하 해석 결과로 본 연구에서 제시한 도표를 통해 동공의 지름과 심도를 통해 지반의 포화 시 거동을 예측할 수 있다.