• 한국지반공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.43-53
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• 2019

본 논문에서는 하수관거 파손에 따른 토사 유실로 인해 발생되는 지중 공동 및 이완영역의 규모를 정량적으로 분석하기 위해 하수관거 파손 폭과 하수관거 상부의 토피고 변화를 고려한 유한요소 수치해석을 실시하였다. 수치해석에서는 선행 연구에서 검증된 역학모델을 적용하였으며, 강제변위법을 이용하여 토사 유실에 따른 하수관거 파손부 주변지반의 역학적 거동을 모사하였다. 수치해석 결과로부터 파손 폭 및 토피고 변화에 따른 모형지반의 간극비 분포, 지표면 침하, 전단응력 분포 특성을 분석하였다. 또한, 지중의 전단응력 감소 특성을 분석하여 지중 공동 및 이완영역의 경계를 결정하였으며, 파손 폭과 토피고 변화에 따른 공동 및 이완영역의 발생 규모를 정량적으로 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.5-15
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• 2011

일본에서 개발된 원추형 팽이기초(Top-Base Foundation)와 국내에서 개발된 부양형 팽이기초(Floating Top-Base Foundation)를 대상으로 대표 점토질 연약지반인 저압축성점토, 점토질 실트, 점토질 모래에 타설하여 실내모형실험을 수행하였다. 본 실험을 통해 하중-침하량, 기초측면 히빙량, 지중응력분포 등을 측정하여 두 가지 팽이기초의 성능을 비교 평가하였다. 또한, 단변길이 증가에 따른 침하량 변화를 분석하였다. 실내모형실험 결과 부양형 팽이기초가 지지력 증진, 침하량 저감, 응력분산효과, 측방구속력에 대해서 좀 더 우수한 성능을 발휘하는 것으로 나타났으며, 기초폭증가에 따른 침하량은 팽이기초 $5{\times}5$배열을 기점으로 수렴하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.49-56
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• 2011

이 논문에서는 모형토조 실험으로 하중을 재하하는 방법에 따라 응력과 침하특성을 비교하였으며, 하중재하 방법의 차이를 정량적으로 평가하기 위하여 응력경로와 주응력 방향의 회전영향을 평가하였다. 실험결과 동일 시험조건에서 하중재하 방법에 따라 침하량과 토압이 달라지며, 이동하중의 경우 고정된 지점에서의 정적하중보다 침하량이 약 6배, 반복하중보다 약 2배 이상 크게 발생하였다. 응력경로에서도 고정된 지점에서의 반복하중보다 응력경로의 길이(L)는 2배 이상이 길고 전단변형에 영향을 주는 축차응력도 약 2배 이상 크게 나타났다. 또한, 도상자갈이 있는 궤도에서의 이동하중의 경우 주응력 방향의 회전각이 약 ${\Delta}{\theta}=40^{\circ}$ 최대 응력의 약 60%정도 발생하고 있으며, 주응력 방향의 회전에 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.249-262
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• 2024

일반적으로 흙막이 공법은 지하구조물 시공시 주로 사용되는 공법이다. 본 연구에서는 대상현장지반에 대한 고강도 결합 매입말뚝 흙막이 공법의 안정성을 검토하였다. 실험내용으로는 유한요소해석법을 통한 지반의 침하량 검토를 수행하였으며, 공법이 적용된 지반의 계측 데이터와 수치해석 결과를 비교·분석하여 안정성 및 현장 적용성을 확인하고자 하였다. 수치해석상 침하량 결괏값과 현장 계측을 통한 침하량 측정값을 비교한 결과, A-A'~G-G' 단면의 수치해석상 침하량 결괏값은 최소 13.42 mm~최대 13.65 mm, 현장계측을 통한 침하량은 최대 2.00 mm로 확인되었다. 각각의 오차는 미미한 차이를 보였으며, 모든 구간에서 설계 예상치를 벗어나지 않음을 확인하였다. 굴착주변의 배면에 대한 계측기 설치결과, 지중경사계의 경우 누적수평변위는 -0.40~0.60 mm로 나타났고, 지하수위계 계측결과 초기측정치 대비 -0.21~0.28 m로 미소한 변위를 확인할 수 있었다. 또한 지표침하계의 경우 초기측정치 대비 최대 -2.00 mm로 매우 미소하게 확인되었고, 관리기준 내 안정적인 상태로 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.143-154
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• 2016

최근 국내 빈번하게 발생되고 있는 지반함몰 현상의 원인, 현황, 대책에 대하여 지반공학적인 접근 방법으로 조사하였다. 국내 발생된 지반함몰은 대부분 터널 굴착 공사와 지중매설관의 손상에 의한 것으로 나타났다. 용산역과 석촌 지하차도 지반함몰 사례와 같이, 굴착 공사 중 지반함몰은 지하수와 토사의 과다 유출이 주된 원인으로 나타났다. 특히, 충적층과 같은 연약지반에서의 기계식 굴착 시, TBM 굴착이 멈춘 지점에서 지반함몰 위험이 큰 것으로 나타났다. 서울시에서 발생된 지중매설관 손상으로 인한 지반함몰 사고를 종합하였을 때, 시공 시의 부주의, 노후화, 연약지반에서의 관의 부등침하 등이 지반함몰의 원인으로 나타났다. 터널 굴착 공사에 의한 지반함몰은 공사 시 발생되는 지하수, 토사의 이동에 대한 모니터링을 통해 대비할 수 있다. 지중매설관 손상으로 인한 지반함몰은 지중매설관의 생애주기 분석 및 유지관리 혹은 관 상부의 토압 분산 및 토압 지지력 증대를 통하여 대비할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.55-65
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• 2019

본 연구에서는 최근 발생빈도가 증가하고 있는 지반함몰의 가장 큰 영향요소인 지중 공동에 대하여 콘크리트매트를 이용한 개착식 복구방법의 보강효과 분석을 위한 실험적 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 평판재하시험을 이용하여 지표로부터 10cm, 20cm, 30cm의 보강깊이에 대하여 콘크리트매트 보강에 따른 응력감소율을 평가한 결과, 약 60%의 응력감소 효과를 나타내었다. 또한 실내실험과 수치해석 결과를 이용하여 지반침하량과 응력감소율을 분석한 결과, 콘크리트매트 설치깊이가 지표로부터 10cm~20cm 깊이에서 보강효과가 우수한 것으로 확인되었다. 지반변형계수 측정을 위한 LFWD실험 결과, 콘크리트매트가 지표로부터 20cm의 깊이에 보강되었을 때의 변형계수가 가장 크게 나타났다. 따라서 지중 매설물 손상에 의한 지중공동이 포장체 하부까지 높이 방향으로 발달한 경우, 지표로부터 20cm 이내에 콘크리트 매트를 보강하는 것이 효과적인 것으로 분석되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.147-158
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• 2015

본 연구에서는 하수관로 손상을 예방하고 다짐불량으로 인한 지반침하를 방지할 수 있는 하수관로 뒤채움재를 개발하였다. CA 치환율, 촉진제 종류 및 치환율, 물-재료비 등에 대한 실내실험을 수행하였는데, 재령 4시간 압축강도는 W/M 70% 이하에서 0.55~0.64MPa, W/B 80% 이상에서는 0.20MPa로 나타나 국외 유동화토의 압축강도 기준인 0.13MPa을 만족하는 것으로 나타났다. 현장 시험시공에서는 얼음블록을 이용하여 인위적으로 지중에 공동을 생성시키고 하수관로 변형을 유도하였다. 기존의 모래다짐 방법과 개발 뒤채움재의 성능을 비교 평가하였는데, 모래다짐 구간의 횡단면 발생 침하량은 최대 23.4cm, 종단면은 최대 27cm 발생하였으나, 뒤채움재 시공 구간에서는 횡단면에서 최대 0.01cm가 발생하였고, 종단면은 시간이 경과하여도 침하량의 변화가 나타나지 않았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.41-48
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• 2009

표준사로 형성된 지반 10cm아래에 연성관을 매설하여 각각의 상대밀도에서 지반거동에 따른 관의 변형을 관찰을 하였다. 지반보강 상태에서의 관의 거동을 파악하기 위하여 지오그리드를 매설관 하부에 설치한 후 각각 지반에서의 관의 변형을 관찰하였다. 관아래 지오그리드를 설치한 후 보강된 지반의 관 변형형태를 관찰하였다. 지오그리드로 보강한 지반은 수직하중이 높아질수록 보강재에 인장력이 형성되어 보강유무에 따른 동일한 수직하중에서 침하가 감소하였다. 상대밀도 100%지반과 70%지반 변형분포가 차이가 나타났다. 보강 70%지반에서는 최종침하 100mm일 때 무보강 100%지반의 최종침하에서의 지반반력에 가깝게 수렴 하였다. 매설관의 하부 변형 형태에서도 무보강 100% 지반의 매설관 변형 형태와 유사한 것으로 보아 연약지반에서 지오그리드의 보강효과가 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.529-545
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• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 견고한 점토에 기시공되어 있는 단독말뚝의 하부에서 실시된 open face 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반, 말뚝의 침하 및 전단응력전이 메커니즘을 심도 있게 분석하였다. 터널굴착으로 인해 Greenfield 조건의 지표면의 침하를 크게 초과하는 말뚝침하가 발생하였으며, 말뚝과 인접지반 사이 경계면에서의 전단응력전이현상으로 인해 말뚝에 작용하는 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 말뚝침하의 증가로 인하여 말뚝의 겉보기지지력(apparent pile capacity)이 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 지중응력 및 변형에 의해 말뚝의 마찰력이 증가하는 현상이 발생하고 이에 따라 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하였다. 순수하게 터널굴착에 의하여 단독말뚝에는 설계하중의 최대 21%에 상응하는 인장력이 유발되는 것으로 분석되었다. 말뚝은 터널의 시공이 말뚝의 중심에서 종방향으로 ${\pm}1$-2D (D: 터널직경)에서 실시될 때 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 말뚝선단 인근에서는 (-)의 과잉간극수압이 발생하였으며, 말뚝상부 부근에서는 (+)의 과잉간극수압이 발현하였다. 터널굴착에 의한 말뚝의 사용성은 축력변화에 비해서는 말뚝의 침하에 의해 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.1045-1058
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• 2017

본 연구는 도로하부를 통과하는 저토피 터널의 거동특성에 관한 논문이다. 저토피 터널 굴착중에 발생하는 지반변형 특성을 파악하기 위해 시공 중인 도로하부의 저토피 터널 통과구간에 수평 지중 침하계를 설치하였으며, 계측 및 분석을 실시하였다. 또한 현장 계측 값의 비교를 위해 MIDAS NX를 이용하여 지반 조건 및 시공단계가 적용된 3차원 수치해석을 실시하였다. 현장 계측 결과, 터널굴착 시점부에서 선행 침하가 발생되었으며, 지반조건이 불량한 저토피 굴착 시점부에서 큰 침하량이 발생되었다. 수치해석 결과, 지반조건이 불량한 저토피 시점부에서 가장 큰 선행 침하량이 발생 되었다. 수치해석결과 및 현장 계측 값 비교 결과 지반조건이 불량한 저토피 시점부에서 침하량이 크게 발생 되었다. 따라서, 지반조건이 불량하고 충분한 토피고가 확보되지 못하여 터널 주변지반의 아칭 효과를 기대할 수 없는 저토피 구간에서는 강성보강대책의 적용 및 지반이완이 최소화되도록 철저한 주의를 기울여야 한다.