• 한국지반공학회논문집
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• 제31권10호
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• pp.49-60
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• 2015

기존 3차원 토압연구는 벽체에 작용하는 주동토압을 단일파괴체로 가정하고 벽체의 안정성에 초점을 맞춰 3차원 토압의 크기를 구하는데 역점을 두었고, 토압의 주변지반 전이에 대한 연구는 미진하였다. 따라서 본 연구에서는 벽체의 폭과 높이의 비 즉, 종횡비를 달리하여 3차원 모형실험을 수행하고, 주변지반으로 전이되는 토압의 크기와 영향범위를 파악하였다. 주변지반으로 전이되는 토압은 종횡비에 따라 3차원 주동토압의 감소량보다 17.9~30.6% 작게 나타났으며, 연직방향 토압의 전이보다 수평방향 토압의 전이가 크게 나타났다. 토압의 전이범위는 수평방향으로 주동벽체 폭 w 기준으로 0.67~1.29w, 연직방향으로 주동벽체 높이 ${\Delta}h$기준으로 약 1.0~3.0h인 것으로 나타났다. 수평방향으로 전이되는 토압은 종횡비가 같을 때 수평방향 모두 동일한 높이에서 최대치를 나타내며, 종횡비가 증가함에 따라 토압의 최대 전이 지점이 벽체 하부에서 상부로 변화하였다. 수평방향 토압의 전이는 주동벽체 폭 w 기준으로 0.25w에서 56%~79%인 것으로 나타났으며, 연직방향 토압의 전이는 주동벽체 ${\Delta}h$기준으로 1.0~1.5h에서 50%~58%인 것으로 나타났다. 종횡비에 따라 전이되는 토압의 크기와 영향범위를 분석하고 주동변위 벽체 주변으로 전달되는 3차원 하중전이 분포도를 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.23-31
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• 2008

지진시 구조물에 작용하는 동적토압은 구조물 관성력과 동적토압의 위상관계에 따라 구조물의 변위에 대한 하중 또는 저항력으로 발휘될 수 있다. 본 연구에서는 위상관계를 고려한 동적토압 산정 절차를 제안하고, 이 절차에 따라 교량 우물통 기초에 대한 수치해석을 수행하여 구조물 관성력과 동적토압의 위상관계를 분석하였다. 그 결과, 지반강성이 작아서 지반의 변위진폭이 구조물의 변위 진폭보다 큰 경우에는 동적토압이 구조물의 변위를 증가시키는 하중으로 발휘되며, 지반강성이 커서 지반의 변위진폭이 구조물의 변위진폭보다 작은 경우에는 동적토압이 구조물의 변위를 감소시키는 저항력으로 발휘되는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.41-48
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• 2008

이 논문은 가파른 경사면 전면에 시공되는 낙석방지벽에 작용하는 토압의 특성에 대한 내용을 다룬다. 낙석방지벽 배면되메움 공간은 주동상태의 흙쐐기가 완전히 형성될 만큼의 공간이 없고, 토압의 특성은 벽체의 이동과 벽체와 절취사면 사이의 좁은 간격에서 발생하는 아칭 효과의 영향을 크게 받기 때문에 해석적으로 신뢰성 있는 규명이 되지 않고 있다. 연구는 실내에서 축소모형에 대한 원심력시험을 통하여 수행되었다. 연구결과는 낙석방지공 배면토압이 지반의 경사각과 벽체이동에 크게 영향 받음을 보여주었다 벽체상반부에서는 벽체이동에 의한 토압감소가. 하반부에서는 아칭 효과가 뚜렷하게 나타남을 보였다. 이 연구결과에 의하면 낙석방지벽 설계에서 벽체에 작용하는 토압은 지반경사와 공사중 또는 완공후의 벽체 이동조건을 고려하여야 함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1C호
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• pp.27-35
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• 2012

선반식 옹벽에서 선반은 옹벽에 작용하는 전체 수평토압의 크기를 줄여주며, 이로 인해 구조물의 전체적인 안정성이 향상된다. 이 연구에서는 아직 국내에서는 연구가 진행된 바 없는 선반식 옹벽에 작용하는 토압분포를 파악하고 캔틸레버식 옹벽에 작용하는 토압분포와 비교하기 위하여 모형시험을 실시하였다. 또한 흙 종류와 옹벽 배면의 굴착각도를 달리하여, 흙종류와 되메움 조건이 캔틸레버식 옹벽과 선반식 옹벽에 작용하는 토압의 변화에 미치는 영향을 파악하였다. 모형시험결과 선반의 설치로 인하여 발생하는 선반식 옹벽의 토압감소는 캔틸레버식 옹벽과 비교할 경우에 뚜렷하게 발생하였고, 옹벽에 발생하는 수평변위도 선반식 옹벽이 캔틸레버식 옹벽에 비해서 작게 발생하는 것으로 나타났다. 또한 캔틸레버식 옹벽에 비해서 선반식 옹벽의 전도파괴에 대한 안정성이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권2호
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• pp.35-46
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• 1990

본 연구에서는 강성벽체가 됫채움 모래로부터 바깥쪽으로 수평이동할 경우에, 다양한 이동단계 에서 발생되는 정적 및 동적수평토압의 크기를 예측키 위해 Sokolovskii의 한계평형이론을 변형한 해석방법을 제시하였다. 제시된 해석방법을 토대로 얻어진 결과치와 Fang및 Sherif등이 밝힌 실험치가 벽체의 다양한 이동단계에서 잘 일치하고 있음을 알 수 있었고, 또한 벽체뒷면을 연직으로 하는 대신에 됫채움쪽으로 일정한 각도만큼 경사지게 하였을때 예상되는 정적 및 동적수평토압 합력의 감소효과도 분석하였다. 이외에도, 옹벽설계에 중요시 되는 벽마찰각 및 됫채움 모래의 내부마찰각 크기등이 정적수평토압 및 동적수평주동토압의 합력에 미치는 영향도 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.43-51
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• 2011

연약지반에 시공하는 많은 콘크리트전주가 외부하중으로 전도파괴가 발생하는데 본 연구에서는 실물인장실험을 실시하고 근가위치, 근가깊이, 근가개수, 전주근입깊이를 달리하면서 전주에 작용하는 수평토압을 분석하였다. 실물실험은 10가지 종류로 나누어 실험한 결과 수평토압은 전주 근입깊이가 클수록 커지고 하부수동영역이 길어지는 것으로 나타났다. 근가 설치위치가 깊을수록 하부수동영역 토압이 감소된다. 변위는 근가의 위치 및 수량, 전주기초의 근입깊이에 따라 뚜렷한 차이를 나타냈다. 초기하중 재하 시 상부에서 굴절된 양상을 보이다 점증하중에 따라 전주의 중앙부로 굴절의 양상이 전이되었다. 근가위치는 G.L(-) 0.5m인 상태에서 전주기초 깊이 1.3m를 추가로 근입 시 최대 수평변위는 약 1.6배의 감소를 보여 전주의 안정성이 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권9호
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• pp.87-98
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• 2011

본 연구에서는 1g 진동대 실험을 통해 지진시 액상화 지반에 근입된 말뚝에 작용하는 동적 토압의 크기 및 위상 변화를 분석하였다. 건조 사질토 지반에 설치된 말뚝의 경우 말뚝 상부 하중 관성력의 영향으로 지표면 가까이에서 동적 토압이 크게 작용하고 깊이가 깊어질수록 동적 토압이 감소하는 데 비해, 액상화 지반에 설치된 말뚝의 경우 동적 토압의 크기 및 발생 양상은 지반 내에 발생한 과잉간극수압의 크기 및 발생 양상과 유사하였으며, 관성력의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 건조 사질토 및 포화 사질토에서 액상화가 발생하지 않는 경우 말뚝에 작용하는 동적 토압과 상부 하중의 관성력은 서로 반대 방향으로 작용하다가, 액상화 발생시에는 지표면 가까이에서 동일한 방향으로 작용하는 것으로 나타났으며, 액상화 후에는 관성력 영향이 소멸되어 동적 토압 크기가 크게 감소하였다. 끝으로 액상화 발생시 말뚝에 작용하는 동적 토압의 진동 성분의 크기는 안벽 구조물의 동적 수압을 산정하는 Westergaard 식으로 산정한 값의 약 50% 정도였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.69-78
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• 2015

유한한 크기의 벽체에 주동변위가 발생하면 배면지반은 3차원 형태의 쐐기가 형성되고 벽체는 3차원 주동토압이 작용하게 된다. 기존 연구에서는 3차원 쐐기형상을 측정하거나 단일파괴체로 가정하여 3차원 주동토압의 합력을 산정하였다. 또한 이들 연구에서는 파괴형상과 3차원 주동토압의 크기 및 산정방법에 따라 서로 다른 결과가 도출되었다. 본 연구에서는 모형실험을 통해 벽체의 크기를 폭(w)과 높이(h) 비인 종횡비(h/w)로 나타내고, 이에 따른 3차원 주동토압의 크기와 분포를 측정하고 기존 3차원 토압연구 결과와 비교하였다. 연구결과 한계상태 벽체변위(s)는 벽체높이(h)의 약 0.12% 크기일 때 발생하였고, 합력의 크기는 Karstedt(1982)와 유사하였다. 벽체의 주동토압분포는 종횡비(h/w)가 1.2이상일 때에는 상부와 하부는 상대적으로 작고, 지표 하부 0.50~0.55h지점에서 가장 큰 포물선 형태로 나타났다. 종횡비(h/w) 0.2~2.7 범위에서 3차원 주동토압의 크기를, 고전토압이론을 이용하여 계산한 2차원 주동토압과 비교하여 종횡비(h/w)에 따른 2차원 토압 대비 3차원 주동토압 감소계수(${\alpha}$)를 구할 수 있는 도표로 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.59-72
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• 2017

본 연구에서는 사질토 뒷채움재의 캔틸레버 옹벽에서 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 주동토압을 산정하는 방법을 제안하였다. 캔틸레버 옹벽에서 뒷굽길이에 따른 전단 영역의 변화는 벽체의 벽마찰력, 뒷채움 경사에 따라 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 주동토압에 영향을 준다. 뒷굽길이에 따라 변하는 파괴면각도를 가정하여 토압을 산정하는 한계평형법은 적용하기에 매우 복잡하므로 본 연구에서는 한계해석법을 사용하여 토압을 구하였다. 한계해석법으로 뒷굽길이에 따라 실제 파괴면각도가 고려된 토압을 정확히 산정하고, 이로부터 뒷굽 끝단 연직면에 작용하는 수평토압과 연직토압을 분석하였다. 본 연구결과에 의하면, 뒷굽길이가 짧아짐에 따라 내측 파괴면 경사각은 이론식보다 증가한 반면에 외측 파괴면 경사각은 영향을 받지 않았다. 뒷굽 끝단의 연직면에 작용하는 배면마찰각은 지표면 경사각과 벽면마찰각 사이의 값을 나타내었으며, 주동토압 또한 감소하였다. 최종적으로 상대적인 뒷굽길이와 뒷굽 끝단의 연직면에 작용하는 마찰각(연직토압/수평토압의 비)의 상관관계를 사용함으로써 Coulomb 토압을 간편하게 산정할 수 있도록 하였다.