• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.149-157
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• 2005

일반적으로 느슨한 퇴적지반이나 연약한 점성토 지반의 경우 구조물의 안정성 여부는 주로 침하규준에 의해 지배된다. 따라서 연약지반에 주로 적용, 설치되는 조립토 다짐말뚝은 기초구조물 보강이라는 측면에서 접근할 경우 침하량이 설계를 좌우하는 지배인자가 된다. 현재까지 조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 대부분의 연구성과들은, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로써, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율 만을 고려한다는 제한성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제한성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성과 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 지반의 횡방향 변형 등을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 평가기법을 기존의 연구성과들과의 비교를 통해 그 타당성 등을 입증하였다. 아울러 제안된 평가기법을 이용하여 조립토 다짐말뚝의 침하에 영향을 미치는 설계변수에 대한 분석을 시행하였으며, 이를 토대로 조립토 다짐 말뚝의 설계시 주요 고려사항 등을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.259-267
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• 2002

연약 지반에 건설되는 지하철, 철도, 도로 등의 터널은 터널자체의 안정성을 향상시키고 지표침하로 인한 인접구조물의 안정성을 확보하기 위하여 UAM(Umbrella Arch Method)이 많이 적용되고 있다. 그러나 이 공법은 현장 시공사례를 통한 경험적인 방법에 의해 설계와 시공이 이루어지고 있어 체계적인 설계.시공방법과 보강효과를 정량적으로 판단할 수 있는 방안이 요구된다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 지반의 탄성계수와 지층두께에 대한 매개변수 연구를 수행하였으며, UAM의 보강효과를 변위에 대해 정량적으로 분석하였다. 그 결과, UAM 적용시 토사지반의 터널은 9%~27%, 풍화암지반의 터널은 4%~24% 그리고 연암지반의 터널은4%~17%의 지표침하량이 감소하였다. 또한, 지반의 탄성계수와 지층두께에 대해 회귀분석을 실시하여 최대 지표침하량(S$_{max}$)과 미지계수 i, k로 표현되는 지수함수 형태의 횡방향 지표침하량 예측식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.159-168
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• 2005

조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 현재까지의 연구성과들은 주로 응력분담비와 치환율을 토대로 한 침하저감계수의 평가를 위주로 수행되어 왔으나, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로서, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율만을 고려한다는 제약성이 있다. 필자 등은 이러한 제약성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성 및 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 횡방향 변형을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 기 제안한 바 있다. 본 연구에서는 기 제안된 기법의 적용 타당성 등을 보다 구체적으로 확인하기 위해, 현장재하시험 및 3차원 수치해석 등을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 아울러 기 제안된 침하량 평가기법 등을 활용하여, 실무에서 간편하게 수 계산으로 조립토 다짐말뚝의 침하량 산정이 가능한 방법을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.271-287
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• 2013

본 연구는 쉴드 TBM을 적용한 국내 지하철 현장의 계측 자료를 분석하고 기존 이론식에 의한 모델 및 수치해석 결과와의 비교를 통해 보다 간편한 지표침하 예측 S-모델을 개발하였다. 이를 위해 전체 굴착 구간 중, 대표 station을 선정하여 횡방향 지표침하 특성과 굴착 진행에 따른 종방향 지표침하 특성을 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 횡방향 지표침하 형태는 이완영역과 탄성영역으로 구성된다고 가정하고 실제 계측 자료와의 비교를 통해 최대 지표침하량과 침하 영향 범위를 산정할 수 있는 모델을 제안하였다. 이에 의하면 굴착 진행에 따른 종방향 지표침하 형태는 3차 함수 특성과 유사하였으며 각각의 계수를 터널 직경 및 토피고의 함수로 하여 S-모델을 제안하였고, 실제 계측 값 및 수치해석 결과와 상당히 유사한 형태의 지표침하를 얻을 수 있었다. 따라서 본 연구결과를 통해 다소 연약한 풍화토, 풍화암 지층을 통과하는 쉴드 TBM 굴착 시공 시, 간편 S-모델을 이용하여 굴착에 따른 지표침하의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.73-83
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• 2006

조립토 다짐말뚝의 거동특성은 주로 말뚝의 횡방향 팽창을 억제하는 연약한 원지반의 횡방향 구속응력에 의해 지배된다. 따라서 조립토 다짐말뚝의 지반 보강 능력은 원지반의 비배수 전단강도가 $15{\sim}50kPa$ 정도인 경우에 가장 효과적인 것으로 알려지고 있으며, 보다 연약한 지반에서는 구속압력이 충분하게 발휘되지 않으므로 적용성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 연약지반에 대한 조립토 다짐말뚝의 적용성 확대를 위해 등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝 공법을 제안하였으며, 등입도 투수성 콘크리트와 쇄석 및 연약 점성토로 구성된 복합 공시체의 대형삼축압축시험을 통해 제안된 공법의 효율성을 입증하였다. 또한 본 연구에서는 제안된 공법의 실무 적용성 확보를 위해 침하량 산정기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 산정기법의 검증을 위한 목적으로 3차원 유한요소해석을 실시하여 해석결과로 분석된 말뚝의 침하량과 제안식에 의해 산출된 침하량을 상호 비교 분석하였다. 추가적으로 본 연구에서는 다양한 변수분석을 수행하여 설계변수의 영향정도를 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.399-409
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• 2018

토압분리형 교량의 보강토옹벽은 교량을 구성하는 중요 구조물이고, 횡방향 토압과 접속슬래브를 지지한다. 보강토옹벽의 침하는 상부 구조의 손상과 접속부의 단차를 유발할 수 있다. 따라서, 토압분리형 교량의 보강토옹에 대한 침하량을 면밀히 검토하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 토압분리형 교량의 보강토옹벽에 대한 높이와 기초지반의 강성에 따른 침하량을 검토하였다. 보강토옹벽을 높이 4.0 ~ 10.0m로 설계하고, 탄성침하량을 산정하였다. 보강토 옹벽의 높이에 따라 보강토옹벽의 저면 면적과 접지압이 선형적으로 증가되었다. 그 이유는 옹벽 높이가 증가됨에 따른 보강토체의 자중의 증가 때문이다. 자중의 증가로 인해 탄성침하량도 선형적으로 증가되었다. 구조물기초설계기준 해설에 제시된 보강토옹벽 탄성침하량 이론식을 통해 침하량을 산정한 결과, 보강토옹벽의 높이가 증가됨에 따라 비례하여 침하량이 증가하였고 기초지반의 N치가 35 이상이 되어야 접속슬래브의 허용침하량을 만족하는 것으로 나타났다. 유한요소해석을 통해 보강토옹벽의 높이와 기초지반의 강성에 따른 침하량 산정 결과, 기초 지반의 강성이 증가함에 따라 최대침하량은 탄성침하량과 동일하게 감소하였다. 탄성침하량은 유한요소해석을 통해 산정된 침하량보다 과다 산정되었다. 이는 탄성침하량이 보강토체를 연성기초로 가정하고 기초 지반을 반무한 탄성체로 가정하기 때문이다. 토압분리형 교량의 보강토옹벽은 교량을 구성하는 중요 부재이므로 침하량에 대한 면밀한 검토가 필요하다. 그로인해 유한요소해석을 수행하여 침하량을 산정하는 것이 보다 합리적인 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제1권2호
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• pp.41-54
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• 1985

비교적 얕은 깊이에서 터널을 착굴하거나 개착을 하늘 경우, 열변지반에 침하 및 수평이동 등의 변위가 발생하게 된다. 이러한 변위는 주변 구조물의 안정에 큰 영향을 미치며, 심한 경우 주변 구조물이 파괴되는 상태에 까지 이른다. 인구가 밀집된 대도시에 지하철을 시공할 경우, 주변 문화재, 고층건물, 상하수도관, 가스관 등의 안정을 지하철 설계시 고려하여야 하므로 터널굴착에 따른 지반변위의 예측과 자세한 침하의 원인이 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 지반 침하량 및 침하발생 영역을 예상하거나 침하요인을 파악하기 위하여 부산지하철 NATM회간의 지표면 침하, 지표면 수평변위, 지중침하, 천단침하 들에 관한 측정 분석이 이루어졌다. 그 결과, 횡방향 지표면 침하는 Gaussian normal probability curve, 종방향 지표면 심하하는 cumulative Gaussian probability curve로서 해석이 가능하다는 것과 가인버어트의 조기폐합이 침하량 감소에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.29-40
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• 2019

최근 터널 시공 시 여러 위험요인을 감안하여 보다 안전한 터널의 시공을 위하여 해상이나 하상 밑의 연약지반에서, 도심터널공사나 주요 구조물 하부 통과를 위해서 기계화 시공의 빈도가 높아지고 있다. 그러나 굴착으로 인한 지표면의 침하거동 산정이 어려워 간편하게 예측하는 식이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 연약지반에 병렬로 터널이 시공되어지는 경우 침하거동에 대해 보다 간단한 식과 기존에 Peck(1969)이 제안한 이론을 근거로 연약지반 및 대구경 shield 터널에서 적용 가능한 수정식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 최대 침하량, 지반조건에 따른 침하범위, 병렬시공에 따른 간섭 체적손실 등의 장기간의 계측값을 분석하였다. 그 결과 굴착면 상부가 퇴적점토인 연약지반에서 간편하게 최대 침하량을 산정할 수 있는 식을 제시하였는데, Peck(1969)의 식보다 국내 계측데이터에 더 적합한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1105-1123
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• 2018

도심지 터널굴착 시 지반침하는 지반조건, 굴착방법, 지하수 상태, 터널 지보방법 등 다양한 조건이 복합적으로 작용하여 발생할 수 있으며 대표적인 위험요인은 크게 터널굴착에 의한 지반침하와 지표면함몰로 나눌 수 있다. 터널굴착에 의한 지반침하를 예측하기 위해서는 대상구간의 현황 및 시공조건 등을 반영하고 응력 및 변위를 고려한 수치해석을 수행하여야 한다. 그러므로 터널 전체 노선 및 인근 지장물 현황을 포함하는 영역에 대해, 터널 심도가 변하는 다양한 조건을 고려해야 하는 수치해석의 복잡한 과정을 단순화하여 터널굴착으로 인한 지표면 및 심도별 지반침하를 간편하게 예측하고 평가할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 지하안전영향평가 수행 시 주요 평가항목인 터널굴착으로 인한 지반침하를 연구대상으로 선정하고, 지층조건, 지반특성, 토피고(터널심도) 및 터널 중심선으로부터 횡방향 이격거리와 같은 지반침하 영향요소를 고려한 매개변수해석을 수행하여 심도별 지반침하 특성 및 침하 발생경향을 분석하고, 터널굴착으로 인한 지반침하를 간편하게 예측할 수 있는 침하량 평가도표를 도출하였다. 도출된 침하량 평가도표는 수치해석 결과와 비교 분석을 통해 적정성이 검증되었으며 침하량 평가도표를 이용하여 터널굴착 시 지표침하뿐만 아니라 지중 매설물의 위치와 심도에 따른 침하량을 간편하게 예측하고 평가할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.93-103
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• 2008

국내 남해안 또는 서해안에 주로 분포하고 있는 연약지반에 설치되는 대부분의 중력식 해양 구조물의 경우, 상부 구조물의 자중으로 인해 과도한 압밀침하가 예상되기 때문에 고가의 연약지반 대책공법이 수반되어야 한다. 이번 연구에서는 연약지반 상의 해양 구조물에 경제적이면서도 효율적으로 활용할 수 있는 새로운 형식의 부력식 기초 시스템을 개발하였고, 방파제에 대한 수치 모델링을 통해 다양한 기초 시스템의 압밀 및 횡방향 거동을 분석하였다. 해석 결과, 부력식 기초를 활용한 방파제가 기존 방파제 형식에 비해 횡방향 지지력 변화 없이 압밀 침하량 감소 효과가 뚜렷이 나타나 그 적용성을 확인하였다.