• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.553-562
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• 2008

A remediation technique for buried pipeline system subject to permanent ground deformation is proposed. Specifically, EPS (expanded polystyrene) geofoam blocks are used as low density backfill, thereby reducing soil restraint and pipeline strains. In order to evaluate this remediation technique, a series of 12 centrifuge model tests with HDPE pipe were performed. The amount or spatial extent of the low density backfill was varied, as well as the orientation of the pipe with respect to the fault offset. Specifically, in the $-63.5^{\circ}$ test, the orientation was such that the pipe was placed in flexure and axial tension. The $-85^{\circ}$ orientation placed the pipe mainly in flexure. In all cases, the behavior of the remediated pipe was compared to that for the unremediated pipe. The geofoam backfill was successful in improving pipe behavior for two of the three pipe/fault orientations. However, for the $60^{\circ}$ orientation, the pipe buckled in compression irrespective of the geofoam backfill.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제40권1호
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• pp.29-48
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• 2011

Under large storm loads sections of a long pipeline on the seabed can be uplifted. Numerically this loss of contact is extremely difficult to simulate, but accounting for uplift and any subsequent recontact behaviour is a critical component in pipeline on-bottom stability analysis. A simple method numerically accounting for this uplift and reattachment, while utilising efficient force-resultant models, is provided in this paper. While force-resultant models use a plasticity framework to directly relate the resultant forces on a segment of pipe to the corresponding displacement, their historical development has concentrated on precisely modelling increasing capacity with penetration. In this paper, the emphasis is placed on the description of loss of penetration during uplifting, modelled by 'strain-softening' of the force-resultant yield surface. The proposed method employs uplift and reattachment criteria to determine the pipe uplift and recontact. The pipe node is allowed to become free, and therefore, the resistance to the applied hydrodynamic loads to be redistributed along the pipeline. Without these criteria, a localised failure will be produced and the numerical program will terminate due to singular stiffness matrix. The proposed approach is verified with geotechnical centrifuge results. To further demonstrate the practicability of the proposed method, a computational example of a 1245 m long pipeline subjected to a large storm in conditions typical of offshore North-West Australia is discussed.

• 터널과지하공간
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• 제9권2호
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• pp.114-130
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• 1999

최근 들어 노후화 터널 및 시공불량의 원인으로 결함이 발생하여 시공이후에 라이닝이 제기능을 발휘하지 못하여 보수, 보강, 심지어 재시공되는 사례가 발생하고 있어 이에 대한 역학적 거동 분석의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 100G(G : 중력가속도)까지의 원심모형실험(centrifuge)을 실시하여 몇몇 라이닝들의 역학적 거동을 분석하였다. 이를 위해 강사기 (sand rainer)를 이용하여 평균적으로 상대밀도 86% 주문진 표준사 지반을 작성하였으며, 이 때 평균 정지토압계수는 평균 0.39로 나타났다. 원심모형실험의 토피 대 터널 높이비는 3으로 설정하였으며, 라이닝 재료로서 알루미늄을 이용하여, 천단부 및 어깨부 배면공동, 천단두께부족, 무인버트, 측벽결함 라이닝을 제작하여, 각종 센서로부터 라이닝 원주변형률, 휨모멘트, 축력, 라이닝토압, 지중토압, 지표침하를 계측 및 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권12호
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• pp.23-35
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• 2015

전단파괴 이전 지반의 동적비선형거동특성은 일반적으로 함수형 피팅모델과 Masing 법칙을 이용하여 수치해석프로그램에 사용된다. 그러나 대부분의 함수형 피팅모델은 특정 전단변형률 영역에서 실험결과 대비 전단탄성계수와 감쇠비의 오차를 유발하는 것이 일반적인 현상이다. 이러한 오차의 원인은 현재 피팅모델로 표현하기 어려운 지반재료의 고유 특성에 기인할 수 있다. 지금까지 상기 문제를 해결하기 위하여 몇몇 피팅모델이 제안되었으나, 오차의 영향이 지진 시 부지응답해석에 미치는 영향은 아직까지 구체적으로 검토된 바는 없다. 본 논문에서는 상기 영향 검토를 응답이력해석을 통하여 실시하였다. 세 개의 서로 다른 함수형 피팅모델을 이용하여 부지응답해석을 시행하였으며, 그 결과는 동적원심모형시험 결과의 원형 계측치를 기준으로 검증을 실시하였다. 실험과 해석 간의 오차는 입력지진 크기가 증가함에 따라 커짐을 알 수 있었다. 저-중간 강도의 입력지진 범위에서 함수형 피팅모델에 따른 해석의 정확도 차이는 실용적인 측면에 있어서 큰 차이가 나지 않음을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.39-49
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• 2015

본 논문에서는 jet grouting 공법을 적용한 파형 마이크로파일의 지지력 향상 효과 및 거동 특성을 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 각 말뚝의 형상에 따른 거동을 비교하기 위해 일반 마이크로파일, 파형이 없는 jet grouted 말뚝 및 네 종류의 파형 마이크로파일의 모델을 제작하여 원심모형실험을 수행하였다. 실험 결과 일반 마이크로파일 대비 파형 마이크로파일의 지지력 향상 효과를 확인 할 수 있었으며, 특히 파형의 간격이 상대적으로 좁은 말뚝의 지지력 개선 효과가 큰 것으로 분석되었다. 또한 기존의 재하시험에 의한 지지력 예측 및 평가 방법을 토대로 파형 마이크로 파일의 지지력 산정 방안을 검토한 결과 P-S 곡선법과 25.4mm 전침하량기준이 파형 마이크로파일의 거동을 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.17-34
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• 2020

일반적으로 잔교식 구조물의 내진설계를 위한 응답스펙트럼 해석 시 기준서들에서는 지진응답해석을 통해 증폭된 가속도를 입력가속도 활용하도록 제시하고 있으나, 기준서에 따라 방법이 상이하여 설계 시 혼란을 야기할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 동적원심모형실험을 통해 지반 내 다양한 깊이에서 지반 가속도를 산정하였으며, 산정된 지반가 속도를 활용하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 이후 실험 및 해석을 통해 도출된 잔교식 안벽 구조물의 모멘트 결과를 비교하였으며, 응답스펙트럼 해석 시 적절한 입력지반가속도를 결정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 탄성 지반 스프링을 적용하는 경우 구조물의 고유주기를 가장 적절하게 모사하는 것으로 나타났으며, 상부 지표면에서 증폭된 지진파를 입력가속도로 활용하는 것이 사질토 지반에 관입된 구조물 응답을 가장 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.35-45
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• 2022

개착공법으로 원형 수직구 건설 시, 가시설 흙막이 벽체는 일정 수준의 변위를 허용하는 연성벽체로 설계된다. 합리적이고 경제적인 연성벽체의 구조 설계를 위해서는 벽체에 작용하는 토압을 정확히 평가할 필요가 있다. 원형 수직구 벽체에 작용하는 토압은 주변 지반의 소성 변형과 밀접하게 연관되어 있으나, 이에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구는 원형 수직구의 단계 굴착을 원심모형시험을 통해 모사하고, 원심모형시험 중 촬영된 이미지에 이미지 해석 기법을 적용하여 원형 수직구 굴착 시 주변 지반에 발생하는 변형을 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.37-49
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• 2021

마이크로파일은 기초의 지지력 증대와 침하량 저감을 위해 건설분야에서 널리 활용되는 기초이다. 본 기초는 낮은 건설비용, 단순한 시공 프로세스와 비교적 작은 장비로 시공이 가능하다는 장점이 있다. 최근 지지력을 효과적으로 증대시킬 수 있는 선단확장형 마이크로파일이 개발되었다. 본 기초는 수직하중이 재하될 때 마이크로파일 선단부에 설치된 지압구가 팽창하여 주변지반에 작용하는 수평토압을 증가시키며, 이로 인해 기초의 지지력이 향상된다. 하지만, 현재까지 지압구 확장 메커니즘과 지지력 증대효과가 실험적으로 명확히 검증되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 지압구의 설치효과를 검증하기 위해 원심모형실험이 수행되었다. 이를 위해, 모래지반과 풍화암으로 구성된 지반을 각각 조성하고, 실제 선단확장형 마이크로파일에 대한 하중재하실험을 수행하였으며, 기초에 수직하중이 작용할 때 지압구 주변에 설치된 토압계를 통해 지압구의 팽창거동을 관찰하였다. 실험 결과, 30kN의 하중이 기초에 작용할 때 모래지반에서는 수직토압대비 수평토압의 증가량(∆σ_h/∆σ_𝜈)이 0.4 - 0.58의 범위를 보였으며, 풍화암지반에서는 ∆σ_h/∆σ_𝜈 = 0.19로 확인되었다. 본 결과를 통해 지압구 확장에 따른 수평토압 증가가 실험적으로 확인되었으며, 이로 인해 마이크로파일의 지지력이 증가될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.93-102
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• 2023

최근 건축물 구조 기준의 개정으로 말뚝 기초의 내진성능 강화가 강조되고 있음에도 불구하고, 현재 건축물 기초의 내진설계는 비용과 시공상의 어려움으로 충분한 시행이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 지진 시 수평 및 수직 하중에 효과적으로 대응할 수 있는 구조로 제안된 삼축 마이크로파일(TMP)의 지진 시 동적 거동을 평가하고자 하였다. 동적 원심모형실험을 통해 설치 각도가 15°인 그룹 삼축 마이크로파일과 설치 각도가 0°인 연직 군말뚝의 가속도, 변위, 휨모멘트, 축력 등의 동적 거동이 비교 분석되었다. 실험 결과에 따르면 가속도와 수평 및 수직 변위 결과를 바탕으로 살펴보았을 때 탁월 주기가 0.5 초 미만인 실지진파 가진 조건에서 경사진 그룹 삼축 마이크로파일의 내진성능은 연직 군말뚝보다 좋거나 비슷한 수준으로 평가된다. 그러나 Sine 2Hz와 같은 장주기의 강한 지진 가진 시에는 경사진 삼축 마이크로파일의 응답이 전반적으로 수직 마이크로파일보다 크게 나타났다. 협소한 공간에서 기존 시설물의 단주기 지진파에 대한 응답을 줄이는 내진보강이 필요한 경우 경사진 삼축 마이크로파일이 수직 마이크로파일의 대안으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.