• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.75-84
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• 2020

본 연구에서는 DCM으로 개량된 연약점토지반에 관한 실내모형실험 결과를 바탕으로, DCM 개량 형식에 따른 연약점토지반의 융기량을 분석하였다. 즉, 무보강 및 3종류의 DCM 개량 형식에 대한 하중 재하에 따른 연약지반의 융기 특성을 평가하였다. DCM이 적용되지 않은 경우에는 4단계 하중조건에서부터 연약점토지반의 측방변형이 크게 증가하면서 미성토구간의 융기가 급격하게 발생하였다. 그리고 최종 하중단계에서의 융기량은 지표면의 인장파괴가 발생되었다. DCM 개량 형식에 따른 지반의 최대 융기량은 최종 하중단계에서 발생하였으며, 융기량의 크기는 말뚝식, 벽식 및 격자식 순으로 감소하였다. 특히, 격자식 개량체가 적용된 경우에는 최종 하중단계에서 재하부 지반의 극단적 파괴에도 불구하고, 지반 융기에 대한 억지효과가 매우 크게 나타났다. 또한 계측위치별 최대 융기량을 분석한 결과, LVDT-1의 위치에서 격자식은 말뚝식과 벽식에 비하여 각각 3.1% 및 1.6% 수준의 융기량을 보였고, LVDT-2의 위치에서는 각각 1.0% 및 2.1%의 융기가 발생하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.77-83
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• 2006

본 연구의 목적은 연약점토층에 성토하는 경우 하중속도에 따른 수평변위거동을 모형실험을 이용하여 분석하고자 하는 것이다. 모형실험은 연약점토층의 두께와 하중속도를 고려한 7가지 경우로 구성되어있으며, 모형실험의 결과로부터 지반변위 거동과 재하속도와의 관계를 규명하였다. 연약토의 두께와 재하속도에 변화를 주어 모형실험을 실시한 결과, 재하속도가 작은 경우에는 재하판 부근의 1차원 연직 아래방향의 움직임이 분명하게 발생하였으며, 지표면 융기량은 작게 발생되었다. 재하속도가 큰 경우에는 재하판 끝의 지반변위는 측방변위가 크게 나타나고 지표면 융기량도 크게 발생하였다. 현장적용성을 확인하기 위하여 지표면 변위가 관측된 3가지 사례에 대하여 비교 검토한 결과 고함수비 점토지반에서 실측값과 계산 값이 비교적 잘 일치하였고, 지표면 융기영역과 융기량 등의 변위를 예측할 수 있다는 것을 알았다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1994년도 연약지반처리위원회 봄 학술발표회 논문집 연약지반처리
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• pp.13-46
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• 1994

Artificial ground freezing methods have been applied to geotechnical construction projects for stabilizing earth materials and controlling water seepage into the ground. However, this can result in frost heaving and causes the same engineering problems as encountered with the natural freezing of soil. In natural freezing, the ground freezes from the surface downward. When artificial ground freezing is applied at a deep location, however, freezing is limited locally. The soil condition differs between them as follows: Natural freezing - unsaturated and without overburden pressure. Artificial freezing -- saturated and under overburden pressure. The authors investigated the practical application of artificial ground freezing and examined the frost behaviour of a saturated soil under overburden pressure. This paper presents the results obtained from experiments concerning frost heaving and discusses frost heaving at the freezing site.

• 한국도로학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.47-56
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• 2013

PURPOSES: This study is to evaluate a ground water level effect on frost heaving in road pavements. METHODS: The effects of water table on frost heaving in pavement systems were evaluated from the mechanical analysis using FROST program. The input parameters and boundary conditions were determined by considering climates, pavement sections, and material properties specially subgrade soil types in Korea. RESULTS: When the water table located above the freezing depth, amount of frost heaving caused by freezing the water in pavement itself was big enough to damage in pavement system, although pavement system consists of fully non-frost-susceptible materials with sufficient thickness of anti-freezing layer. The amount of frost heaving was decreased rapidly with increasing the distance between the water table and freezing depth. CONCLUSIONS: It was concluded that there is no engineering problems related with frost heaving in practical sense when the distance between freezing depth and water table is over 1.5m for having subgrade soils less than 50% of #200 sieve passing to meet specification on quality control in Korea.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.27-34
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• 2010

본 연구에서는 유한요소해석을 실시하여 지반굴착으로 인해 융기(heaving)가 발생하는 지반에 사전에 근입된 말뚝의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석에서는 말뚝과 점토사이 경계면에서의 미끄러짐(소성항복)을 고려하여 그 상호거동에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 말뚝의 상향변위, 말뚝과 인접지반의 상대변위, 말뚝에 작용하는 전단응력 및 인장력을 분석하였다. 특히, 수직응력의 감소로 인해 말뚝과 인접지반에서의 전단응력이 전이되는 메커니즘에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 굴착에 의해 수직응력이 감소하여 말뚝과 인접지반 사이에서의 상대변위 및 전단응력이 변화하였다. 말뚝 대부분의 위치(Z/L=0.0-0.8)에서는 상향의 전단응력이 발생하였으나, 말뚝 선단부 부근(Z/L=0.8-1.0)에서는 하향의 전단응력이 발생하였고, 이로 인해 말뚝에는 인장력이 발생하였다. Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이이다. 수치해석을 통해서 분석된 말뚝의 거동에 대하여 상세히 보고하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.5-14
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• 2023

말뚝이 근입된 지반의 융기는 말뚝에 추가적인 상향 주면 마찰력을 발생시켜 말뚝의 안정성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 말뚝의 일부에 지반 변형에 능동적으로 대응 가능한 부재가 삽입되어 말뚝에 작용하는 상향 주면 마찰력을 감소시킬 수 있는 새로운 말뚝 기초 양식을 제안하였다. 제안된 말뚝의 실효성을 검증하기 위하여 지반 변형 대응 부재로서 유압 실린더가 적용된 말뚝을 설계 및 제작하였다. 일반 말뚝과 제안된 말뚝을 대상으로 지반 융기 모사 실험을 수행하여 선단 하중, 주면 마찰력과 지반 변형 대응 부재의 팽창량에 따른 선단 하중의 변화를 분석하였다. 실험 결과, 매우 적은 양의 실린더 부재의 팽창에도 말뚝에 작용하는 인발 마찰력이 완전히 상쇄되며 이에 따라 선단 하중이 증가하였다. 그러나 실린더 부재의 과도한 팽창은 상향 마찰력의 감소를 넘어 부주면 마찰력을 발생시키므로 지반 팽창량 및 말뚝의 허용 변위를 고려한 적절한 지반 변형 대응 부재의 팽챵량 산정이 필요하다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.1-15
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• 2020

본 연구에서는 국내 지반굴착에 의한 지반거동 수치해석 평가 시 주로 사용되고 있는 Mohr-Coulomb 모델의 한계점을 분석하고, 실제 지반굴착 거동에 잘 부합되는 Hyperbolic 모델과 수치해석 결과를 비교하였다. 최근 국내에서 Mohr-Coulomb 모델 사용 시 지반굴착면이 실제보다 과다하게 융기되는 현상을 제어하기 위해서 특별한 경계조건을 임의대로 부과해서 해결하는 경향이 있다. 이러한 결과는 굴착면의 융기량의 크기만 제어할 뿐 지반거동이 실제와 왜곡되어 나타나는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서 Hyperbolic 모델(Hardening Soil model)을 사용한 결과와 Mohr-Coulomb 모델을 사용한 결과를 비교하여, Hyperbolic 모델이 굴착 지반 융기량 및 실제 지반의 응력-변형거동에 더 잘 부합됨을 확인하였다. 지반굴착에 관한 수치해석 분석 시 Hyperbolic 모델을 사용하는 것이 실제 지반거동에 부합되는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권12호
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• pp.5-16
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• 2012

우리나라는 세종과학기지에 이어 두 번째로 남극에 과학기지를 건설하는 사업을 진행하고 있다. 남극은 영구동토지역으로 분류되지만 일부 지반의 상부에는 활동층이 존재한다. 이 활동층이 동결되면 동결팽창으로 인해 지반의 융기가 발생하고 구조물에 부가적인 응력이 유발되어 구조물 안정에 심각한 영향을 미치게 된다. 그러므로 남극 기지 건설지에 대한 동상 특성을 파악하는 것은 구조물의 수명 및 안정성을 확보하기 위해 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 남극 제2기지 건설지에 대한 동상민감성을 정량적으로 평가하고 흙 입자의 크기와 부동수분량이 동상에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 이를 위해 동남극 테라노바만 주변 기지 건설지 표층에서 채취한 흙 시료에 대해 기본물성실험과 부동수분실험, 동상실험을 수행하였다. 동상실험의 경우 공시체 상부에 냉기를 주입하고 하부에는 물을 지속적으로 공급하여 동상이 발생하도록 유도하였다. 동상실험으로부터 공시체의 동상량과 동상비, 동상속도를 도출하였고, 실험 결과가 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 어떤 상관관계가 있는지 분석하였다. 분석 결과 채취한 시료의 미세분 함량이 일정비율을 넘으면 흙 시료의 동상이 크게 발생하였고, 동결토 내의 부동수분에 따라 동상정수는 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구는 동남극 테라노바만 흙 시료에 대하여, 동결토의 동상에 중요한 영향인자인 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 동상량 사이의 관계를 실험적으로 규명하였다는 데에 그 의의가 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.125-131
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• 2021

본 연구에서는 DCM으로 보강된 연약지반의 거동특성을 평가하기 위하여, 모형실험결과를 이용하여 DCM 배치 형상에 따른 침하-측방변위, 침하-융기 관계를 분석하였다. 그 결과, 모형지반의 지표면 누적 침하 거동은 DCM이 적용된 지반에서 상대적으로 침하가 적게 발생하였고, 격자식, 벽식, 말뚝식의 순으로 동일한 하중조건에서 침하량이 적게 발생한 것을 알 수 있었다. 이와 같은 경향은 측방변위량과 융기량에 대해서도 동일하게 나타난 것을 확인하였다. 연약지반의 침하와 측방유동의 관계를 분석한 결과, 기존 연구(Leroueil et al., 1990)와 유사한 거동을 보이는 것으로 확인되었다. DCM 배치 형상에 따른 지반개량효과를 평가한 결과, 측방유동과 지반 융기에 대하여 격자식 보강이 벽식 및 말뚝식 보강에 비해 탁월한 지반개량효과를 보유한 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.49-62
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• 2017

지반의 동결-융해 과정에 의한 지반구조물의 거동 특성을 이해하기 위해서는 지반내 간극수의 상변화와 지반과 구조물의 상호작용에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 모듈러 도로시스템의 동결융해의 영향에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. Neumann의 동결-융해 이론식을 이용하여 기본 지반 물성치와 지중과 지표면의 온도조건에 대한 동결심도와 히빙량을 예측할 수 있으나, 지반의 완전포화 및 완전동결의 제한된 경우에만 적용할 수 있다. 동결지수에 따른 모듈러 도로시스템의 수치해석은 다양한 지반조건과 지하수위에 대하여 수행되었다. 동결 히빙량은 화강풍화토이나 모래지반에 비하여 실트질 지반에서 매우 크게 발생하였으며, 지하수위의 저하는 동결 히빙량을 감소시켰다. 실트질 지반에 설치된 도로시스템의 온도이력에 대한 수치해석은 지표면의 동결-융해 과정을 거치면서 지표면에 잔류히빙을 예측하였다. 이는 지반의 강성과 지지력을 급격하게 감소시켜 모듈화 도로시스템의 안정성과 사용성을 저해할 수 있다. 다만, 화강풍화토와 모래지반의 경우는 잔류 히빙량은 미비한 것으로 나타났다. 모듈러 도로시스템은 기존 도로포장 시스템과 달리 지지구조 상부에 설치된 포장 구조물이므로, 포장 구조물의 균등 연직변위와 부등 변형에 대한 엄격한 기준이 적용되어야 할 것으로 사료된다.