• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.561-571
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• 2021

Cofferdams made of teel sheet piles are commonly utilized as support structures for excavation of sea-crossing bridge foundations. As cofferdams are often subject to tide variation, it is imperative to consider potential effects of tide on stability and serviceability of sheet piles, particularly, ultralong steel sheet piles (USSPs). In this study, a real USSP cofferdam constructed using new construction technology in Nanxi River was reported. The design of key parts of USSP cofferdam in the presence of tidal action was first introduced followed by the description of entire construction technology and associated monitoring results. Subsequently, a three-dimensional finite-element model corresponding to all construction steps was established to back-analyze measured deflection of USSPs. Finally, a series of parametric studies was carried out to investigate effects of tide level, soil parameters, support stiffness and construction sequence on lateral deflection of USSPs. Monitoring results indicate that the maximum deflection during construction occurred near the riverbed. In addition, measured stress of USSPs showed that stability of USSP cofferdam strengthened as construction stages proceeded. Moreover, the numerical back-analysis demonstrated that the USSP cofferdam fulfilled the safety requirements for construction under tidal action. The maximum deflection of USSPs subject to high tide was only 13.57 mm at a depth of -4 m. Sensitivity analyses results showed that the design of USSP cofferdam system must be further improved for construction in cohesionless soils. Furthermore, the 5th strut level before concreting played an indispensable role in controlling lateral deflection of USSPs. It was also observed that pumping out water before concreting base slab could greatly simplify and benefit construction program. On the other hand, the simplification in construction procedures could induce seepage inside the cofferdam, which additionally increased the deflection of USSPs by 10 mm on average.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1C호
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• pp.21-31
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• 2009

기존의 연구에서 이미 경량성토재료로서 적용된 바 있는 저회(Bottom Ash), 폐타이어-흙 혼합토의 성능을 토대로 하여, 전통적인 성토재료인 흙 대신 저회를 활용하는 새로운 경량성토재료를 제안한 바 있다. 이어서 이 연구에서는 저회-폐타이어 혼합토의 경량성토재료로서의 적용성을 평가하기 위해 현장다짐시험과 실대형 성토 모형실험을 수행하여 기존의 성토재료인 풍화토만으로 조성된 성토구조물과 저회-폐타이어 혼합토로 조성한 성토구조물에 대한 침하, 토압, 지지력, 진동저감효과 등을 평가하였다. 그 결과 토압 및 진동은 저감되는 효과를 보였으며, 정동적 하중에 따른 침하거동은 두 재료(풍화토 단면, 저회-폐타이어 혼합재료)에서 유사하게 평가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.302-309
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• 2017

이론적 연구를 통하여 말뚝지름과 말뚝설치간격, 성토재의 내부마찰각 그리고 성토고가 성토지지말뚝의 아칭효율에 미치는 영향을 살펴보았다. 성토지지말뚝 상부의 성토체에 발생하는 아치모델에 대하여 아칭효율을 계산함에 있어 아치의 천정부파괴 및 말뚝캡에 작용하는 하중계산을 통한 아칭효율이 같게 되는 임계 상대간격비를 구할 수 있는 식을 제시하였으며 설계에 유용하게 쓰일 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 계산결과에 따르면 상대간격비가 작은 경우는 말뚝캡에 작용하는 하중을 통해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 됨을 알 수 있으며 상대간격비가 커질수록 아치의 천정부파괴에 의한 아칭효율이 설계를 지배함을 알 수 있다. 말뚝중심간 설치간격에 대한 말뚝지름의 비를 나타내는 ${\beta}$값이 커질수록 말뚝 캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 되는 임계 상대간격비가 작아짐을 알 수 있었는데 ${\beta}$값이 0.5인 경우 임계 상대간격비는 0.35이며 ${\beta}$값이 0.2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 계산결과에 따르면 Rankine 수동토압계수($K_p$)가 클수록 임계 상대간격비는 작아져서 $K_p$가 5인 경우 임계 상대간격비는 0.23이었으며 $K_p$가 2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 말뚝캡이 성토지반에 대해 차지하는 면적비가 9%인 경우 아칭효율은 54%이었으며 성토재의 수동토압계수가 3인 경우 아칭효율은 61%이었는데 두 경우 모두 말뚝캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 지배하는 상대간격비가 0.5보다 큼을 알 수 있어 실제적인 설계에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.57-68
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• 2004

연약점토지반에 성토 등의 상재하중을 재하하게 되면 측방유동이라고 하는 측방변위가 발생하게 된다. 이 측방유동은 파일기초의 변형, 교대의 이동, 지중매설관의 파괴 등 성토에 인접한 지중구조물에 피해를 가하게 된다. 그렇지만, 측방유동은 체적변형과 전단변형도 동시에 발생할 뿐만 아니라 이 측방유동에 영향을 미치는 인자가 많기 때문에 측방유동에 의해서 발생하는 측방토압의 발생 메커니즘이 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 그리고 최근 근접시공 등 기존구조물에 근접해서 공사가 진행되는 경우가 많아 이러한 근접구조물에 어떠한 피해를 가할 것인가 또는 대책공법을 설계하기 위한 설계하중으로서 측방토압을 구해야 하는 필요성이 커지고 있는 것 또한 현실이다. 그러므로 본 연구에서는 성토에 의해서 연약지반에 발생하는 측방토압에 미치는 재하속도의 영향을 조사하기 위해서 실내모형실험을 실시하였다. 그 결과, 측방토압이 삼각형 분포를 이룬다는 것과 재하속도가 빠를수록 측방토압의 최대치가 커지고 부등침하가 커진다는 것을 알 수 있었다. 그리고 이러한 재하속도의 영향은 부의 dilatancy에 의한 과잉간극수압의 발생에 기인한다는 것을 알았다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.291-298
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• 2006

전기비저항 탐사법은 저수지 누수구간 탐지에 매우 효과적이고 실질적인 물리탐사법이다. 일반적으로 저수지 제체의 마루에서 수행되는 전기비저항 탐사는 저수지가 2차원 구조를 갖고 있다고 가정한다. 하지만 저수지 제체에서 수행되는 전기비저항 탐사 자료는 저수지의 3차원 지형에 의해 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 유한요소법을 사용하는 3차원 전기비저항탐사 모델링 프로그램을 통하여 저수지의 3차원 구조가 전기비저항 탐사자료에 미치는 영향을 평가하였다. 제체의 상류사면, 상류쪽 마루, 마루중앙, 하류쪽 마루와 하류사면에 위치한 측선에서 얻어진 전기비저항 탐사자료를 비교하였다. 3차원 효과는 측선의 위치에 따라 서로 다른 양상을 보였으며, 측선이 하류사면 쪽에 위치할 경우 그 영향이 더 크게 나타났다. 또한 지형효과보다는 저수지를 구성하는 요소들의 전기비저항 값이 전기비저항 탐사자료에 더 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 마지막으로 누수구간이 존재하는 제체에 대한 3차원 모델링 자료에 대하여 2.5차원 역산을 수행하여 2차원 전기비저항 탐사법을 이용한 누수구간 탐지의 가능성을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.195-205
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• 2013

본 연구는 압밀과정을 고려하기 위해 MCC(Modified Cam-Clay) 모델을 사용하여 연약지반 상의 교대 및 기초파일의 측방이동량 및 측방이동이 영향을 미치지 않는 범위를 산정하였다. 연구를 위하여 연약점토층의 점착력과 내부마찰각, 연약점토층의 깊이, 성토높이, 압밀 정수, 교대에서 성토부까지의 이격거리를 바꾸어서 유한요소해석을 실시하였다. 교대의 수평변위는 이격거리가 멀수록 직선적으로 변화하는 양상을 보이다가 교대에 근접하여 성토가 이루어지면 지수적인 형태로 변화하였다. 연약점토층의 깊이가 10 m 깊어짐에 따라 수평변위는 1.5~3.0배로 증가하는 경향이 나타났으며, 점착력이 10 $kN/m^2$ 증가하는 경우와 내부마찰각이 $5^{\circ}$ 증가하는 경우에 있어 교대의 수평변위는 0.3~0.95 정도의 비율로 감소하였다. 측방이동량의 변화비는 교대 이격거리가 먼 경우는 교대에 가까워질수록 증가하고, 이격거리가 가까운 경우는 수평변위의 변화비는 비슷한 형태로 증가하지만 전체적으로 감소하는 경향이 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.11-18
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• 2005

본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 보강 및 아칭효과를 분석하기위하여 실대형 현장모형시험과 2차원 평면변형 수치해석을 수행하였다. 연약지반 상 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 현장모형시험은 $3{\times}3$ 콘크리트말뚝을 말뚝간격변화에 따라 연약지반에 타입하고 지오그리드를 포설한 후, 침하량, 수직하중, 지오그리드의 스트레인을 계측하였다. 또한 2차원 수치해석은 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2D를 이용하여 현장모형시험에 대한 비교해석을 실시하였다. 각각의 현장모형시험 및 수치해석결과, 말뚝 보강에 의한 지반의 아칭효과는 말뚝캡 중앙부에서 가장 크게 발생하였으며, 말뚝-지반-지오그리드의 강성차이로 인하여 지오그리드에 인장력이 유발되고 지오그리드 인장력발생에 의한 하중전이로 전체 지오그리드 및 성토지지말뚝 보강지반의 부등침하가 급격히 감소하였다. 또한, 말뚝간격에 따른 보강효과는 말뚝간격 $D/b{\geq}6.0$일 경우 보강효과가 거의 없는 것으로 도출되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제20권5호
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• pp.42-48
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• 2006

This paper shows theresults of centrifuge model experiments to investigate the behavior of a replacement method in dredged and reclaimed ground. For this experimental work, centrifuge model tests were carried out to investigate the behavior of a replacement method in soft clay ground. Basic soil property tests were performed to find the mechanical properties of clay soil sampled from the southern coast of Korea, which was used for the ground material in the centrifuge model tests. The reconstituted clay ground of the model was prepared by applying reconsolidntion pressure in a 1 g condition with a specially built model container. Centrifuge model tests were carried out under the artificially accelerated gravitational level of 50 g. Replacement material of lead with a certain degree of angularity was used and placed until the settlement of the replacement material embankment reached a state of equilibrium. Vertical displacement of the replacement material was monitored during tests. The depth and shape of the replacement, especially the slope of the penetrated material and the water content of the clay ground were measured after finishing tests. Model tests for investigating the stability of an embankment after backfilling were also performed to simulate the behavior of a dike treated with replacement and backfilled with sandy material. As a result of the centrifuge model test, the behavior of the replacement, the mechanism of the replacement material being penetrated into clay ground, and the depth of the replacement were evaluated.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권4호
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• pp.151-164
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• 1998

서산 A·B지구 간척사업에 따른 방조제 축조에 따라 야기되는 천수만 내 조석현상 변화를 파악하기 위하여 수심적분 2차원 해수유동 수치모형실험을 실시하였다. 외해 개방경계조건을 확보하기 위하여 3개 지점에서 조석관측을 실시하였고 수치모형의 검증을 위하여 천수만 내 2개 지점에서 조류관측을 실시하였다. 수치모형 실험결과는 관측된 조류를 기준으로 할 때, 북부해역, 백사수도, 중부해역, 남부해역의 순으로 유속의 감소가 크게 나타났다. 방조제 건설 후 천수만 북부에서 조간대 노출이 발생하는 시각은 약 51분 정도 빨라졌으며, 노출시간은 23분 정도 길어진 것으로 나타났다. 고조 발생 시각은 1시간 정도 앞당겨졌으며, 고조 수위는 15 cm 정도 낮아졌다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권6호
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• pp.891-906
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• 2014

This study aims to present a three dimensional finite element model to investigate the wave propagation in a concrete filled steel tubular column (CFSC) due to transient impact load. Both the concrete and steel are regarded as linear elastic material. The impact load is simulated by a semi sinusoidal impulse. Besides the CFSC models, a concrete column (CC) model is established for comparing under the same loading condition. The propagation characteristics of the transient waves in CFSC are analyzed in detail. The results show that at the intial stage of the wave propagation, the velocity waves in CFSC are almost the same as those in CC before they arrive at the steel tube. When the waves reach the column side, the velocity responses of CFSC are different from those of CC and the difference is more and more obvious as the waves travel down along the column shaft. The travel distance of the wave front in CFSC is farther than that in CC at the same time. For different wave speeds in steel and concrete material, the wave front in CFSC presents an arch shape, the apex of which locates at the center of the column. Differently, the wave front in CC presents a plane surface. Three dimensional effects on top of CFSC are obvious, therefore, the peak value and arrival time of incident wave crests have great difference at different locations in the radial direction. High-frequency waves on the waveforms are observed. The time difference between incident and reflected wave peaks decreases significantly with r/R when r/R < 0.6, however, it almost keeps constant when $r/R{\geq}0.6$. The time duration between incident and reflected waves calculated by 3D FEM is approximately equal to that calculated by 1D wave theory when r/R is about 2/3.