• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.43-51
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• 2011

연약 점성토 지반에 성토를 할 경우 과도한 침하와 측방유동으로 인한 피해를 최소화하기 위해 토목섬유/성토지지말뚝공법이 주로 사용되고 있다. 본 공법은 연약지반 층을 관통하여 지지층에 관입시킴으로써 상재하중을 지지하게 하여 상재하중으로 인한 침하와 측방유동 발생을 최소화한다. 본 연구에서는 연약 점성토 지반에 설치된 토목섬유/성토지지말뚝공법의 보강효과를 정량적으로 검토함을 목적으로 하였다. 실내모형실험을 통하여 무보강 및 성토지지말뚝 보강의 경우에 대한 지반 거동을 재현하고 성토지지말뚝에 의한 측방유동 억지효과를 분석하였다. 이때 성토지지말뚝을 설치한 경우에 대해서는 상재하중의 크기를 다르게 설정하여 완속 재하와 급속 재하의 경우에 대한 측방유동의 억지효과를 분석하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.905-917
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• 2008

Road or Railway construction over soft ground is needed to be considered on secondary consolidation which will be caused differential settlement, lack of transport serviceability, higher maintenance cost. Especially for the railway construction in the second phase of Gyung-Bu or Ho-Nam high speed railway, concrete slab track has been adapted as a safe and cost effective geotechnical solution. In this case controlling the total settlement under the tolerance is essential. And pile supported geogrid reinforced construction method is suggested as a solution for the problem of the traditional method on soft soil treatments. Pile supported geogrid reinforced construction method consists of piles that are designed to transfer the load of the embankment through the compressible soil layer to a firm foundation. The load from the embankment must be effectively transferred to the piles to prevent punching of the piles through the embankment fill creating differential settlement at the surface of the embankment. The arrangement of the piles can create soil arching to carry the load of embankment to the piles. In order to minimize the number of piles geogrid reinforced pile supported construction method is being used on a regular basis. This method consists of one or more layers of geogrid reinforcement placed between the top of the piles and the bottom of the embankment. This paper presents several methods of pile supported geogrid reinforced construction and calculation results from the several methods and comparison of them.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-35
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• 2016

최근 철도는 고속화를 위해 콘크리트궤도를 적용하는 추세이고 연약지반 구간에 건설된 철도는 장기간에 걸친 작은 양의 침하발생으로도 침하에 민감한 콘크리트 궤도의 침하량 허용범위를 초과하여 궤도의 손상과 뒤틀림을 초래할 수 있다. 연약지반에 건설된 철도의 잔류침하를 효과적으로 제어 할 수 있는 방법으로 성토지지말뚝공법을 들 수 있으며 성토하중을 말뚝머리로 전달하기 위해 콘크리트 슬라브가 사용되기도 하나 하중이 전달되는 과정에 나타나는 성토체 내부의 아칭효과를 극대화하는 토목섬유를 이용한 방법이 보다 경제적이다. 그러나 토목섬유 등으로 인해 집중된 성토하중을 받는 성토지지용 말뚝은 일반적으로 교량구조물에 사용하는 PHC말뚝을 그대로 사용하고 있으며 이는 필요이상으로 높은 강도의 재료를 사용함으로써 재료의 효율성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 이에 따라 해외의 적용사례 조사를 통해 성토지지용으로 가장 적합한 말뚝의 형식으로 현장타설 콘크리트 말뚝을 선정하고 산업부산물을 이용한 배합설계와 압축강도시험을 통해 성토지지용 말뚝재료의 최적 배합조건을 도출하였다. 그리고 최적배합조건을 적용한 성토지지용 현장타설말뚝이 기존 PHC말뚝에 비해 재료의 효율성이 약 2.8배 뛰어나다는 것을 수치해석을 통해 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.9-18
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• 2010

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 하중전이 특성을 규명하기 위하여 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형토조에 단독캡 말뚝을 설치하고, 토목섬유를 포설한 후 성토를 실시하였다. 연약지반 대체재료로서 스펀지고무를 사용하였다. 실험결과 성토지지말뚝시스템의 효율은 일정한 말뚝간격비에서는 성토고가 증가할수록 비선형적으로 증가하여 이후 일정한 값에 수렴하는 경향을 나타내었다. 또한 성토고가 일정한 조건에서는 말뚝간격비가 증가할수록 효율의 크기는 감소하였다. 토목섬유를 보강한 경우, 무보강시와 비교하여 말뚝으로 전이되는 하중이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 토목섬유의 보강이 연약지반의 거동을 억지하는데 효과가 있음을 나타내는 것이다. 결국 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 하중전이 특성은 말뚝캡 설치간격, 성토고, 지반의 강도정수 및 토목섬유 강성 등에 복합적으로 영향을 받음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.5-13
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• 2016

성토지지말뚝 공법의 국내 적용성 평가를 위해 이론적인 설계방법과 수치해석적인 방법을 통해 거동특성을 분석하고 침하 안정성 검토를 수행하였다. 성토고와 연약지반 두께에 따른 말뚝의 효율과 보강재의 인장력 및 침하 안정성을 분석한 결과 이론식의 경우 연약지반 특성에 따른 거동특성을 반영하지 못하고 있으며, 수치해석 결과 대비 다소 보수적인 결과가 나타났다. 수치해석에서는 이론식에서 제시한 성토고 높이 보다 작은 성토고에서는 말뚝 효율의 급격한 감소가 나타났으며, 연약층 대비 성토고가 높은 경우에도 말뚝의 효율의 감소가 나타났다. 기존 이론식을 바탕으로 설계가 이뤄질 경우 성토노반의 침하 안정성은 확보되는 것으로 나타났다. 성토지지말뚝은 국내의 고속철도의 침하관리기준을 확보할 수 있는 토공 침하억제공법으로 그 적용성이 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2C호
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• pp.133-141
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• 2008

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서 지반아칭에 의한 하중전이 특성을 규명할 수 있는 이론해석법을 개발하였다. 이론해석 결과, 성토지지말뚝에 토목섬유가 복합시공되면, 말뚝의 효율이 증가하였으며, 효율의 증대효과는 지반아치가 완전히 발달하기 이전인 저성토 구간에서 특히 두드러지게 나타났다. 또한, 이론해석법에 의한 하중전이는 말뚝의 간격, 성토고, 지반정수 및 토목섬유에 크게 영향을 받고 있다. 즉, 말뚝의 간격이 증가하면 말뚝의 효율은 감소하며, 성토고, 성토지반의 내부마찰각 및 토목섬유의 강도가 증가하면 효율이 커지게 된다. 이와같은 해석결과는 본 제안식이 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭효과를 잘 설명해주는 합리적인 해석법임을 나타내고 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.255-264
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• 2017

Dynamic numerical simulation of pile-supported slab track system embedded in a soft soil and embankment was performed. 3D model was formulated in a time domain to consider the non-linearity of soil by utilizing FLAC 3D, which is a finite difference method program. Soil non-linearity was simulated by adopting the hysteric damping model and liner elements, which could consider soil-pile interface. The long period seismic loads, Hachinohe type strong motions, were applied for estimating seismic respose of the system, Parametric study was carried out by changing subsoil layer profile, embankment height and seismic loading conditions. The most of horizontal permanent displacement was initiated by slope failure. Increase of the embedded height and thickness of the soft soil layer leads increase of member forces of PHC piles; bending moment, and axial force. Finally, basic guidelines for designing pile-supported slab track system under seismic loading are recommended based on the analysis results.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.89-98
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• 2010

성토지지말뚝시스템을 적용하여 연약지반 상에 성토를 설계 시공하고자 할 경우 말뚝지지 성토지반 내에 지반아칭이 발달할 수 있도록 한계성토고를 설계하는 방법이 마련되었다. 먼저 말뚝캡보의 간격이 비교적 넓은 경우를 대상으로 일련의 모형실험을 실시하여 성토단계에 따른 성토하중의 하중전이거동을 조사하고 성토지반 속에 지반아칭이 충분히 발달되기 시작할 때의 성토고를 실험적으로 관찰하였다. 모형실험결과, 하중전이거동은 말뚝지지성토지반 내에 지반아칭이 발달될 수 있느냐 여부를 결정지을 수 있는 성토고에 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 저성토단계에서는 성토지반 속에 지반아칭이 아직 발달되지 못한 관계로 펀칭전단파괴모드에 의하여 성토하중이 말뚝캡보에 하중전이가 진행되었고 고성토단계에서는 지반아칭이 발달하여 지반아칭파괴모드에 의하여 하중전이가 진행되었다. 이들 저성토단계와 고성토단계에서 측정된 연직하중의 실험치는 각각의 파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에 근거하여 이전 연구에서 유도 제시된 이론식들로 산정된 예측치와 좋은 일치를 보였다. 또한 모형실험결과 저성토단계의 펀칭전단파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘에서 고성토단계의 지반아칭파괴모드에 의한 하중전이 메커니즘으로 변화하는 시점의 한계성토고가 존재함을 확인 할 수 있었다. 성토지반 속에 지반아칭을 충분히 발달시키려면 성토를 이 한계성토고 보다 높게 설계 시공하여야 함을 알았다. 또한 펀칭전단과 지반아칭에 의한 하중전이 메커니즘에 의거 유도 제안되었던 전이하중 산정 이론식을 같게 놓음으로서 한계성토고를 산정할 수 있는 이론식을 유도할 수 있었고 이 이론식으로 한계성토고의 실험치를 잘 예측할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.5-17
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• 2019

철도하중 및 지진하중 재하 시 궤도지지말뚝 구조의 동적 거동 평가를 위해 동적원심모형 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 연약지반의 깊이와 성토체의 높이로 결정하였으며, 총 4가지 경우에 대해 실험을 수행하였다. 연약지반 깊이는 실제 연약지반층에 고속철도를 부설한 호남고속철도의 익산-정읍 구간의 시추주상도를 분석하여 결정하였으며, 성토체의 높이는 일반적인 고속철도의 성토체 높이 범위의 하한 값과 상한 값으로 결정하였다. 실험 결과, 연약지반 깊이 대비 성토체 높이 비율이 높을 수록 말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트 값이 크게 평가되었다. 또한, 실험조건 내에서 부설되는 궤도지지말뚝 구조는 단주기 지진파에 대해서는 국내 내진설계 기준의 최대 지진하중인 0.22g에 대해서까지 안전한 것으로 확인되었다. 그러나, 장주기 지진파에 대해서는 재현주기 2400년 지진인 0.22g로 가진시 말뚝의 균열 모멘트가 초과되었다. 일련의 실험결과를 바탕으로, 본 논문에 기술된 연약지반 깊이와 성토체 높이 범위 내에서 궤도지지말뚝 일반 단면에 대한 연약지반 대비 성토체 높이 비율 기준을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권2호
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• pp.245-253
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• 2017

The increasing lack of good quality soils allowing the development of roadway, motorway, or railway networks, as well as large scale industrial facilities, necessitates the use of reinforcement techniques. Their aim is the improvement of the global performance of compressible soils, both in terms of settlement reduction and increase of the load bearing capacity. Among the various available techniques, the improvement of soils by incorporating vertical stiff piles appears to be a particularly appropriate solution, since it is easy to implement and does not require any substitution of significant soft soil volumes. The technique consists in driving a group of regularly spaced piles through a soft soil layer down to an underlying competent substratum. The surface load being thus transferred to this substratum by means of those reinforcing piles, which illustrates the case of a piled embankment. The differential settlements at the base of the embankment between the soft soil and the stiff piles lead to an "arching effect" in the embankment due to shearing mechanisms. This effect, which can be accentuated by the use of large pile caps, allows partial load transfer onto the pile, as well as surface settlement reduction, thus ensuring that the surface structure works properly. A technique for producing rigid piles has been developed to achieve in a single operation a rigid circular pile associated with a cone shaped head reversed on the place of a rigid circular pile. This technique has been used with success in a pile-supported road near Bourgoin-Jallieu (France). In this article, a numerical study based on this real case is proposed to highlight the functioning mode of this new technique in the case of industrial slabs.