• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1519-1524
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• 2009

Construction of high-speed concrete track embankments over soft ground needs many of the ground improvement techniques. Drains, surcharge loading, and geosynthetic reinforcement, have all been used to solve the settlement and embankment stability issues associated with construction on soft soils. However, when time constraints are critical to the success of the project, another measures should be considered. Especially, since the design criteria of residual settlement is limited as 30mm for concrete track embankment, it is very difficult to satisfy this allowable settlement by using the former construction method. Pile net method consist of vertical columns that are designed to transfer the load of the embankment through the soft compressible soil layer to a firm foundation and one or more layers of geosynthetic reinforcement placed between the top of the columns and the bottom of the embankment. In this paper, three cases with different embankment height and number of geosynthetic reinforcement, were studied through FEM analysis for efficient use of pile net method.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.79-91
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• 2016

토목섬유를 보강한 성토지지말뚝(GRPS) 공법은 연약지반 상부에 건설되는 성토구조물의 잔류침하를 억제하고, 공사기간을 단축할 수 있는 방법으로 그 적용성이 확대되고 있다. 이에, 세계 각국에서는 다양한 연구를 통해 설계방법을 제안해왔지만, 동적하중을 고려한 시스템의 거동은 확실하게 규명되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 섬유보강 지지말뚝 성토체내의 동적하중 전이 특성을 분석하기 위하여 실물크기의 시스템을 조성한 후, 반복재하 실험을 수행하였다. 실험은 토목섬유를 설치하지 않은 무보강, 토목섬유를 1겹 설치한 보강, 2겹 설치한 보강을 조건으로 총 3가지 경우로 나누어 진행하였다. 말뚝과 토목섬유 상부에 각각 하중계를 설치하여 반복재하 횟수에 따른 수직하중을 측정한 결과, 토목섬유의 보강효과를 제외하고 아칭효과에 의해서만 전이되는 반복하중은 오히려 인장력이 큰 토목섬유로 보강할수록 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 최종 말뚝으로 전달되는 반복하중의 크기는 토목섬유를 보강하지 않은 경우와 1겹, 2겹 보강한 경우에서 모두 비슷한 것으로 평가되었다. 이는 토목섬유의 보강이 말뚝으로 집중되는 하중을 증가시킨다는 기존의 연구와는 상반된 결과로, 이를 바탕으로 반복하중 전이 메커니즘의 상관관계를 분석하고자한다 또한, 반복하중 재하 초기 말뚝으로의 하중전달 효과가 감소하는 경향이 보였으며, 이는 반복하중에 의한 아칭효과 감소에서 기인한 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1695-1704
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• 2008

The problems associated with constructing high-speed concrete track embankments over soft compressible soil has lead to the development and/or extensive use of many of the ground improvement techniques used today. Drains, surcharge loading, and geosynthetic reinforcement, have all been used to solve the settlement and embankment stability issues associated with construction on soft soils. However, when time constraints are critical to the success of the project, owners have resorted to another innovative approach. Especially, the design criteria of residual settlement is limited as 30mm for concrete track embankment, it is very difficult to satisfy this standard using the former construction method. Pile net method consist of vertical columns that are designed to transfer the load of the embankment through the soft compressible soil layer to a firm foundation and one or more layers of geosynthetic reinforcement placed between the top of the columns and the bottom of the embankment. This paper will present the guidelines for the design of pile net method to supported embankments. These guidelines were developed based on a review of current design methodologies and a parametric study of design variables using numerical modeling.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.35-45
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• 2010

말뚝으로 지지된 성토지반 내에 발달되는 펀칭전단현상에 의하여 성토하중이 말뚝에 전이되는 메커니즘을 규명하였다. 성토지반 속에 발달하는 펀칭전단파괴의 기하학적형상에 근거하여 이론해석을 실시하였고 말뚝으로 전이되는 성토하중의 크기를 예측할 수 있는 이론식을 제안하였다. 이 이론식에는 말뚝캡보로의 하중전이 메커니즘에 영향을 주는 여러 매개변수가 포함되어 있다. 이 이론식의 신뢰성을 검증하기 위해 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험은 말뚝캡보폭이 좁은 경우와 넓은 경우의 두 종류의 캡보에 대하여 실시하였다. 모래성토는 7단계로 나누어 단계적으로 실시하였으며 매 성토단계에서의 재하시간은 장기재하방식과 단기재하방식의 두 가지 방식으로 실시하였다. 장기재하방식은 매 성토단계에서의 히중재하시간을 24시간으로 하였고 단기재하방식은 하중재하시간을 2시간으로 하였다. 이들 모든 모형 실험에서 측정된 연직하중의 측정값은 제안된 이론식에 의거 산정된 예측치와 잘 일치하였다. 또한 이 이론식의 현장 적용성을 검증하기 위하여 성토지지말뚝이 시공된 한 현장의 계측결과와 이론치를 비교 검토하여 보았다. 이 현장에서는 캡보 사이의 간격을 너무 넓게 설치하였기 때문에 성토지반 내에 지반아칭이 발달하기가 어려워 펀칭파괴가 발달하였을 것이 예상되는 현장이었다. 결국 이 이론식으로 예측된 연직하중은 이 현장에서 측정된 현장계측 결과와도 잘 일치하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.276-284
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• 2009

최근 연약지반에서 급속시공과 엄격한 침하억제가 필요한 경우가 빈번해짐에 따라 성토지지 말뚝공법이 이에 대한 해결책으로 대두되고 있다. 특히 토목섬유로 보강한 성토지지 말뚝 공법의 경우 경제성 및 안정성 측면에서 효용성이 커서 전 세계적으로 활발히 적용되고 있다. 그러나 성토지지말뚝에서의 하중전달작용은 매우 복잡하여 아직까지 이에 대한 완전한 파악이 이루어지지 않은 상태이다. 특히 토목섬유의 보강 목적 및 효과에 대한 이해는 매우 부족한 상태로, 지반의 아칭효과에 의한 말뚝 지지효과를 보조하기 위한 수단으로서 토목섬유의 보강효과를 간주하고 있다. 본 논문에서는 3차원 유한요소해석을 이용한 변수연구를 통해 토목섬유의 보강효과를 구명하였다. 해석 결과의 분석을 통해 토목섬유의 보강 정도가 증가함에 따라 성토하중이 말뚝으로의 집중하는 작용이 지반의 아칭효과에서 토목섬유의 인장효과로 전이되는 현상을 발견하였다. 이는 토목섬유가 일방적으로 말뚝으로의 하중 전달 작용을 향상시킨다는 기존의 인식과는 상반된 결과이다 최종적으로는 기존 설계방법과 수치해석으로 산정된 설계변수의 비교를 통해 기존 설계방법의 문제점과 개선 방안을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.13-22
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• 2021

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교·분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.5-16
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• 2005

토목섬유로 보강된 성토지지말뚝공법은 기존 성토지지말뚝공법의 말뚝간격처리 및 말뚝캡 면적문제를 개선하며 효과적으로 지지력을 보강하고 특히 전체침하 및 부등침하 감소시킬 수 있는 공법으로 최근 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝공법의 보강 및 아칭효과에 대하여 연구하기 위하여 지오그리드 보강유무, 말뚝간격변화에 따른 현장모형실험과 2차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석적 연구는 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2-D를 사용하였으며, 지반-말뚝-지오그리드의 하중전달 메카니즘에 대하며 분석하였다. 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 하중전달은 성토제체 내의 아칭효과, 지오그리드의 인장, 말뚝으로의 응력전이 등의 과정이 복합적으로 발생한다. 현장모형실험 및 수치해석연구 결과에 따르면 지오그리드의 보강에 따라 아칭효과는 미소하게 감소하지만, 부등침하는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 또한, D/b=3(D: 말뚝캡 간격, b: 말뚝직경)일때 무보강 지반에 비하여 $40\%$의 침하가 감소하며, D/b=6이상일 경우는 지오그리드에 의한 하중전이가 발생하지 않아 보강효과가 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.53-66
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• 2007

말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반의 아칭효과를 규명하기 위하여 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험에서는 단독캡 말뚝을 상하이동이 가능한 철판 사이에 일정간격으로 설치하고, 토목섬유를 포설한 후 성토를 실시하였다. 모형실험에서는 침하판을 하강시킴으로써 연약지반의 침하를 모사하였으며, 침하판이 하강함에 따라 성토지반에 지반아칭이 발휘되었다. 성토지반과 토목섬유의 변형거동은 카메라로 관찰하였다. 또한 계측시스템을 통하여 말뚝캡에 작용하는 하중과 토목섬유의 인장변형률을 측정하였다. 모형실험결과 연약지반부의 침하가 발생할 때, 지반아칭효과로 인하여 말뚝으로 전이되는 성토하중이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이때 토목섬유가 설치되지 않은 경우는 말뚝에 작용하는 하중이 최대값에 도달한 후 감소하는 반면, 토목섬유로 복합지지된 경우는 침하에 따라 말뚝하중이 점진적으로 증가하면서 일정한 값으로 수렴한다. 이것은 토목섬유에 의한 보강이 성토지반의 변형 억제에 효과적임을 나타내는 것이다. 한편, 침하유발시 말뚝캡 사이의 토목섬유는 원호형태로 변형을 일으키는 것으로 나타났다. 말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반에서 말뚝캡으로 전이되는 성토하중은 지반아칭효과와 토목섬유의 인장변형률을 고려함으로써 모형화할 수 있다.

• 산업기술연구
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• 제27권B호
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• pp.209-214
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• 2007

This paper is the research result about centrifuge model experiments of investigating the behavior of bridge abutment on the sloped ground. Ground condition of the studied site was the bridge abutment with pile foundation adjacent to the slope. The pile foundations was supported on the soft rocks covered with the embankment. Evaluating the behavior of such a complicate ground and structure conditions was not easy so that the centrifuge modelling was performed to find the overall behavior of them. Layout of centrifuge model experiment was simplified to simulate easily the actual behavior of very complicate site condition. Construction process in field such as ground excavation for footing foundation, installation of piles, placement of footing and bridge abutment, backfilling and surcharge loading eas duplicated in the centrifuge model experiment. Consequently, the stability of the piled bridge abutment adjacent to the slope of embankment was evaluated throughout centrifuge modelling.