• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.111-123
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• 2023

The slope of an open cut tunnel is located above the exit of the Leijia tunnel on the Changgan high-speed railway. During the excavation of the open cut tunnel foundation pit, the slope slipped twice, a large landslide of 92500 m³ formed. The landslide body and unstable slope body not only caused the foundation pit of the open cut tunnel to be buried and the anchor piles to be damaged but also directly threatened the operational safety of the later high-speed railway. Therefore, to study the stability change in the slope of the open cut tunnel under heavy rain and excavation conditions, a 3D numerical calculation model of the slope is carried out by Midas GTS software, the deformation mechanism is analyzed, anti-sliding measures are proposed, and the effectiveness of the anti-sliding measures is analyzed according to the field monitoring results. The results show that when rainfall occurs, rainwater collects in the open cut tunnel area, resulting in a transient saturation zone on the slope on the right side of the open cut tunnel, which reduces the shear strength of the slope soil; the excavation at the slope toe reduces the anti-sliding capacity of the slope toe. Under the combined action of excavation and rainfall, when the soil above the top of the anchor pile is excavated, two potential sliding surfaces are bounded by the top of the excavation area, and the shear outlet is located at the top of the anchor pile. After the excavation of the open cut tunnel, the potential sliding surface is mainly concentrated at the lower part of the downhill area, and the shear outlet moves down to the bottom of the open cut tunnel. Based on the deformation characteristics and the failure mechanism of the landslides, comprehensive control measures, including interim emergency mitigation measures and long-term mitigation measures, are proposed. The field monitoring results further verify the accuracy of the anti-sliding mechanism analysis and the effectiveness of anti-sliding measures.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.5-16
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• 1998

공사중 터널은 막장부의 종방향 및 횡방향 아치거동에 의하여 주변 지반은 3차원적 변형거동을 보이나, 터널 안정성 해석에는 전산효율 등의 이유로 2차원 수치해석법이 일반적으로 적용되고 있다. 하중분배율은 터널의 굴진효과를 고려하기 위하여 2차원 해석에 도입된 것으로 지반변위, 숏크 리트 및 록볼트와 같은 1차 지보재의 하중 등과 같은 해석결과에 큰 영향을 미친다. 또한, 3차원 해석을 이용한 기존의 연구에 의하면, 지반의 변형특성, 터널크기, 굴진장 등이 하중분배율에 주요한 영향을 미친다는 사실이 입증되었다. 그러나, 설계조건에 대한 하중분배율의 정량적 산정법의 부재 로 인하여 실제 해석시에는 설계조건을 무시한 하중분배율이 적용되고 있는 실정이다. 이에, 본 논문에서는 기존 연구(정 대열, 1993)에서 제시한 72개의 3차원 해석결과에 대한 회귀분석을 통하여 하중분배율을 정량적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한. ring-cut공법은 막장의 자립성 이 매우 불량한 조건에 적용되는 공법임에도 불구하고 기존의 2차원 해석 법으로는 막장코아의 진 지효과를 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 2차원 및 3차원 수치해석을 통하여 ring-cut공 법에 대한 기존 해석법의 문제점을 검토하였으며 본 공법에 대한 하중분배율의 보정치를 제시하였 다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.61-72
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• 2002

본 연구에서는 계단식으로 시공되는 블록식 보강토 옹벽의 거동 특성에 관한 내용을 다루었다. 계단식 보강토 옹벽의 거동을 고찰하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며 그 결과를 토대로 상.하단 옹벽의 이격거리에 따른 거동 특성을 규명하고 현재 적용되고 있는 설계기준에서 제시하는 등가상재하중 개념의 모델의 타당성을 검토하였다. 해석 결과를 토대로 변위 패턴을 분석한 결과 상.하단 옹벽이 인접하여 시공되는 계단식 옹벽의 경우 상.하단 옹벽의 보강토체를 관통하는 전반파괴의 유형을 보이는 것으로 나타나 사면안정해석 개념의 전반파괴에 대한 검토론 요구하고 있는 현 설계기준은 타당한 것으로 나타났다. 한편, 상.하단 옹벽의 상호작용은 하단옹벽의 거동은 물론 상단옹벽의 거동에도 상당한 영향을 미치는 것으로 나타나 상단옹벽을 단일옹벽으로 설계하도록 제안하고 있는 현 설계기준에 차한 검토가 요구되는 것으로 나타났다.

• 대한치과기공학회지
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• 제40권1호
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• pp.41-47
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• 2018

Purpose: The purpose of this study was to analyze the biomechanical properties of the dental implants on the supporting bone using three-dimensional finite element method when three different abutment materials were applied to the implant system. Methods: Three different dental implant models were fabricated by applying Ti, PEEK, and CRE-PEEK (60% carbon-reinforced PEEK) to abutment material. The abutment and connecting screw from the fixture was applied with a tightening torque of 20 Ncm. And then, total loads of 150 N were applied in an $30^{\circ}oblique$ direction (to the vertical). The structural stability of dental implants on the supporting bone was analyzed using Von Mises stress and principal stress values. Results: The maximum tensile stress of the cortical bone was highest at 12.6 MPa in the PEEK abutment (Model-B). Ti abutment (Model-A) and CRE-PEEK abutment (Model-C) showed similar stress distributions (10.6 and 10.3 MPa, respectively). And the maximum compressive principal stress was similar in all models. The Von Mises stress value delivered to the bone around the implant was highest at 16.5 MPa in Model-B. On the other hand, Model-A and C showed similar stress distributions (14.0 and 13.8 MPa, respectively). In addition, the maximum equivalent stress applied to the abutment was highest at 629.8 MPa in Model-A. The stress distribution in Model-C was 573.9 MPa. Whereas, Model-B showed the lowest value at 165.6 MPa. Conclusion : The dental implant supporting bone system using PEEK material seems to have the possibility of supporting bone fracture. It was found that the CRE-PEEK abutment can reduce the elastic deformation and reduce the stress value of the interfacial bone.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.11-18
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• 2009

지하매설관 설치시 매설관 아래의 베딩면 상부 되메움재는 적절한 다짐이 필요하다. 그러나 원형매설관 설치시 기존 시공법의 경우는 관 하부의 다짐이 어렵고, 또한 다짐효율이 떨어져서 지하매설관의 안정성을 저감시키며, 이로 인하여 매설관의 파손이 발생한다. 이러한 지하매설관 되메움시 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 방법 중의 하나가 유동성 채움재(CLSM)를 이용하는 것이다. 유동성 채움재는 저강도 콘크리트 개념을 지반공학에 적용하여 만들어진 것이다. 이의 대표적인 특성은 자기수평화(self-leveling), 자기다짐(self-compacting), 유동성(flowablility), 인위적인 강도조절, 시공단계를 줄여 시공비 절감이 가능하다는 것이다. 따라서, 본 논문에서는 유한요소해석을 수행하여 동일한 조건에서 현장발생토, 일반모래, 유동성채움재를 되메움재로 사용하였을 경우의 거동을 비교 분석하였다. 그 결과 되메움재로 유동성채움재를 사용하는 경우가 현장발생토사나 일반모래를 사용한 경우보다 지표침하 및 매설관의 변위를 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.109-120
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• 2007

대형 대단면 터널의 시공시 지반 변형을 억제시키고 지반의 강성을 증가시키며 차수 및 지수를 확보하기 위해 다양한 사전 보강공법들이 굴착전 막장 천단부 전방에 적용되고 있으나 물성치 결정 및 시공단계 해석에 있어서 여러 오류를 안고 있다. 본 연구에서는 탄성파를 이용하여 사전보강영역의 시간 의존적 강도 및 강성 특성을 분석하는 기법을 제시하였다. 실내실험을 통해 획득한 탄성파속도와 전단강도는 경화시간에 따라 증가하며, 전단강도와 전단강도정수는 탄성파 속도와 일정한 관계를 갖는 것으로 분석된다. 재령에 따른 탄성계수와 점착력을 터널의 시공단계에 따른 시뮬레이션에 적용하여 경시효과가 터널 변위 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과 $1{\sim}2$일 강도 및 강성을 적용한 결과가 경시효과를 고려한 경우와 갱구부에서 유사한 거동을 하며, 특히 초기 시공부분 및 갱구부에서 터널의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 분석된다. 본 연구에서 제안된 기법을 통해 향후 사전보강영역의 경시효과를 고려한 터널 거동해석을 위해 실내실험과 수치해석을 병용하여 신뢰성 있는 터널 해석 및 설계를 수행하는 것이 바람직 할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.171-182
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• 2007

도심지 개착구간의 교통 및 환경적인 영향을 최소화하기 위하여 단면적 $200\;m^2$ 이상의 정거장터널이 퇴적암반 중에 계획되었으나 토피고가 13 m 이하인 설계조건에 직면하게 되었다. 본 연구에서는 패턴설계가 아닌 시공사례와 아칭효과 발현을 기초로 세 가지 요소 - 단면형상의 영향, 작용하중의 적용방법, 지보방안과 터널안정성분석 - 를 중심으로 설계방향이 논의되었다. 단면형상의 역학적인 영향에 기초하여 기본설계안과 연구단면안이 유도되었고, 지보방안은 터널천반부의 침하방지 및 역학적인 평형상태를 유지하기위한 파이프루프 보조공법과 NATM의 지보원리를 활용하였다. 두 설계안의 비교분석으로부터, 터널라이닝을 개착구조물의 연장선상에서 제약한 설계조건과 터널안정성 및 철근배근의 시공성에 대해 기본설계안이 적합한 방안임을 확인할 수 있었다. 그리고 동일한 건축한계로 아치부의 응력집중이 발생되지 않는 안정적인 응력분포를 나타내는 연구단면안의 분석결과에서 보듯이 향후 대단면터널 설계기술의 향상을 위해 단면형상의 영향과 이완하중의 적용방안이 심도 있게 검토되어야 함을 알 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.415-429
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• 2013

성능설계는 건축과 토목분야의 구조물 설계에 대한 키워드로 떠오르고 있는 실정이다. 본 논문에서는 기존의 사양설계로 설계되어 시공 중이던 개착식 터널 구조물의 변형 사례에 대한 사례 연구를 통하여 터널에 대한 성능설계의 필요성을 고찰하고 있다. 이와 더불어 터널의 성능을 세분화하는 방법론을 소개함으로써 성능 기반 설계법 도입에 따른 현장 실무자의 이해를 돕고자 하였다. 해당 사례 연구는 전형적인 지반공학적 역해석 문제로, 상세한 지반조사, 시공 이력 분석 및 수치해석적 방법 등 다각적인 접근으로 변형의 원인을 규명하였으며 시공성 및 경제성을 만족하면서 소정의 성능 확보가 가능한 대책을 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.157-178
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• 1996

기존의 보강토벽체에 주로 이용되어온 steel strict등 고강도 인장보강재는 주변 뒤채움흙에 비해 상대적으로 변형이 작기 때문에, 설계검토시 과강재 자체에서 유발되는 변형의 크기에 대해서는 크게 유의할 필요가 없었다. 그러나 비교적 저강도인 섬유보강재의 경우, 한계상태에서 예상되는 섬유보강재 자체의 변형량은 주변 뒤채움흙의 소성변형 유발에 필요시 되는 변형량을 종종 초과하게 되며, 이와같은 크기의 과도한 변형량은 보강토벽체 구조체 자체의 안정성 확보 측면에서 허용할 수 없는 경우가 대부분이다. 결국 보증토벽체 구조체의 전면부 발생변위에 대한 일반적인 허용조건을 충족하기 위해서는, 극한강도 보다 훨씬 작은 크기의 강도가 섬유보강재의 경우 발휘하는 것으로 보아야 할 것이며, 따라서 최종적인 구조체 안정검토를 위해서는 보강재 자체의 예상변형량에 대한 평가가 섬유보강재의 경우 특히 중요시 된다. 보강재의 인장응력 -변형률 관계는 강보강재의 경우 선형탄성거동으로 가정할 수 있으나, 섬 유보강재의 경우에는 일반적으로 비 선형거동을 나타낸다. 본 연구에서는 쌍곡선 함수를 이용하여 섬유보강재의 비선형 거동특성을 모델링하였으며,또한 뒤채움흙 다짐으로 인한 유발응력등을 고려하기 위해 Ehrlich SE Mitchell, Duncan등이 제안한 방법을 수정하여 섬유 보강토벽체의 안정 해석법을 제시하였다. 본 안정 해석법 에서는 침투수압의 영향 및 뒤채움흙의 구속효과에 따른 섬유보강재의 부분적인 상대강성 변화 등을 고려하였으며, 이를 토대로 깊이별 각 섬유보 강재의 최대인장력 및 변형량 등의 예측이 가능하다. 본 연구에서는 제시하리라 하는 안정해석법의 적용성을 위해, paraweb polyester fibre multicord, non-woven polyester 지오텍스타일 및 knitted polyester 지오그리드 등 3가지 종류 보강재의 인장응력-변형률 관계 실험결과를 회귀분석하여 쌍곡선 함수형태로 이와같은 섬유보 강재의 비선형거동을 모델링하였다. 또한 이를 토대로 한 븐 연구 해석법의 적합성 검토를 위해, Ho & Rowe가 제시한 유한요소해석결과 및 LCPC, FHWA등에서 시행한 시험결과와 깊이별 각 섬유보강재의 최대인장력,변형량 및 지점별 변형률 등에 대해서도 비교하였다. 아울러 섬유 보강재의 상대강성, 뒤채움흙의 깊이별 구속효과의 정도, 다짐정도 및 침투수압 등이 각 섬유보강재의 변형량 및 전체적인 변형형태 등에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.715-742
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• 2017

Earth berms are often left in place to support retaining walls or piles in order to eliminate horizontal struts in excavations of soft soil areas. However, if the excavation depth is relatively large, an earth berm-supported retaining system may not be applicable and could be replaced by a multi-bench retaining system. However, studies on multi-bench retaining systems are limited. The goal of this investigation is to study the deformation characteristics, internal forces and interaction mechanisms of the retaining structures in a multi-bench retaining system and the failure modes of this retaining system. Therefore, a series of model tests of a two-bench retaining system was designed and conducted, and corresponding finite difference simulations were developed to back-analyze the model tests and for further analysis. The tests and numerical results show that the distance between the two rows of retaining piles (bench width) and their embedded lengths can significantly influence the relative movement between the piles; this relative movement determines the horizontal stress distribution in the soil between the two rows of piles (i.e., the bench zone) and thus determines the bending moments in the retaining piles. As the bench width increases, the deformations and bending moments in the retaining piles decrease, while the excavation stability increases. If the second retaining piles are longer than a certain length, they will experience a larger bending moment than the first retaining piles and become the primary retaining structure. In addition, for varying bench widths, the slip surface formation differs, and the failure modes of two-bench retained excavations can be divided into three types: integrated failure, interactive failure and disconnected failure.