• 지질공학
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• 제30권4호
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• pp.457-468
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• 2020

플랜트, 토목 및 건축 사업에서 말뚝(Pile) 설계 시 어려움을 겪는 주된 요인은 지반 특성의 불확실성이다. 특히 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)을 통해 측정되는 N치를 얻는 것이 가장 중요한 자료이나 광범위한 모든 지역에서 구하는 것은 어려운 현실이다. 짧은 해외사업 입찰기간 내에 시추조사를 할 경우 인허가, 시간, 비용, 장비접근, 민원 등 많은 제약요건이 존재하여 전체적인 시추조사가 어렵다. 미시추 지점에서 지반 특성은 엔지니어의 경험적 판단에 의존하여 파악되고 있고, 이는 말뚝의 설계 및 물량산출 오류로 이어져서, 공기 지연 및 원가 증가의 원인이 되고 있다. 이를 극복하기 위해서, 한정된 최소한의 지반 실측 자료를 활용하여 미시추 지점에서도 N치를 예측 할 수 있는 기술이 요구되며, 본 연구에서는 AI기법 중 하나인 인공신경망을 적용하여 N치를 예측하는 연구를 수행하였다. 인공신경망은 제한된 양의 지반정보와 생물학적인 로직화 과정을 통하여 입력변수에 대한 보다 신뢰성 있는 결과를 제공하여 준다. 본 연구에서는 최소한의 시추자료의 지반정보를 입력항목으로 하여 다층퍼셉트론과 오류역전파 알고리즘에 의하여 학습된 패턴을 가지고 미시추 지점에서 N치를 예측하는데 그 목적을 두고 있다. 이를 위하여 2개 현장(필리핀, 인도네시아)에 AI기법 적용시 실측값과 예측값에 대한 적정성을 검토하였고, 그 결과 예측값에 대한 신뢰도가 높은 것으로 연구 검토되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권8호
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• pp.5-12
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• 2015

연구대상은 건축물에 지하부의 이용 극대화 목적으로 지하부의 부력에 대한 부력 저항용 앵커를 고려하였다. 그러나 투수계수가 크고 지하수 유속이 빠른 화산쇄설층에서 앵커 천공부를 통해 지하수가 급격히 유출되어 앵커체 삽입이 불가능하였다. 또한 억지로 삽입된 앵커공에서는 계속적으로 많은 양의 해수와 시멘트가 유출되었으며, 앵커의 일부는 지반에 정착이 되지 않는 현상이 발견되었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 지하수 차단방법으로 초고압 분사교반 공법을 적용하였고, 그중 단일공 차수방법을 채택하여 부력방지앵커를 설치하였다. 본 연구에서는 초고압 분사교반 공법을 이용한 단일공 차수방법을 현장에 적용하고 3회에 걸친 시험시공을 통해 본 시공 시험에 적용할 주입재를 결정하였고 투수시험, 코어채취 표준관입시험 일축압축강도시험을 통하여 차수효과 및 지반개량 정도를 확인하였다. 또한 부력방지앵커의 설치 및 인장시험을 통해 앵커의 안정성을 확보하여 화산쇄설층에서 단일 차수공법의 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.77-86
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• 2011

건설 프로젝트의 대형화와 시공장소의 다양화에 따라 지반 조사 내용이 다양해지고 있다. 더욱이 날로 엄격해지는 시공조건으로 인해 보다 높은 수준의 지반정보가 요구되고 있다. 그러나 우리나라에서는 최근까지도 비교적 결과의 신뢰도가 낮은 표준관입실험 등의 원위치 실험법에 의존하고 있는 현실이다. 본 논문에서는 복합적인 지반의 거동 특성 평가를 위하여 연약지반은 물론 암반에서도 에너지 변화를 측정할 수 있는 새로운 콘관입 실험기를 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 롯드의 체결 방식에 따른 에너지 감쇠를 평가하기 위해 롯드를 인위적으로 불완전하게 체결하거나, 전체 길이는 일정하게 유지시키면서 체결된 롯드의 수를 변화시키며 실험을 수행하였다. 또한, 체결 조건이 다른 롯드에서 탄성파의 전달율과 반사율을 적용하여 에너지 손실을 평가 하였다. 그리고 정동적 콘관입 실험 장비를 제작하여 두부와 선단부에 변형률계와 가속도계를 부착함으로써 에너지 손실을 실내 실험을 통하여 평가하고자 하였다. 실험 결과 롯드의 체결 상태가 완벽하지 않으면 에너지 전달률이 급격히 감소하는 것을 실험과 시뮬레이션을 통하여 알 수 있었다. 또한 실내 실험결과 새로 개발된 정동적 콘 관입 실험기의 두부와 선단부의 전달에너지가 다름을 알 수 있었다. 본 연구에서는 두부는 물론 선단부에서의 에너지 평가가 필요함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.23-33
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• 2021

우리나라는 식량부족문제를 해결하고, 농업용수의 공급을 목적으로 많은 저수지의 건설이 이루어졌으나, 현재 75.6%에 달하는 저수지가 준공년도로부터 50년 이상 경과되어 노후화가 심각한 상태이다. 이러한 노후 저수지의 경우, 제체 내부에서의 세굴과 침식으로 인한 안정성이 매우 감소한 상태이며, 최근 이상기후로 인한 집중강우가 발생할 경우 노후 저수지가 붕괴되어 많은 재산 및 인명피해로 이어질 수 있다. 이에 따라 노후 저수지를 관리하는 각 기관에서는 보통 포틀랜드 시멘트를 주입재로 사용하여 그라우팅 공법을 적용하고 있다. 그러나 보통 포틀랜드 시멘트의 경우, 시간이 경과함에 따라 열화가 발생하여 누수가 다시 발생할 수 있고, 환경적으로도 천연자원의 소비 및 온실가스의 발생과 같은 문제가 있어 보통 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 새로운 재료 및 공법의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 국내 산업기준을 만족하지 못해 재활용에 어려움을 겪고 있는 발전부산물을 활용하여 보통 포틀랜드 시멘트와 유사한 경화반응을 유도할 수 있도록 개발된 고화재를 노후 저수지의 그라우트재로 사용하였다. 이를 위해 실내시험을 통한 기본적인 성능 분석과 현장에서의 시험시공 후, 전기비저항탐사, 표준관입시험, 현장투수시험을 실시하고, 보강효과를 분석하였다. 연구결과, 발전부산물을 재활용한 그라우트재의 경우 압축강도는 2.9~3.2배, 변형계수는 2.3~3.3배 큰 값을 나타내어 강도적으로 우수하여 보통 포틀랜드 시멘트를 대체하여 사용이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 현장에서의 표준관입시험 및 투수시험 결과, 제체의 N값은 1~2 상승하고, 투수계수는 8.9~42.5% 수준으로 감소하여 차수 측면에서도 충분한 보강효과를 나타내어 보통 포틀랜드 시멘트의 대체가 가능할 것으로 분석되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권1호
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• pp.106-111
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• 2002

말뚝에 대한 지지력 평가는 재하시험에 의한 결과를 이용하는 것으로부터 정.동력학적 공식등 다양한 방법들이 사용되고 있다 최근의 국내 조사에 의하면 표준관입시험의 N치에 기초한 Meyerhof공식이 설계단계에서 빈번하게 사용되는 것으로 보인다. 본 연구에서는 국내에서 실시된 다수의 정 동재하시험자료를 가지고 말뚝기초 설계에 사용되는 이론식을 실측값과의 비교를 통해 각종 이론식에 의한 말뚝의 허용지지력 추정의 신뢰성을 알아 보고자 하였다 또한, 경시효과를 고려한 경우 말뚝의 지지력에 미치는 영향에 대해서도 연구가 이루어졌다 본 연구를 통해 얻은 주요 결과로는 Davisson 방법을 기준으로 정도를 평가한 결과, Terzaghi & Peck > Chin > Meyerhof > 수정 Meyerhof 방법순으로 기준값에 근접하였으며 동재하시험결과는 항타공식 중 수정 Engineering News 공식이 가장 실측치에 근접한 결과를 주었으나 이는 해머 효율의 불확실성이라든가 변수의 자체특성, 경시효과등이 고려된 경우에는 다른 결과를 줄 수도 있을 것으로 판단되며, 경시효과를 고려한시험 결과 선단지지력에 비해 주면마찰력이 뚜렷하게 증가하였는데 항타시 대비 주면마찰력은 평균 약 2배정도 증가하였고 Engineering News,수정 Engineering News, Hiley, Danish, Gates, CAPWAP 해석시에 대한 7일의 경시효과를 고려한 관계시은 각각 $Q_{u(Restrike)} / Q_{u(EOID)} = 0.98t_{0.1}$ , $0.98t_{0.1}$, $1.17t_{0.1}$, $0.88t_{0.1}$, $0.89t_{0.1}$, $0.97t_{0.1}$.과 같은 결과를 주었다.