• Geomechanics and Engineering
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• 제11권6호
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• pp.805-820
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• 2016

A fully coupled non-linear effective stress response finite difference (FD) model is built to survey the counter-intuitive recent findings on the reliance of pore water pressure ratio on foundation contact pressure. Two alternative design scenarios for a benchmark problem are explored and contrasted in the light of construction emission rates using the EFFC-DFI methodology. A strain-hardening effective stress plasticity model is adopted to simulate the dynamic loading. A combination of input motions, contact pressure, initial vertical total pressure and distance to foundation centreline are employed, as model variables, to further investigate the control of permanent and variable actions on the residual pore pressure ratio. The model is verified against the Ghosh and Madabhushi high acceleration field test database. The outputs of this work are aimed to improve the current computer-aided seismic foundation design that relies on ground's packing state and consistency. The results confirm that on seismic excitation of shallow foundations, the likelihood of effective stress loss is greater in deeper depths and across free field. For the benchmark problem, adopting a shallow foundation system instead of piled foundation benefitted in a 75% less emission rate, a marked proportion of which is owed to reduced materials and haulage carbon cost.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권2호
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• pp.149-163
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• 2023

This paper presents stability evaluation of unlined tunnels with semi-circular arch and straight sides (SASS) driven in non-homogeneous and anisotropic undrained clay. Numerical analysis has been conducted based on lower bound finite element limit analysis with second order cone programming under plane strain condition. The solutions will be used for the assessment of stability of unlined semi-circular arch tunnels and tunnels in which semi-circular roof is supported over rectangular/square sections. The stability charts have been generated in terms of a non-dimensional factor considering linear variation in undrained anisotropic strength for normally consolidated and lightly over consolidated clay with depth, and constant undrained anisotropic strength for heavily over-consolidated clay across the depth. The effect of normalized surcharge pressure on ground surface, non-homogeneity and anisotropy of clay, tunnel cover to width ratio and height to width ratio of tunnel on the stability factor and associated zone of shear failure at yielding have been examined and discussed. The geometry of tunnel in terms of shape and size, and non-homogeneity and anisotropy in undrained strength of clay has been observed to influence significantly the stability of unlined SASS tunnels.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.5-16
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• 2018

본 연구에서는 수평하중을 받는 연직 및 경사말뚝에 대하여 실내 대형 모형실험을 수행하여 무리말뚝의 배열방법과 경사각도에 따른 무리말뚝의 수평지지력 특성을 파악하였다. 또한 말뚝직경(D), 말뚝의 중심간격, 말뚝길이, 지반면 상부 말뚝돌출길이, 상재하중 등을 변화시켜 무리말뚝의 거동에 미치는 영향을 파악하였다. 이러한 실험 결과로부터 수평하중을 받는 $2{\times}2$ 배열 무리말뚝의 경우, 말뚝을 수직으로 시공하는 것보다 양쪽으로 경사지게 시공하는 것이 더 유리한 것으로 나타났다. 그리고 무리말뚝에서 수평지지력에 미치는 요소에 대한 실험 결과, 무리말뚝에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 말뚝길이인 것으로 나타났다. 근입깊이비(L/D)가 26.5에서 36.5로 커지면, 수평지지력이 3~4배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 말뚝 중심간격, 말뚝돌출길이 및 상재하중은 무리말뚝의 수평지지력에 큰 영향을 미치는 못하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.223-233
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• 2003

모래다짐말뚝(SCP)공법은 느슨한 모래지반이나 연약한 점성토지반을 압밀촉진시키고 지지력을 강화하여 지반을 개량할 목적으로 적용되는 개량공법이다. 본 연구에서는 현장상태와 유사한 연성변형(free strain) 상태로 변형이 일어날 때 모래말뚝과 지반의 상호작용을 분석하기 위하여 모형토조실험 및 3-D유한요소해석을 실시하였다. 그 결과, 치환율이 증가함에 따라 하부의 응력분담비가 증가하고 침하량 및 모래말뚝 - 지반의 상대변위는 감소하였으며 특히 지표면 침하량이 크게 감소하였다. 3-D 유한요소해석의 경우 모래말뚝 - 지반 접촉면에서 상대변위가 발생하며 치환율의 증가에 따라서 접촉면의 상대변위는 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 바탕으로 응력전이 메커니즘에 대한 분석을 수행하였으며 그 결과, 상대변위가 발생하지 않는다는 가정하에 제안된 모래말뚝 주면의 응력전이 이론식은 유한요소해석결과와 비교를 통하여 상대변위가 없는 경우는 물론 상대변위가 비교적 작은 5mm 정도까지도 적용 가능함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.35-41
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• 2008

쇄석말뚝은 연약지반의 침하 억제 및 지지력 보강에 사용되는 연약지반 보강공법 가운데 하나이다. 본 연구에서는 연약지반의 침하저감효과를 평가하는데 영향을 미치는 중요한 인자인 응력분담특성을 살펴보기 위하여 쇄석말뚝으로 보강된 점토지반에 대한 실내실험을 수행하였다. 상재하중 재하 시 시간경과에 따라 쇄석말뚝의 응력비 값은 감소하는 것으로 나타났다. 점토지반의 강성도가 증가함에 따라 쇄석말뚝의 응력비는 증가하는 경향성을 보였다. 또한, 쇄석말뚝으로 보강된 연약지반의 응력분담율을 간편하게 예측하기 위하여 제안된 수정된 Baumann & Bauer의 해가 계측 결과와 잘 일치되는 결과를 보여주는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.37-50
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• 2016

쇄석다짐말뚝(GCP)은 연약지반의 지지력 증가와 침하량의 감소를 실현할 수 있어 연약지반 개량에 활발하게 사용되고 있다. GCP 설계에 필요한 응력분담비는 치환율, 상재하중, 깊이 등에 따라 달라진다. 많은 연구자들이 현장실험, 실내실험, 수치해석 연구를 통해 쇄석으로 이루어진 GCP에 대해 치환율에 따른 응력분담비를 제시하였으나, 쇄석과 모래의 배합비에 따른 응력분담비에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 선행연구 분석과 수치해석을 통해 배합비와 치환율에 따른 응력분담비를 명확히 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS 6.12-4를 사용하여 GCP가 시공된 복합지반을 모델링하여 배합비와 치환율에 따라 복합지반의 과잉간극수압과 응력분담비를 분석하였다. 선행연구 분석결과, GCP 복합지반의 응력분담비에 관한 연구에서 일반적으로 현장에서 정재하시험, 실내시험, 수치해석을 통해 얻은 응력분담비는 각각 1.7~3, 2~7.5, 2~6.5 범위로 나타났으며, 쇄석과 모래의 배합비에 관한 연구에서는 일반적으로 클로깅현상을 저감시키기 위해 실내실험 한 결과로 쇄석과 모래의 최적배합비가 70:30으로 나타났다. 수치해석결과, 일반적인 GCP 복합지반의 치환율이 증가함에 따라 응력분담비가 치환율 30%까지는 증가하다가 40%에서는 다시 감소하는 경향이 나타났으며, 쇄석과 모래의 배합비에 따른 응력분담비는 일반적으로 모래의 함유량이 증가함에 따라 쇄석과 모래의 배합비가 70:30까지는 증가하다가 60:40 이후에 다시 감소하는 경향이 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.43-52
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• 2016

배면말뚝(이하 지주보)을 사용한 조립식 지주옹벽(Assembled Earth Retaining Wall; AER옹벽)을 개발하였다. AER옹벽은 공장에서 제작되어 현장에서 조립하여 완성되는 옹벽으로 품질의 확실성 및 공기를 단축할 수 있다. 또한 지주보에 의한 토압 감소효과로 안정성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 AER옹벽의 안정성과 지주보의 효과를 확인하기 위해 실내모형실험을 진행하였다. 실내모형실험의 결과 지주보를 설치함으로써 AER옹벽의 수평변위가 효과적으로 감소하는 것으로 분석되었고, 옹벽의 기울기와 지주보의 면적비에 따른 효과가 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.59-66
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• 2004

SCP 개량지반은 연약지반에 타설된 모래말뚝과 주변 연약지반으로 구성된 복합지반을 형성한다. 복합지반에 상재하중이 작용할 경우, SCP쪽으로 반경방향의 흐름에 의하여 시간의존적인 압밀거동이 유발될 뿐만 아니라, SCP와 주변 연약지반 사이에서 강성도 차이로 인하여 응력전이가 유발된다. 본 논문은 SCP 개량지반의 압밀거동에 대한 교란효과의 영향을 고려하기 위하여 원통형 실린더 지반에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과 연약지반의 교란영역은 유효응력-간극수압의 거동, 응력전이기구, 응력분담비에 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 SCP와 점토 사이의 응력전이량은 상부 z/H=0.25에서 가장 크며, 깊이가 증가함에 따라 감소한다. 응력분담비는 상수값이 아니라 압밀과정에 의존하며, 교란영역을 가진 연약지반의 응력분담비는 교란영역이 없는 연약지반의 응력분담비보다 큼을 알 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.35-45
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• 2017

쇄석다짐말뚝(GCP)은 연약지반의 지지력 증가와 침하량 감소를 실현할 수 있어 연약지반 개량에 활발하게 사용되고 있다. 그리고 GCP 설계에 필요한 응력분담비는 치환율, 상재하중, 깊이, 관통률 등에 따라 달라진다. 그동안 많은 연구자들이 현장 실내 실험, 수치해석 연구를 통해 GCP로 개량된 복합지반의 응력분담비를 제안하였지만 명확하게 제시되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 GCP공법의 합리적인 설계법 제안을 위한 기초연구로써, 유한요소해석프로그램인 ABAQUS 6.12-4를 이용하여 GCP로 개량된 복합지반을 모델링하여 치환율과 관통률에 따른 침하량과 응력분담비를 분석하고자 하였다, 그 결과, 최상부 지점을 제외한 다른 지점에서의 응력분담비의 값은 관통률 60%일 때 1.21~5.36, 관통률 80%일 때 1.19~5.45, 관통률 100%일 때 2.16~5.60 이었다. 이는 관통률과 치환율이 증가할수록 응력분담비의 값은 크게 증가함을 알 수 있다.

• 산업기술연구
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• 제28권A호
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• pp.11-17
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• 2008

Applicability of hyperbolic settlement prediction method to consolidation settlement in the dredged and reclaimed ground was assessed by analyzing results of centrifuge tests modelling self-weight consolidation of soft marine clay. From literature review about self-weight consolidation of soft marine clays located in southern coast in Korea, constitutive relationships of void ratio - effective stress - permeability and typical self-weight consolidation curves with time were obtained by analyzing centrifuge model experiments. For the condition of surcharge loading, exact solution of consolidation settlement curve obtained by using Terzaghi's consolidation theory was compared with results predicted by the hyperbolic method. It was found to have its own inherent error to predict final consolidation settlement. From results of analyzing thc self-weight consolidation with time by using this method, it predicted relatively well in error range of 0.04~18% for the case of showing the linearity in the relationship between T vs T/S in the stage of consolidation degree of 60~90 %. However, it overestimated the final settlement with large errors if those relation curves were nonlinear.