• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.67-74
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• 2017

지반 공동 발생으로 인한 지반함몰 사고를 미연에 방지하기 위해서는 발생된 공동 주변 지반의 이완영역에 대한 역학적 특성 평가와 더불어 이에 상응하는 적합한 보강 대책을 신속히 수립하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 지중 공동 주변의 이완영역 발생에 대한 메커니즘 분석을 위해 유한요소 수치해석을 실시하였다. 수치해석에서는 지중 공동과 이완영역을 모사하기 위해 강제변위법을 적용하였으며, 수치해석 결과는 실내모형실험을 수행한 기존 연구 결과를 이용하여 검증하였다. 유한요소 수치해석 결과로부터 토사 유실로 인한 공동 주변 지반의 간극비 분포 특성을 파악하였으며, 전단응력 감소 특성을 분석하여 이완영역의 범위를 정량적으로 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.69-75
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• 2001

본 논문에서는 지하공동 위에 설치된 띠 기초의 지지력에 대하여 upper bound theory를 이용하여 연구하였다. 기초 크기, 공동의 크기 및 위치, 그리고 지반의 물성치의 영향에 관하여 고찰하였으며 10개의 파괴 형상에 대하여 분석을 수행하였다. 각각의 파괴형상은 지반의 물성치 및 기하학적인 형상에 관한 함수로 표현되어 컴퓨터 해석을 통한 최소화를 시행하였다. 최소화를 위한 프로그램은 Boland C++ Builder를 이용하여 작성한 후 PC에서 수행되었다. 10개의 파괴형상 중 최소의 기초 지지력을 작성된 컴퓨터 프로그램을 통하여 구하였고 이를 해당 기초의 극한 지지력으로 추정되었다. 본 연구의 결과를 종합 정리하여 지하공동 위에 위치한 띠 기조의 극한 지지력을 구할 수 있는 간단한 식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.43-53
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• 2019

본 논문에서는 하수관거 파손에 따른 토사 유실로 인해 발생되는 지중 공동 및 이완영역의 규모를 정량적으로 분석하기 위해 하수관거 파손 폭과 하수관거 상부의 토피고 변화를 고려한 유한요소 수치해석을 실시하였다. 수치해석에서는 선행 연구에서 검증된 역학모델을 적용하였으며, 강제변위법을 이용하여 토사 유실에 따른 하수관거 파손부 주변지반의 역학적 거동을 모사하였다. 수치해석 결과로부터 파손 폭 및 토피고 변화에 따른 모형지반의 간극비 분포, 지표면 침하, 전단응력 분포 특성을 분석하였다. 또한, 지중의 전단응력 감소 특성을 분석하여 지중 공동 및 이완영역의 경계를 결정하였으며, 파손 폭과 토피고 변화에 따른 공동 및 이완영역의 발생 규모를 정량적으로 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권7호
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• pp.43-53
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• 2017

최근 도시지역에서 빈번하게 발생하는 도로함몰은 지하에 생성된 동공으로 인해 지표면이 붕괴되는 현상을 의미한다. 지하 공간에서 동공 생성 과정과 생성된 동공이 도로함몰로 이어지는 현상을 이해하기 위해서는 동공의 형성 메커니즘을 명확히 이해할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 사례와 여러 모델 시험 결과를 분석하여 두 가지 가능한 메커니즘을 제시하였으며 각 메커니즘에 대해 개별요소법 기반의 수치해석 시뮬레이션을 수행하였다. 특히, 도로함몰 영향인자 중 토사 유출구의 크기와 지반의 간극비, 지반 구성 입자 형상의 영향을 확인하기 위한 수치해석을 통해 유출구 특성과 지반 조건에 따라 입자 손실과 지표 침하가 다르게 발생할 수 있음을 확인하였다. 또한, 불연속 침하 해석 결과로 본 연구에서 제시한 도표를 통해 동공의 지름과 심도를 통해 지반의 포화 시 거동을 예측할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.418-430
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• 2016

본 연구에서는 지하수로 포화된 채굴공동에 골재 그라우트 기둥 공법의 적용을 위하여 그라우트재에 수중불분리제와 급결재를 혼합한 그라우트 재료에 대한 실험적 연구를 실시하였다. 기둥형성실험을 실시한 결과 혼합골재에는 시멘트밀크와 수중불분리제를 혼합한 그라우트재가 기둥형성에 적합한 것으로 나타났으며, 쇄석골재에는 시멘트몰탈과 수중불분리제를 혼합한 그라우트재와 시멘트밀크와 급결재를 혼합한 그라우트재가 기둥형성에 적합한 것으로 나타났다. 특히 쇄석골재에 시멘트밀크와 급결재를 혼합한 경우는 기둥의 직경이 가장 크고 주입이 밀실하게 되는 것으로 나타나 기둥형성에 가장 적합한 그라우트재와 골재로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.455-465
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• 2016

광물자원 채굴을 위한 지하 채굴공동의 붕괴는 인간이 생활하고 있는 지역의 지반침하 피해를 유발할 수 있다. 지반침하를 방지하기 위하여 과거 광산지역에 대한 도면이나 사진 자료는 광해방지사업을 위하여 중요한 정보가 되고 있다. 광산지역의 조사, 광산 안정성 평가, 보강공사 등 일련의 과정은 통상적으로 과거 폐광산의 도면 및 사진정보에 근거하여 수행된다. 한국은 일제강점기 및 1960년대 광산 활황기에 수많은 광산이 무질서하게 개발되었다. 그러나 광산 관련 정보는 사용에 제한적인 상황이며, 시간이 지남에 따라 더 희소해질 것으로 본다. 한국광해관리공단은 현실적인 대안을 수립코자 한다. 본 연구에서는 과거 광산개발 굴진에 관련한 대한 기초정보를 통계적으로 검토하고, 진보된 폐광산 지하공동 측정기술에 대하여 연구하였다. 한국의 1,784개 폐광산에 대한 4473개 갱도(갱구) 조사자료를 수집하여 정리하였다. 분석결과, 한국의 소규모 갱도(갱구) 평균 수치는 높이 1.982 m이며, 폭 1.959 m로 분석되었다. 또한 형상계수(shape factor, S)의 평균값은 0.485로 분석되었다. 이러한 폐광산 수치 자료는 한국의 폐광산을 이해하고 연구하는 데 도움이 된다. 따라서, 광산 지하공동 측정기술의 발전은 미래의 광산 지반침하방지사업의 효율화에 기여할 것으로 본다.