• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.27-39
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• 2012

본 연구에서는 고성토사면 위에 시공된 교대가 강우 침투로 측방유동이 발생되었을 경우 이로 인한 교대의 상대변위를 파악하고 적절한 보강대책 및 설계기준을 제안하고자 한다. 먼저 성토사면의 정확한 수치해석을 위해 현장의 성토재인 화강풍화토를 채취하여 비배수 직접전단시험을 통해 함수비(포화도)변화에 따른 강도정수의 변화를 파악하고 표준관입시험 결과를 토대로 탄성계수와 포아송비 등의 지반정수를 산정하였다. 이후 유한요소법을 이용하여 강우 시 교대 교좌부의 측방유동, 말뚝기초의 부재력을 산정하였다. 산정 결과, 교대 교좌부의 측방변위는 8.98cm로 허용변위량 3.0cm보다 약 3배 정도 크게 산정되었다. 측방유동의 보강대책으로 보강토옹벽, 압성토, 말뚝 기초 자체보강(길이 5m 연장보강, 3열 보강, 3열 5m 연장보강) 등에 대해 검토하였다. 그 결과, 말뚝기초를 보강 (3열 5m 연장보강) 하였을 경우 측방유동으로 인한 교대 교좌부의 상대변위는 2.26cm로 허용변위량보다 적었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.5-19
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• 2003

본 연구에서는 인접 성토로 인하여 측방유동이 발생하는 연약한 점성토 지반에 시공된 교대말뚝기초를 원심모형실험으로 재현하여 지반조건과 성토지반의 시공속도에 따른 교대말뚝기초의 거동특성을 분석하였다. 이를 위해 지반조건과 성토지반 시공속도를 교대말뚝기초의 측방유동에 가장 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하여 총 6 종류의 원심모형실험을 실시하였다. 본 실험에서 지반조건은 점성토 지반의 두께와 지층단면에 따라 세 가지 종류로 구분하였으며 성토하중 재하조건은 한계성토고까지 단계적으로 재하하는 방법(1m/30일, 1m/15일)과 한계성토고에 해당하는 하중을 급속재하 하는 방법으로 나누어 고려하였다. 그 결과 동일한 조건하에서 측방유동을 받는 교대말뚝기초의 비배수 단기거동과 장기거동을 파악하기 위해 성토하중 재하단계와 성토 후 압밀이 약 80% 진행된 단계에서의 지반-말뚝 거동특성을 비교ㆍ 분석하였다. 본 연구 결과, 편차 성토하중으로 인해 연약지반상 교대말뚝기초에 발생하는 측방유동압은 단계별 성토하중 재하시 사다리꼴 분포형태와 유사하였으며 이때 발생하는 최대 측방유동압($P_{max}$)과 편차 성토하중($\gamma$ H)의 비($\alpha$)는 비배수 상태인 단기거동시에는 0.75, 압밀이 약 80% 진행된 장기거동시에는 0.35 정도로 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.205-218
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• 1998

사질토로 구성된 지반은 점토로 구성된 지반에 비해 배수 및 강도면에서 우수하다는 장점이 있다. 하지만 느슨한 사질토 지반의 경우 지진하중과 같은 급속하중이 가해지면 전단력을 상실하고 유체와 같은 거동을 하는 액상화가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 사질토의 액상화현상을 재료의 역학적 거동특성의 관점에서 접근하는 연구를 수행하였다. 재료의 역학적 거동특성에 기초한 개념으로써 소산에너지 개념에 기초를 하고 있는 에너지법과 토폐의 연화응답(softening response)에 대한 구성방정식을 기초로 하는 교란상태개념(disturbed state concept , DSC)을 이용한 방법을 액상화에 대한 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 수행한 다양한 상대밀도에 대한 진동삼축시험결과를 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 한 진동삼축시험결과는 다른 조건이 동일한 경우 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 발생에 요구되는 반복하중의 재하회수가 증가하였다. DSC법을 통한 액상화평가 결과, 상대밀도가 증가함에 따라 액상화발생에 요구되는 시료의 교란 또는 증가하였고 소성변형률은 감소하는 결과를 보였다. 이는 시료의 상대밀도가 증가함에 따라 시료는 보다 견고한 상태에 있으며 그로 인해 액상화에 요구되는 시료의 교란도가 보다 크며 소성변형도 감소되는 것으로 판단된다. 에너지법에 의한 액상화평가 결과, 반복하중의 재하시 시료내부 미세구조의 변화에 기인하는 소산에너지는 과잉간극수압과 일정한 함수관계가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 에너지법에 의한 액상화 발생시기를 시료내부의 소산에너지의 변화가 가장 급격한 시기로 제안하였으며, 이를 통한 해석결과는 시험결과와 비교해 볼 때 타당성있는 결과를 보여주었다. DSC법에 소개된 액상화발생시기의 판정방법과 본 연구에서 제시한 에너지법에 의한 액상화발생 시기의 판정방법을 시험결과를 통해 검증한 결과 신뢰할 말한 결과를 보여주고 있으며. 이를 통해 포화사질토에 대한 합리적인 액상화판정의 수행이 가능하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.5-19
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• 2016

본 연구에서는 해상풍력타워를 지지하는 말뚝지지중력식기초에 대한 수평거동을 분석하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 말뚝지지중력식기초는 연약한 점토지반에 취약한 중력식기초를 보완하기 위하여 개발되었으며, 다섯본의 말뚝이 십자배열로 설치되어 수직지지력을 확보한다. 수치해석은 다음 네 가지 케이스를 모델링하여 비교하였다. 이는 a) 단말뚝 b) $3{\times}3$무리말뚝 c) 십자배열무리말뚝 d) 말뚝지지중력식기초이다. 모든 케이스는 비배수전단강도 20kPa의 단일 점토층을 모사하였으며, 수치해석결과로부터 네 가지 케이스에 대한 p-y곡선과 P-승수를 산정하였다. 말뚝 수가 증가함에 따라 무리말뚝효과가 증가하였다. 말뚝지지중력식기초의 경우, P-승수가 무리말뚝과 상이한 경향을 보였다. 응력분포를 통해 거동의 차이를 비교하였고 말뚝지지중력식기초의 수평거동은 지표면과 매트 사이의 상호 작용이 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.17-26
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• 2019

이 연구에서는 쇄석말뚝공법의 한계상태설계법 적용을 위하여 양질의 현장재하시험 자료로부터 저항편향계수의 통계적 특성을 분석하고 지반 불확실성 및 시공 오차를 고려한 총 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수 산정을 위한 예측모델은 기존 모델들에 비하여 높은 예측성능을 보인 Bong and Kim(2017)의 MLR 모형을 활용하였으며 그 적합성을 평가하였다. 저항편향계수의 확률분포를 산정하기 위하여 카이제곱 적합도 검정을 수행하였으며 정규분포가 가장 적합한 것으로 나타났다. 공칭저항의 총 변동성은 점토의 비배수전단강도 및 쇄석말뚝 시공 시 발생할 수 있는 시공 오차에 대한 불확실성을 포함하여 산정하였다. 최종적으로 총 저항편향계수의 확률분포는 로그정규분포를 따르는 것으로 나타났다. 총 저항편향계수의 변동성에 따른 확률분포의 매개변수는 Monte Carlo 시뮬레이션을 통하여 산정하였으며, 간편한 적용을 위하여 이에 대한 회귀식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.267-274
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• 2021

말뚝의 허용횡방향지지력을 결정하는 방법으로는 지반반력법과 극한횡방향지지력에 근거한 방법이 많이 쓰이고 있는데 설계시 지반반력법에 근거한 방법만을 적용하는 경우가 있다. 본 연구에서는 지반조건과 말뚝머리 구속조건 그리고 말뚝길이에 따른 말뚝의 허용지지력을 이들 두 가지 방법을 적용하여 구하고 상호 비교함으로써 해석에서 고려한 조건들이 말뚝의 허용횡방향지지력 결정법에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구결과에 따르면 말뚝머리 구속조건 및 말뚝길이에 상관없이 연약 점성토 지반에 설치된 말뚝의 경우 지반반력법에 의한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있었고 점성토의 비배수강도가 커짐에 따라 극한횡방향지지력을 통한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있다. 사질토 지반에 설치된 말뚝의 경우 느슨한 사질토지반에 설치된 말뚝머리 자유인 짧은말뚝의 경우를 제외하고 모든 경우에 있어 극한횡방향지지력을 통한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있다. 횡방향말뚝의 설게시 허용 횡방향변위량에 근거한 설계만으로 충분하다는 견해도 있지만 본 연구결과에 따르면 극한횡방향지지력에 근거한 허용횡방향지지력의 계산 또한 필요함을 알 수 있었다. 수평지반반력계수는 허용횡방향변위량 이내에서는 말뚝폭에 큰 영향을 받지 않음을 알 수 있었으며 실제 많이 쓰이는 말뚝폭의 범위인 20~90cm 인 경우 말뚝폭의 영향을 무시해도 될 것으로 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.73-83
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• 2006

조립토 다짐말뚝의 거동특성은 주로 말뚝의 횡방향 팽창을 억제하는 연약한 원지반의 횡방향 구속응력에 의해 지배된다. 따라서 조립토 다짐말뚝의 지반 보강 능력은 원지반의 비배수 전단강도가 $15{\sim}50kPa$ 정도인 경우에 가장 효과적인 것으로 알려지고 있으며, 보다 연약한 지반에서는 구속압력이 충분하게 발휘되지 않으므로 적용성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 연약지반에 대한 조립토 다짐말뚝의 적용성 확대를 위해 등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝 공법을 제안하였으며, 등입도 투수성 콘크리트와 쇄석 및 연약 점성토로 구성된 복합 공시체의 대형삼축압축시험을 통해 제안된 공법의 효율성을 입증하였다. 또한 본 연구에서는 제안된 공법의 실무 적용성 확보를 위해 침하량 산정기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 산정기법의 검증을 위한 목적으로 3차원 유한요소해석을 실시하여 해석결과로 분석된 말뚝의 침하량과 제안식에 의해 산출된 침하량을 상호 비교 분석하였다. 추가적으로 본 연구에서는 다양한 변수분석을 수행하여 설계변수의 영향정도를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.71-79
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• 2010

설계지반정수의 합리적인 결정과 확률론적 방법에 의한 지반구조물의 설계를 위해서는 지반정수의 변동계수에 대한 신뢰성 있는 추정이 필요하다. 본 논문에서는 인천 송도지역의 지반조사자료를 이용하여 Three-Sigma Rule 및 통계적인 방법과 같은 표준편차 추정방법의 적용성을 평가해 보았다. 무작위성을 보이는 지반 물성값 중, 변동성이 작은 ${\gamma}_t$, ${\gamma}_b$, $e_0$는 $N_o=6$을, 상대적으로 변동성이 큰 $C_{\alpha}/C_c$, $C_c(1+e_0)$, $c_v$, $k_v$의 경우 $N_{\sigma}$=4.2~5.3을 사용하여 Three-Sigma Rule을 적용하면 통계학적 방법과 유사한 결과를 얻는 것이 관찰되었다. 또한 깊이에 따라 경향성을 보이는 비배수전 단강도는 약 40%의 변동계수를 보이는 것으로 관찰되었으며 $N_{\sigma}$=4를 사용하면 Three-Sigma Rule로 얻는 것으로 나타났다. 본 논문에서 추정한 변동계수를 이용하여 지반정수의 신뢰구간, 특성값을 결정할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.93-100
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• 2006

연직배수공법이 적용된 연약지반 상 성토 시 발생할 수 있는 지반의 측방유동에 대한 평가기법을 마련하기 위하여, 세 개 현장의 56개 지점에서 수행한 현장계측 자료를 분석하였다. 계측결과 분석을 통해 지반의 측방유동 가능성에 대한 평가 방안이 마련되었다. 무처리 연약지반에 대하여 Marche & Chapuis(1974)가 제안한 무차원계수 R을 연직배수 공법으로 개량된 연약지반에 적용하기 위해서는 성토체 선단부 직하의 최대지중수평변위를 활용하는 것이 바람직하고, 연약지반 두께와 성토폭의 비(H/B)가 $0.05 {\sim}1.15$인 경우, 사면안전율이 $1.2{\sim}1.4$이면 지반의 측방변위량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 최대로 성토할 수 있는 높이와 비배수전단강도의 관계를 나타낸 Tschebotarioff(1973)의 방법을 이용하면, 연약지반의 측방유동 가능성을 간편하게 평가할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6C호
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• pp.321-329
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• 2008

본 연구에서는 전통적인 압밀촉진공법의 단점을 보완하기 위한 방법으로 석션보드드레인 공법을 제안하고, 본 공법의 개량특성을 파악하기 위해, 배수재 종류 및 단계 진공압 조건에 따른 일련의 Column 실험을 실시하였다. 이때 실험 간 발생되는 침하량과 실험 종료 후 발생된 함수비 저감효과 및 강도증진효과를 파악하고, 개량 기간에 따른 압밀도를 파악하여 각 조건에 따른 최적의 석션보드드레인 공법 영향인자를 산정하고자 하였다. 각 배수재(포켓식 성곽형, 코일형, 하모니카 형, 원형 및 열융착식 성곽형배수재) 종류에 따른 개량 효과를 파악하기 위한 실험 결과, Core 형상(원형, 판형)과 필터의 Core 부착 여부(포켓식, 열융착식)에 의해 열융착식 성곽형 배수재와 포켓식 원형배수재의 배수효율이 다른 배수재의 경우 보다 좋게 나타났다. 단계석션압 조건 실험의 경우 최종 단계석션압인 $-0.8\;kg/cm^2$으로의 기간이 짧을수록 개량도가 크게 나타났다. 또한 각 석션압 단계 별 압밀도-적용기간 곡선 상의 변곡점을 이용하여 압밀효과를 극대화 시킬 수 있는 적용기간을 산정할 수 있었다.