• Geomechanics and Engineering
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• 제22권5호
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• pp.449-460
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• 2020

The double-lane arrangement model is frequently used in underground coal mines because it is beneficial to improve the mining efficiency of the working face. When the double-lane arrangement is used, the service time of the reserved roadway increases by twice, which causes several difficulties for the maintenance of the roadway. Given the severe non-uniform deformation of the reserved roadway in the Buertai Coal Mine, the stress distribution law in the mining area, the failure characteristics of roadway and the control effect of support resistance (SR) were systematically studied through on-site monitoring, FLAC 3D numerical simulation, mechanical model analysis. The research shows that the deformation and failure of the reserved roadway mainly manifested as asymmetrical roof sag and floor heave in the region behind the working face, and the roof dripping phenomenon occurred in the severe roof sag area. After the coal is mined out, the stress adjustment around goaf will happen to some extent. For example, the magnitude, direction, and confining pressure ratio of the principal stress at different positions will change. Under the influence of high-stress rotation, the plastic zone of the weak surrounding rock is expanded asymmetrically, which finally leads to the asymmetric failure of roadway. The existing roadway support has a limited effect on the control of the stress field and plastic zone, i.e., the anchor cable reinforcement cannot fully control the roadway deformation under given conditions. Based on obtained results, using roadway grouting and advanced hydraulic support during the secondary mining of the panel 22205 is proposed to ensure roadway safety. This study provides a reference for the stability control of roadway with similar geological conditions.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.83-101
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• 2021

고밀도 폴리 우레탄 공법은 주입 물질의 순간 팽창압을 이용하여 연약지반의 불안정한 지반의 안정화를 위해 적용되며 내구성이 매우 탁월한 친환경 공법이다. 순간 팽창압에 의해 연약지반 보강 및 복원, 차수공사가 가능하다. 본 주입공법의 경우 작업시간이 매우 짧고 신속하여 열악한 환경에서도 타 공법보다 접급성과 작업성이 매우 탁월하다. 따라서 본 연구에서는 고밀도 폴리 우레탄이 지반 내에서 작용하는 물리·역학적 특성을 검증하고자 하였다. 먼저, 주입재료의 강도정수 및 물성값을 확인하기 위하여 일축압축강도시험, 직접전단시험, 토압시험 등을 수행하였고 환경적인 문제에 대한 부분을 확인하고자 투수시험 및 토양환경안정성 시험을 수행하였다. 실험결과, 조밀한 사질토와 단단한 점성토를 대상으로 비교하였을 때, 내부마찰각은 약 2배, 점착력은 약 2.5~3.5배 이상 높은 것으로 확인되었고, 투수계수 또한 1.0 × 10-5의 범위 이내를 만족하며, 기존 그라우팅 공법과 비교하였을 때 현저히 낮은 투수계수를 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.151-165
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• 2019

본 연구에서는 저유동성 몰탈 채움을 통한 기존 항만 구조물의 내진성능 향상을 위해 시공 위치에 따라 4가지(자중증가, 활동력 감소 등) 보강방안을 제시하였으며, 이론적 방법 및 수치해석적 방법으로 보강 시 효과(안정성, 시공성, 경제성)를 분석하여 최적 방안을 제시하였다. 본 연구 결과 인공지진파를 적용한 동적 시간이력해석을 수행한 결과 보강 후 수평변위는 보강 전 수평변위에 비해 감소하였으나 보강 방안별 지진시 변위 억제 효과는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 강도감소법과 한계평형해석법을 적용하여 원호활동 파괴특성을 검토한 결과 수동말뚝 형태의 개량 방안이 다른 보강방법에 비해 안전성이 높은 것으로 평가되었다. 이는 보강체로 인해 활동 파괴면의 전단강도가 증가하였기 때문이다. 또한, 시공성 및 경제성을 분석한 결과 토압 저감형태(Type 02)와 수동말뚝 형태(Type 03)가 우수한 것으로 나타났다. 다만, 수동말뚝 형태의 경우, 설계법 적용 사례가 미미하고, 지반 조건에 따라 시공이 불가하거나 경제성이 급격히 저감되는 등 여러 가지 제약조건을 가지고 있어 적용시 주의가 요구된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.151-158
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• 2009

1990년대 초 쏘일네일링 공법이 국내에 처음 도입된 이후 쏘일네일링 공법은 사면안정 및 지반굴착의 보강공법으로 널리쓰이고 있으며, 쏘일네일링 공법의 적용이 확대됨에 따라 초기의 쏘일네일링 공법에 대한 여러 가지 개선된 쏘일네일링 공법도 발달하였다. 최근에 많이 쓰이는 쏘일네일 공법들은 크게 그라우트에 대한 개선 공법과 쏘일네일 자체에 대한 개선 공법으로 분류된다. 그라우트에 대한 개선공법으로는 대표적으로 가압그라우팅 공법을 들 수 있으며, 쏘일네일 자체에 대한 개선공법으로는 자천공 쏘일네일 공법, 제거식 쏘일네일 공법 등과 더불어 본 연구의 대상이 되는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일링 공법이 있다. 본 논문에서는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일 공법에 대한 연구로 일반적인 쏘일네일 공법과의 비교 연구를 수행하였다. 연구순서로는 먼저 사면안정에 대하여 한계평형 해석을 이용한 안전율 비교를 하였고, 다음으로 연직 굴착에 대하여 연속체 해석을 통한 변위에 대한 비교를 하였다. 연구결과 쏘일네일을 상향으로 설치할 경우 한계평형 해석에서의 안전율은 상당량이 감소하였고, 수평변위에 대한 연구결과에서는 큰 차이가 없었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권7호
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• pp.5-16
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• 2017

쏘일 네일링 공법은 비탈면 안정을 위해 네일의 인발 및 전단저항력을 이용하여 비탈면을 보강하는 가장 일반적인 공법이다. 국내의 쏘일 네일링 설계법은 인발저항만을 고려하고 전단저항에 대한 고려가 충분히 이루어지고 있지 않다. 네일의 경우 인장응력에 의한 효과가 지배적이나 원호파괴가 일어나는 비탈면의 경우 전단응력까지 고려하여 설계하는 것이 바람직하다. 최근 지반분야에서 네일의 전단저항 효과에 관한 연구들도 진행되고 있다. 하지만 아직까지는 쏘일 네일링의 전단보강 효과에 관한 연구는 많이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 대부분이 네일의 재료, 형상, 시공방법 등의 개선을 통한 인발저항 증대에 관한 연구이다. 따라서 쏘일 네일링의 전단저항에 대한 연구 및 전단력을 증대시킬 수 있는 새로운 공법개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이형철근 외측에 패커를 설치한 후 가압식 그라우팅을 통해 돌기를 형성함으로써 전단저항력을 증대시킬 수 있는 새로운 쏘일 네일링 공법에 대하여 대형전단시험 및 한계평형해석을 수행하였다. 연구결과 돌기네일의 전단저항력은 일반네일에 비해 향상되였으며, 강도정수가 큰 지반에 적용하였을 때 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.401-412
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• 2016

고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.53-61
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• 2012

본 연구에서는 복합형 지지방식으로 개발된 MC앵커에 대한 연구를 수행하였다. MC앵커는 선단 정착장치가 확장되어 천공된 공벽에 지압력이 발휘됨에 따라 인발력 증대와 그라우팅이 제대로 이루어지지 않을 경우에도 앵커체가 지반에서 탈락하지 않는 특성이 있다. 또한, 앵커강선과 더불어 보강철근을 삽입하여 인장손실을 감소시키는 동시에 시공성을 높이고 앵커강선의 손실이 발생하였을 때 네일의 역할을 기대할 수 있어 장기적인 안정성 향상을 꾀할 수 있다. 그러나, MC앵커와 같은 복합형 앵커는 마찰형 앵커와 지지구조가 다르기 때문에 지반과 그라우트의 마찰력에 의한 인발력 산정방식은 적합하지 않다. 특히, 국내의 경우에는 복합형 앵커에 대하여 지반특성을 고려한 설계법이 명확하게 정립되어 있지 않아 복합형 앵커의 인발력이 과소 또는 과대 평가되는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 복합형 앵커의 일종인 MC앵커의 특성을 평가하기 위하여 강도변화가 심한 셰일지반을 대상으로 총 9개소에서 시험앵커를 시공하여 인발, 인장 및 장기변위를 측정하였다. 또한, 시험결과를 일반 마찰형 앵커의 경우와 비교, 분석하여 MC앵커의 거동 특성을 평가하였으며, 시험결과 셰일층에서 MC앵커는 일반 마찰형 앵커에 비해 인발력 증대효과를 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.307-323
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• 2003

본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 C.G.S공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하였으며, 그 결과를 이용하여 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건을 고려한 시공관리기준을 정하여 본 시공을 실시하였다. 본 시공과정 중에는 지반개량 효과를 파악하기 위하여 C.G.S개량 전, 후 현장지반조사 및 이에 따른 실내토질시험, 계측관리 등을 수행하였다. 현장 조사시험에 의한 강도특성 확인결과 C.G.S주입 주변지반은 개량전과 비교하여 전반적으로 지반강도가 증가되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 계측관리 및 압밀특성을 분석한 결과 주변지반의 압밀특성이 개선되었음을 확인할 수 있었으며, 특히 C.G.S주입재의 압축강도시험 결과 주변지반에 비해 강성이 매우 큰 C.G.S주입에 따른 복합지반효과를 통해 지지력 증대효과 및 응력분담으로 장래침하량을 억제할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 연약점성토 지반에서 C.G.S주입시공에 의한 침하억제효과로부터 공법의 적용성이 매우 양호한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.5-12
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• 2024

현재 저수지 제체의 차수성 및 안전성 확보를 위해 약액을 저압으로 주입하여 제체 손상을 최소화하는 그라우팅 공법이 보편적으로 사용되고 있으나, 내구성 확보와 체계적인 고화재의 배합비 결정방법이 정립되어 있지 않은 문제들이 있다. 본 연구에서는 원지반과 고화재를 다양한 중량비율로 교반·혼합하였을 경우 혼합체의 투수계수와 강도를 실내시험을 통해 확인하였으며, 시험결과들의 분석을 통해 최적 배합비를 제안하였다. 실내실험을 위한 공시체는 고화재의 배합량을 고려하여 제작하였다. 투수시험용 공시체는 사질토와 점성토 별 고화재 배합량 1.5kN/m³에 대해 제작하였으며, 투수시험 결과 차수 성능이 확보되어 각종 설계기준을 만족하는 것을 확인하였다. 강도시험을 위한 공시체는 점성토의 경우 5가지, 사질토는 3가지 배합비로 각각 3개 총 24개의 시편을 제작하였으며, 시험 결과 사질토와 점성토 모두 배합량 2.0kN/m³ 이하에서는 일축압축강도가 재령일이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 나타냈다. 따라서 현장에 적용되는 최적의 배합비는 고화재 배합량을 1.5kN/m³ 및 2.0kN/m³으로 결정하였다. 또한 현재 운영 중인 노후 저수지 개보수사업 설계사례를 대상으로 실험성과를 반영한 수치해석을 실시한 결과 저수지 제체의 차수 및 안전성 증대 효과를 확인하였다.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구에서는 기존의 H-Pile+토류판 또는 H-Pile+토류판+차수그라우팅 공법의 안정성, 시공성 및 경제성을 개선하기 위해 H-Pile에 Plastic Sheet Pile(P.S.P)과 연성벽체인 P.S.P의 간격유지 및 보강기능을 위한 간격재(각형강관)를 결합한 토류벽체 System인 HCS공법을 개발하고, HCS공법을 구성하는 각 부재의 거동을 3차원 유한요소해석에 의해 규명하는 연구이다. HCS공법의 거동을 수치해석적으로 규명하기 위해 Plastic Sheet Pile 규격 3종류, H-Pile 규격 2종류 및 설치간격 3종류, 간격재 규격 1종류 및 설치간격 4종류에 대해 광범위한 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 수치해석결과 $P.S.P-460{\times}131.5{\times}7t$ (PS7)와 H-Pile $250{\times}250{\times}9{\times}14$ (H250), $P.S.P473{\times}133.5{\times}9t$ (PS9)와 H-Pile $300{\times}200{\times}9{\times}14$ (H300)의 조합에서 상대적으로 유사한 응력비(=발생응력/허용응력)를 갖는 것으로 검토되어 이 제품의 조합이 경제적인 것으로 확인되었으며, P.S.P+H-Pile+간격재 복합체의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위와 상부지반의 연직변위가 감소하였다. 특히, H-Pile과 P.S.P의 강성차이로 인한 Arching 현상으로 P.S.P의 토압의 상당부분이 H-Pile로 응력(토압) 전이가 발생하여 P.S.P의 응력 및 변위는 미소하게 나타났다. 본 연구를 통하여 HCS공법을 구성하는 각각의 부재들의 거동을 확인할 수 있었으며, 확인된 연구결과를 통해 향후 HCS공법을 합리적이고 안정하며 경제적으로 적용하는 데 활용 가능하리라 판단된다.