• Geomechanics and Engineering
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• 제13권2호
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• pp.333-352
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• 2017

A comparison study is made between the dynamic properties of an argillaceous siltstone and its grouting-reinforced body. The purpose is to investigate how grout injection can help repair broken soft rocks. A slightly weathered argillaceous siltstone is selected, and part of the siltstone is mechanically crushed and cemented with Portland cement to simulate the grouting-reinforced body. Core specimens with the size of $50mm{\times}38mm$ are prepared from the original rock and the grouting-reinforced body. Impact tests on these samples are then carried out using a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) apparatus. Failure patterns are analyzed and geotechnical parameters of the specimens are estimated. Based on the experimental results, for the grouting-reinforced body, its shock resistance is poorer than that of the original rock, and most cracks happen in the cementation boundaries between the cement mortar and the original rock particles. It was observed that the grouting-reinforced body ends up with more fragmented residues, most of them have larger fractal dimensions, and its dynamic strength is generally lower. The mass ratio of broken rocks to cement has a significant effect on its dynamic properties and there is an optimal ratio that the maximum dynamic peak strength can be achieved. The dynamic strain-softening behavior of the grouting-reinforced body is more significant compared with that of the original rock. Both the time dependent damage model and the modified overstress damage model are equally applicable to the original rock, but the former performs much better compared with the latter for the grouting-reinforced body. In addition, it was also shown that water content and impact velocity both have significant effect on dynamic properties of the original rock and its grouting-reinforced body. Higher water content leads to more small broken rock pieces, larger fractal dimensions, lower dynamic peak strength and smaller elastic modulus. However, the water content plays a minor role in fractal dimensions when the impact velocity is beyond a certain value. Higher impact loading rate leads to higher degree of fragmentation and larger fractal dimensions both in argillaceous siltstone and its grouting-reinforced body. These results provide a sound basis for the quantitative evaluation on how cement grouting can contribute to the repair of broken soft rocks.

• Geomechanics and Engineering
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• 재33권6호
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• pp.553-565
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• 2023

As the structure of broken rock mass is complex, with obvious discontinuity and anisotropy, it is generally necessary to reinforce broken rock mass using grouting in underground construction. The purpose of this study is to experimentally investigate the mechanical properties of broken rock mass after grouting reinforcement with consideration of the characteristics of broken rock mass (i.e., degree of fragmentation and shape) and a range of reinforcement methods such as relative strength ratio between the broken rock mass and cement-based grout stone body (λ), and volumetric block proportion (VBP) representing the volumetric ratio of broken rock mass and the overall cement grout-broken rock mass mixture after the reinforcement. The experimental results show that the strength and deformation of the reinforced broken rock mass is largely determined by relative strength ratio (λ) and VBP. In addition, the enhancement in compressive strength by grouting is more obvious for broken rock mass with spherical shape under a relatively high strength ratio (e.g., λ=2.0), whereas the shape of rock mass has little influence when the strength ratio is low (e.g., λ=0.1). Importantly, the results indicate that columnar splitting failure and inclined shear failure are two typical failure modes of broken rock mass with grouting reinforcement.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.181-186
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• 2022

댐체 구조물 사면부(RIM부)는 본체와 원지반이 접속하는 매우 중요한 접촉부(interface) 이다. 일반적으로 댐 구조물 사면부 지반보강을 위한 그라우팅 설계시 제한된 자료(시추공, 지질도 등)를 이용하여 계획하기 때문에 사면부 RIM 그라우팅 대상 원지반 특성을 정확하게 고려하여 설계하기는 매우 어려운 실정이다. 또한, 실제 차수성이 확보된 원지반에 설계시 계획된 그라우팅 물량을 천공 주입할 경우에는 차수성이 확보된 원지반이 교란되어 차수효과를 오히려 저해할 가능성도 있다. 이를 극복하기 위해서는 구조물 사면부(RIM) 그라우팅 수행 전에 지질여건을 우선적으로 고려하고 현장수리시험을 통하여 원지반에 대한 최적의 그라우팅을 실시여부를 결정하는 것이 기초처리 대상 지반의 차수성 확보에 매우 적합하다고 판단된다. 본 논문에 적용된 RIM부 그라우팅 판단여부를 결정하기 위하여 대상 구간의 사면구간 암반에 대하여, 파일럿 홀(Pilot hole) 수압시험 수행 분석결과 1 Lugeon 이하의 차수성을 나타내며, 시멘트 주입량 역시 1 kg/m 이하의 주입결과를 나타낸다. 이때는 그라우팅을 실시하는 것이 오히려 역효과가 난다고 판단된다. 이 시험결과 수치는 사면 절취시 육안관찰과 지질도 작성결과를 이용하여 분석할 때 댐 설계 기준인 1 Lugeon 이하의 경우가 되어, 괴상(Massive)의 차수성이 어느 정도 확보된 암반으로 평가할 수 있다. 따라서 댐체 구조물 사면부에 RIM 그라우팅의 실시 결정기준은 암반상태에서 1 Lugeon 차수성이고, 시멘트 주입량 역시 1 kg/m을 기준으로 하여 RIM 그라우팅 실시여부를 결정하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권9호
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• pp.4223-4238
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• 2011

최근 환경에 대한 관심이 증대되면서 지반보강 재료의 친환경성이 강조되며, 이에 따라 각종 지반주입 재료가 개발되고 있으나 건설현장에서는 대부분 물유리계 재료가 활용되고 있다. 또한 최근 선진국에서는 물유리계 지반 주입재의 단점인 내구성 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 공법을 개발하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기존 그라우트 재료의 문제점을 향상시키기 위하여 친환경적인 무기계 가소성그라우팅 재료에 대한 실내 시험을 통해 그라우팅 재료의 공학적 특성을 파악하고자 하였다. 실내시험에서는 그라우팅 재료의 사용량에 따른 점성, 가소성, 압축강도 및 환경영향평가에 대한 검토를 수행하여 최적 배합에 대한 범위를 설정하고, 설정된 배합의 현장적용을 통해 기존의 그라우팅 재료보다 경제적, 공학적으로 우수한 그라우트 재료에 대하여 평가하고자 한다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.128-131
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• 2001

The purpose of this study is to investigate the application of Column Jet Method(CJM) as countermeasure against settlement and slope sliding of existing marine structure due to embankment load behind reclaimed revetment. CJM is to make high-strengthened body by compacting and grouting cement mortar after forming artificial space in the ground with ground relaxition machine or high pressure water jetting. Before the ground was reinforced by CJM, the result of slope stability analysis was not satisfy the allowable safe ratio, but after the ground was reinforced by CJM, the stability of slope was over the allowable safe ratio and stable, Therefor, the application of CJM to restraint settlement and sliding of marine structure was very satisfactory.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.453-467
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• 2012

공간이 한정된 도심지에서 인구가 밀집되는 가운데 도심의 복합지하공간에 대한 개발은 날로 늘어나고 있다. 이러한 가운데 홍수피해의 90% 이상이 도심지 홍수피해라고 할 만큼 도심지의 수재해에 대한 대비가 필요한 실정이다. 이러한 요구에 따라 도심지 복합지하공간 하부에 지하저류공동 시설물을 시공하여 도심지 홍수피해 시 복합지하공간에 대한 안정성을 확보하고자 한다. 지하저류공동에서 저장된 빗물을 원활히 제어하기 위해서는 한 개의 공동보다 다수의 저류공동 시설로 설계하는 것이 유리하다. 다수의 저류공동으로 시공을 할 경우 공동과 공동 사이의 필라 구조물에 상부의 하중이 집중되기 때문에 필라 구조물에서 안정성 확보 방안이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 필라부의 안정성을 확보하기 위한 필라부 보강공법을 개발하였다. 필라부 보강공법은 철근과 PC강연선으로 구성된 보강재를 필라부에 삽입한 후 가압 그라우팅을 하고, 프리스트레스를 가하는 공법이다. 따라서 기존의 프리케스트 콘트리트 구조물로 필라부를 보강하는 것과 달리 원지반을 직접 보강하는 공법으로 원지반의 강도를 최대한 활용할 수 있다는 장점이 있다. 먼저, 가압 그라우팅을 하였을 경우 지반 보강효과뿐만 아니라 필라부에 가해지는 상부의 하중을 경감시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 프리스트레스를 가하게 되면 필라부에 내압을 가하는 효과로 인하여 지반강도를 증가시키는 역할을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 보강효과를 통해서 필라부 주변지반의 거동이 어떻게 변화할 것인지를 판단하고자 한다. 먼저, 수치해석을 통해서 각 시공단계별 필라부 지반의 응력 변화 양상을 판단하였다. 이를 통해서 가압 그라우팅과 프리스트레스에 의한 효과를 검증할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권7호
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• pp.13-20
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• 2017

쏘일 네일링은 원지반의 전단강도와 네일의 인발 전단 저항력을 이용한 지반 보강 공법이다. 쏘일 네일링 공법은 주로 절취사면, 흙막이 구조물 및 옹벽 보강 등에 사용된다. 흙막이 구조물과 옹벽의 경우 네일의 인발저항만을 고려하여 설계하여도 무방하나, 비탈면의 경우 인발은 물론 전단 및 휨 저항까지 고려하여 설계하여야 한다. 하지만 인발저항만 고려한 보수적인 설계가 이루어지고 있으며, 대부분이 네일의 재료, 형상, 시공방법 등의 개선을 통한 인발저항 증대에 관한 연구이다. 실제 쏘일네일로 보강된 지반은 활동면을 중심으로 전단 휨 변형이 발생하게 된다. 상대적으로 강도가 취약한 그라우트는 파괴되고 보강재와 분리되어 지반은 마찰저항력이 급감하면서 붕괴된다. 따라서 네일과 그라우트체의 분리를 억제하면서 전단저항력을 증가시킬 수 있는 공법개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이형철근 외측에 패커를 설치한 후 가압식 그라우팅을 통해 돌기를 형성함으로써 전단저항력을 증대시킬 수 있는 새로운 쏘일 네일링 공법에 대하여 실험적 연구를 수행하였다.

• 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.