• 대한토목학회논문집
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• 제28권6C호
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• pp.359-366
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• 2008

말뚝의 하중전이거동 및 변형특성 해석을 위해 하중전이함수법이 널리 사용된다. 본 연구에서는 말뚝-지반의 상효작용 즉, 지반의 연속성을 고려한 하중전이해석에 고찰하였으며, Mindlin 해를 이용하여 이를 고려함으로써 말뚝의 실제 거동에 보다 부합되도록 수정된 하중전이 해석방법을 제안하였다. 이를 통해 말뚝-지반 상호작용의 영향인자인 말뚝직경-지반계수의 비$(D/E_s)$과 주면마찰력-재하하중의 비$(R_s/Q)$를 고려할 수 있었다. 제안된 하중전이함수법의 타당성을 검증하기 위하여 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 제안된 해석방법은 암반 근입 현장타설말뚝의 하중-침하 거동 및 하중전이특성을 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권6호
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• pp.503-511
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• 2020

This study evaluated the side resistance of drilled shafts socketed into rock sections. Commonly used analysis methods for side resistance of piles in rocks are examined by utilizing a large number of load test data. The analysis of the unit side resistance of pile foundations embedded into rock sections is based on an empirical coefficient (α) and the uniaxial compressive strength (q_u) or its root (${\sqrt{q_u}}$). The Davisson criterion was used to interpret the resistance capacity from the load test results to acquire the computed relationships. The α-${\sqrt{q_u}}$ relationship is proven to be reliable in the prediction of friction resistance. This study further analyzed the relationship by including the effect of rock quality designation (RQD) on the results. Analysis results showed that the analysis model of α-${\sqrt{q_u}}$-RQD provided better prediction and reliability considering the RQD classification. Based on these analyses, the side resistance of drilled shafts socked into rocks is provided with statistical data to support the analysis.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.237-246
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• 2003

항타말뚝은 진동과 소음같은 환경적인 문제점이 있다. 특히 대상 토질이 자갈, 호박돌, 풍화암으로 구성되어있다면 항타말뚝의 적용은 불가능하기 때문에 우리나라에서는 현장말뚝의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 일반적으로 이론적인 공식에 의한 현장타설말뚝의 지지력은 과소하게 산정되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 국내외 지지력 산정식과 현장시험을 통한 실측데이터를 비교하기위해 광안대로와 수영 3호교의 암반에 근입된 현장 타설말뚝에 대한 정재하시험을 수행하였으며, 현장타설말뚝의 주변마찰력을 측정하기 위하여 변위계를 설치하였다. 현장시험을 통한 현장타설말뚝의 거동은 반복하중 재하시 완전한 탄성거동을 보였으므로 이는 실제말뚝의 극한지지력에 도달하지 못하였음을 입증한다. 이때 측정된 말뚝의 지지력이 이론식에 의하여 산정된 지지력보다 크게 산정되었다. 또한 실험에서 측정된 결과에 의하면 현장타설말뚝의 주된 지지력이 선단지지력이 아닌 주변마찰저항에 의한 것이라는 것을 보였다. 그리고 이와같은 결과에 의거하여 현장타설말뚝의 설계에 대한 몇가지 제안들을 도출하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.115-124
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• 2004

사공과 백(2003)에 의하면 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력은 암반의 상태, 종류, 일축압축강도, 구속압 등으로부터 영향을 받는 것으로 알려졌다. 또한 그들이 제안한 Hoek-Brown 공식을 변형한 암반근입부의 단위주면 마찰력 산정공식은 적절한 단위주면마찰력 값을 산정하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서는 기존의 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력 산정에 있어 말뚝의 크기효과를 고려하는 방법을 제안하였으며, 말뚝의 크기효과로 인한 단위주면마찰력의 영향을 조사하였다. 본 논문에서 제안하는 방법은 기존의 Hoek-Brown 공식을 변형한 식에 경험적인 암석의 일축압축강도에 대한 크기효과를 나타내는 식을 대입하여 결정되었다. 또한, 기존 논문에 보고된 말뚝재하실험 결과 중 12개의 실측치와 말뚝의 크기효과를 고려한 식을 통하여 계산된 단위주면마찰력의 예측치를 비교하였다. 비록 충분치 않은 지반조건이 기술되어 있는 상황이지만, 본 연구에서 제안하는 크기효과를 고려한 단위주면마찰력의 산정공식은 실측치와 근사한 결과를 보였다. 또한, 지반의 지질강도정수(GSI), 구속압, 일축압축강도, 말뚝의 직경에 대한 매개변수실험 결과 일축압축강도가 주면마찰력에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 말뚝의 크기는 상대적으로 그에 비해 적은 것으로 나타났으나 말뚝의 크기효과는 암반의 상태가 양호할수록 더욱 큰 것으로 관측되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1245-1250
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• 2006

The rapid growth of the economy recently gas led to increasing social needs for large scaled structures, such as high-rise buildings and long span bridges. In building these large-scaled structures the trend has been to construct foundations beating on or in rock masses in order to ensure stability and serviceability of the structure under several significant loads. However. when designing the drilled shaft foundation socketed in rock masses in Korea, the bearing capacity for the pier used to be determined by using the empirical expression, which depends on the compressive strength of the rock, or presumable bearing capacity recommended on foreign references or manuals. In this study, numerical analyses are used to trace rock-socketed pile behavior and are made alike with pile load test result in field. The result of this numerical analyses study have shown that following factors have a significant influence on the load capacity and settlement of the pier. Significant influence first factor of the geometry of the socket as defined by the length to diameter ratio. Second factor of the modulus of the rock both around the socket and below the base. third factor of the condition of the end of the pier with respect to the removal of drill cuttings and other loose material from the bottom of the socket.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.395-406
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• 2006

상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.205-212
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• 2008

본 연구에서는 암반의 풍화상태가 암반에 근입된 현장타설콘크리트 말뚝의 주면지지력에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 총 4부지의 풍화된 화강암/편마암 지역에 시공된 현장타설말뚝 14본(직경 400~1500 mm)에 대한 축방향 정재하시험 및 하중전이 계측결과, 그리고 대상암반에 대한 엄밀한 지반조사 결과를 포함하는 데이터베이스를 구축하고, 암반 주면부의 거동과 암반물성치의 상관관계를 분석하였다. 풍화암/연암에 근입된 대상말뚝의 경우 주면지지력과 신선암편의 일축압축강도와의 상관관계 분석 결과 일관적인 상관성을 찾을 수 없었다. 그러나 Hoek-Brown 파괴규준을 이용해 추정한 암반강도는 주면지지력과 좋은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 암반의 풍화 및 절리상태를 대변한다고 판단되는 암반물성치(e.g. $E_m$, $E_{ur}$, $p_{lm}$, RMR, RQD, j)들과 주면지지력의 상관성 분석을 통해 얻은 최적회귀곡선의 상관계수 또한 대부분의 경우 0.75 이상으로 좋은 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구의 결과를 이용하여 기존의 주면지지력 추정방법의 풍화암/연암에의 적용성을 재하시험결과와의 비교를 통해 고찰하였다. 암반상태를 고려한 기존의 주면지지력 추정방법은 각각 암체계수(j) 0.15 이상, RQD 60 이상의 비교적 상태가 양호한 암반에 대해서만 제안되어 있으므로, 암체계수 0.15 이하, RQD 0~50인 연암 및 풍화암에 대한 본 연구의 결과를 이용하여 암반상태가 불량한 암반까지 이들 방법의 적용성을 보완 및 확장하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.101-111
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• 2006

현장타설말뚝은 상부의 연약층을 관통하여 하부의 강한 암반층 상부에 거치시키는 경우, 말뚝은 선단지지말뚝으로 간주되며, 최소단면에서 말뚝에 발생하는 응력이나 실제 요구되는 설계기준에 따라서 작용하중은 결정된다. 연약하거나 풍화된 암반의 일정 깊이까지 현장타설말뚝을 설치하는 경우, 선단지지력과 주면저항력에 의해 지지력이 발현된다. 선단지지력 성분은 말뚝의 극한지지력에서 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해 훨씬 작은 말뚝 침하시 발현된다. 또한, 선단지지력은 근입부 바닥에 잔존하는 슬라임에 의해 영향을 받는다. 따라서, 근입부에 슬라임을 얼마나 잘 확인하는가와 시공법에 따라 선단지지력의 신뢰도는 결정되게 된다. 이것은 실제로 매우 어렵고 고가이며, 깊은 근입부에서는 더욱 심각하다. 따라서 이들 요소들로 인해서 작용하중하에서 말뚝의 거동은 주면저항력에 의해 지배되게 된다. 따라서 현장타설말뚝의 거동예측을 위한 연구는 주로 주면저항력 발현기구에 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 말뚝 두부에서의 하중 조건을 변화시켜가며 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동 차이를 분석하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 또한, 거칠기 요소의 모델링 유무에 따른 주면부 거동 특성도 조사하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.187-196
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• 2005

풍화 및 절리가 발달한 암반에 근입된 말뚝의 허용지지력 결정에는 침하량이 매우 중요한 인자가 되며, 설계단계에서 말뚝두부의 침하량을 예측하기 위해서는 말뚝의 하중전이기구에 대한 이해가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 풍화된 암반에 근입된 현장타설말뚝의 하중전이기구에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 직경 1m의 총 5본의 현장 타설말뚝을 풍화된 편마암 부지에 시공하구 재하시험 및 하중전이 계측을 수행하여 말뚝의 축방향 지지거동을 분석하였다. 암반상태를 정량적으로 파악하기 위하여 재하시험 부지의 암반에 대한 엄밀한 현장/실내시험을 수행하고, 이를 토대로 암반상태가 말뚝의 하중전이기구에 미치는 영향을 분석하였다. 하중전이 계측을 통해 얻은 주면하중전이 (f-w) 곡선은 풍화상태가 상대적으로 양호한(MW) 연암의 경우, 수 mm의 변위에서 항복에 도달하며, 이후 변위에 따른 지지하중의 증가율이 급격히 둔화되는 경향을 보였다. 반면 풍화암/풍화토에 근입된 말뚝의 f-w 곡선은 뚜렷한 항복점을 보이지 않으며, 상대적으로 큰(>15m) 변위까지 주면하중이 쌍곡선 형태로 증가하였다. 선단하중전이(q-w) 곡선은 암반상태에 관계없이 선단변위 (q-w)까지는 선형적인 거동을 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.489-498
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• 2005

In this study, the shaft resistance of drilled shafts socketed into weathered-and soft-rocks was examined by the constant normal stiffness(CNS) test. Large scale model tests were performed for different unconfined compressive strength, socket roughness, initial normal stress, and normal stiffness for identifying shear load transfer characteristics. Through comparisons with previous studies, it is found that the results by the present approach is good agreement with the general trend observed by existing empirical and analytical results.