• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.491-505
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• 2023

The practical usage of underground space and demand for vehicular tunnels necessitate the construction of non-circular wide rectangular tunnels. However, constructing large tunnels in soft clayey soil conditions with no ground improvement can lead to excessive ground deformations and collapse. In recent years, in situ ground improvement techniques such as jet grouting and deep cement mixing are often utilized to perform cement-stabilisation around the tunnel boundary to prevent large deformations and failure. This paper discusses the stability characteristics and failure behaviour of a wide rectangular tunnel in cement-treated soft clays. First, the plane strain finite element model is developed and validated with the results of centrifuge model tests available in the past literature. The critical tunnel support pressures computed from the numerical study are found to be in good agreement with those of centrifuge model tests. The influence of varying strength and thickness of improved soil surround, and cover depth are studied on the stability and failure modes of a rectangular tunnel. It is observed that the failure behaviour of the tunnel in improved soil surround depends on the ratio of the strength of improved soil surround to the strength of surrounding soil, i.e., q_ui/q_us, rather than just q_ui. For low q_ui/q_us ratios,the stability increases with the cover; however, for the high strength improved soil surrounds with q_ui >> q_us, the stability decreases with the cover. The failure chart, modified stability equation, and stability chart are also proposed as preliminary design guidelines for constructing rectangular tunnels in the improved soil surrounded by soft clays.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.5-13
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• 2017

샌드심(Sand seam)은 점성토 지층속에 모래층이 층상으로 존재하는 것으로 점토가 침강 퇴적하는 과정중에 하천의 범람이나 사면활동 등에 의하여 모래 성분이 유입되어 생성된 것으로 알려져 있다. 연약지반내에 샌드심이 존재할 경우 일방향 배수에서 양방향 배수가 되기 때문에 압밀시간이 단축이 가능하다 판단되어지나, 샌드심에 대해 연구가 국내외적으로 미진하여 연약지반개량 설계 시 이를 설계에 제대로 반영 못하는 실정이다. 본 연구는 샌드심에 대한 기초연구로 얇은 모래층(샌드심)이 존재하는 점토 시료에 대해 표준압밀시험과 Rowe cell을 이용한 일정변형률시험을 수행하였다. 시험을 위해 냉동법을 이용한 특별히 고안된 샌드심 제작방법을 제시하였다. 시험 결과 샌드심이 점토지반에 존재 시 압밀계수에 영향을 줌을 알 수 있었다. 샌드심의 높이가 시료높이의 0.05배 이상이면 샌드심이 충분한 배수층 역할을 하여 간극수의 배수방향이 수평방향뿐만 아니라 수직배수가 함께 진행되어 압밀이 빠르게 진행되는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.49-54
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• 2012

연약지반 개량공사에서 최종압밀침하량은 침하관리와 준공시기를 결정하는 데 중요하다. 설계 시 점토층의 최종압밀침하량의 산정은 압축지수를 이용하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다. 압축지수는 압밀시험으로 얻어진 하중-침하 관계를 반대수좌표에 나타냈을 때 처녀압축곡선의 기울기이다. 종래에는 압밀층 전체를 한 개의 층으로 보고 최종압밀침하량을 산정해 왔으나, 압밀층을 여러 개의 층으로 분할했을 때 얻어지는 침하량의 차이를 알아보았다. 분할층 수와 상재하중의 크기가 압밀침하량에 미치는 영향에 대하여 분석한 결과는 다음과 같다. 분할층 수가 증가할수록 침하량은 증가하여 일정한 값에 수렴하며 이러한 양상은 상재하중의 크기와 무관하게 나타났다. 상재하중이 압밀층 두께에 비해 상대적으로 작을 때는 층분할효과가 매우 크게 나타났다. 보편적인 성토하중의 경우 층분할효과는 1.2-1.4 정도로 나타났으며 이 값은 최종압밀침하량 산정 시 안전율의 의미로 사용할 수 있을 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권6호
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• pp.563-573
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• 2024

In this study, various countermeasures used to mitigate tunnel deformations due to nearby multi-propped basement excavation in soft clay are explored by three-dimensional numerical analyses. Field measurements are used to calibrate the numerical model and model parameters. Since concrete slabs can constrain soil and retaining wall movements, tunnel movements reach the maximum value when soils are excavated to the formation level of basement. Deformation shapes of an existing tunnel due to adjacent basement excavation are greatly affected by relative position between tunnel and basement. When the tunnel is located above or far below the formation level of basement, it elongates downward-toward or upward-toward the basement, respectively. It is found that tunnel movements concentrate in a triangular zone with a width of 2 H_e (i.e., final excavation depth) and a depth of 1 D (i.e., tunnel diameter) above or 1 D below the formation level of basement. By increasing retaining wall thickness from 0.4 m to 0.9 m, tunnel movements decrease by up to 56.7%. Moreover, tunnel movements are reduced by up to 80.7% and 61.3%, respectively, when the entire depth and width of soil within basement are reinforced. Installation of isolation wall can greatly reduce tunnel movements due to adjacent basement excavation, especially for tunnel with a shallow burial depth. The effectiveness of isolation wall to reduce tunnel movement is negligible unless the wall reaches the level of tunnel invert.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권9호
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• pp.25-35
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• 2010

해안매립지반에서 압밀층 두께는 위치마다 상이하기 때문에 이차압축침하를 공간적으로 평가해야 한다. 이러한 이차압축침하량의 공간적인 분포가 포함하고 있는 불확실성을 합리적으로 평가하기 위해 확률론적 방법의 필요하다. 따라서 본 논문에서는 정규크리깅기법으로 추정된 압밀층의 공간적인 분포 추정결과와 지반정수들의 평균과 표준편차를 이용하여 이차압축침하량의 평균과 표준편차를 분석영역 전체에 대하여 산정하였다. 이러한 결과를 이용하여 이차압축침하량이 특정 시간에서 설계기준을 초과하는 영역을 확률론적 방법을 이용하여 평가하였으며, 허용기준을 초과하는 영역의 면적은$C_{\alpha}/(1+e_o)$의 변동계수가 크고 확률론적 설계기준 a 가 작을수록 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로 국내에서 확률론적인 설계기준이 확립될 경우에는 연약지반설계에 본 논문에서 제시한 확률론적인 방법들을 직접적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.235-247
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• 1998

다가오는 21세기 동북아의 HUB공항이 될 인천국제공항은 인천광역시의 영종도와 용유도 사이의 간석지 일대를 인근지역의 해사를 준설하여 매립함으로써 자리를 잡게 된다. 이 지역의 원지반은 연약한 점토질 실트 (ML) 또는 실트질 점토 (CL)이고, 준설매립지반은 SP-SM으로 분류되며, 입도가 불량(Cu>3)하여, 다짐이 용이하지 않을 것으로 조사결과(다짐지수=0.6~0.74)가 나타났다. 따라서, 본 지역과 같이 빈입도이고, 주 다짐대상층이 3m~5m로 분포하고 있어 준설매립토의 개량에 대하여 효과적이고 경제적인 공법을 제시하기 위하여는 시험시공이 필수적이다. 이에 국내외의 학술자료, 시공사례등의 자료를 통하여 적용가능한 4가지의 공법을 선정하여 시험시공을 실시하고, 정확한 개량효과를 확인키 위한 지반조사 및 계측을 실시하여 본 공사적용을 위한 최적 다짐공법(유압식 햄머 다짐공법)을 선정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.107-115
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• 2008

본 연구는 1차압밀 중의 크리프의 영향과 Yin이 제안한 탄-점-소성 모델에 대한 적용성을 검토하였다. 탄성모델을 이용한 일반적인 압밀이론은, 1차압밀 과정을 표현할 수 있으나 2차압밀을 표현할 수 없다. 이러한 결과는 2차압축을 표현할 수 있는 점성에 기인하며, 때로는 Ladd 등(1977)이 제안한 가정 A 및 B와 같은 스케일효과(실험실 공시체와 현장조건 사이의 점토층 두께의 차이)와 관련되어진다. 통상적으로 1차압밀 중의 크리프의 존재는 많은 연구자에 의해 확인되어졌으며, 가정 B가 잘 맞는 것으로 되어있다. 한편, 대형압밀시험을 통해 가정 A와 B의 중간적인 특성이 Aboshi(1973)에 의한 가정 C로써 제안되어졌다. 본 연구에서는 1차압밀 중의 침하-시간관계에 대한 크리프의 영향을 명백히 하기 위해, peat와 점토에 대해 분할형 압밀시험기를 이용하여 가정 B의 압밀시험을 행하였다. 그리고 Yin의 탄-점-소성 모델을 이용하여 실험결과를 해석하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 1차압밀 종료시에 분할 공시체의 압축은 과잉간극수압 소산속도의 차이에 의해 동일하지 않았다. 또한 분할형 압밀시험기에 의해 측정된 평균변형률과 Yin의 EVP 모델을 이용한 해석치는 잘 일치하였다. 그러나 과잉간극수압의 소산에 대해서는 측정치가 Yin 모델에 비해 빨리 소산되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.195-203
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• 2016

최근 경부고속철도 2단계와 호남고속철도에 적용된 콘크리트궤도는 초기 건설비는 기존 자갈궤도에 비하여 불리하나, 유지관리비용은 유리한 것으로 검토되었다. 이와 같은 이유로 콘크리트궤도는 일반철도 신설구간을 중심으로 점점 더 적용구간이 늘어나고 있는 실정이다. 그러나 콘크리트궤도의 가장 큰 문제점 중의 하나는 침하로 인한 궤도 보수와 관계된 문제이다. 궤도의 하부 노반침하 및 이로 인한 궤도 안정성 저하는 콘크리트궤도의 가장 큰 단점이고, 고속철도 설계기준에는 허용잔류침하량을 25mm로 제시하고 있다. 콘크리트궤도의 안정성을 위해서는 2차 압축침하량을 기준치 이내로 관리하여야 한다. 본 연구에서는 2차 압축침하에 대한 이론을 토대로 연약지반의 2차 압축지수 및 연약지반 층의 두께 그리고 궤도수명에 따른 2차 압축침하량을 산정하여 궤도구조 선정에 활용하도록 제시하였다. 또한 국내 연약지반의 2차 압축계수의 확률분포 특성을 분석을 통하여, 콘크리트궤도 부설이 불가능한 지역이 10% 이상 나타남을 알 수 있었다.