• Research Article

    A Study on the Frictional Resistance Chracteristics of Pressurized Soil Nailing Using Rapid Setting Cement

    초속경 시멘트를 사용한 가압식 쏘일네일링의 주입시간에 따른 마찰저항특성에 관한 연구

    Arum Lee, Eunchul Shin, Chulhee Lee, Yongkwan Rim

    이아름, 신은철, 이철희, 임용관

    Although the soil nailing method is generally used as a gravity grouting, the development and application of pressurized grouting method has recently ...

    쏘일네일링 공법은 일반적으로 중력식 그라우팅 방법으로 사용되고 있으나, 그라우팅으로 인한 공동발생 및 충진 불량 문제를 해결하고자 최근에는 가압식 쏘일네일링 공법의 개발과 적용사례가 ...

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    Although the soil nailing method is generally used as a gravity grouting, the development and application of pressurized grouting method has recently increased to address the problem of joint generation and filling due to grouting. Pressurized grouting of the soil nailing method is generally used in combination with ordinary portland cement and water. In the field, the cement is mixed with the rapid setting cement to reduce curing time because ordinary portland cement takes more than 10 days to satisfy the required strength. In this study, uniaxial compression tests and laboratory tests were carried out to confirm the efficiency of the grouting material according to the mixing ratio of rapid setting cement. The mixing ratio of 30% grouting satisfies the required strength within 7 days and satisfies the optimum gel time. As a result of the laboratory test with granite weathered soil, the reinforcing effect was confirmed to be 1.5 times as compared with the gravity type at an injection time of 10 seconds and a strain of 15%. The friction resistance increases linearly with the increase of the injection time, but it is confirmed that the friction resistance decreases due to the hydraulic fracturing effect at the injection time exceeding the limit injection pressure. Numerical analysis was performed to compare the stability of slopes not reinforced with slopes reinforced with gravity and pressurized soil nailing.


    쏘일네일링 공법은 일반적으로 중력식 그라우팅 방법으로 사용되고 있으나, 그라우팅으로 인한 공동발생 및 충진 불량 문제를 해결하고자 최근에는 가압식 쏘일네일링 공법의 개발과 적용사례가 증가하고 있다. 가압식 그라우팅은 일반적으로 포틀랜트 시멘트와 물을 혼합하여 사용하나 소요강도 발현까지 10일 이상 걸리기 때문에 초속경 시멘트를 혼합하여 사용하고 있다. 이에 이 논문에서는 가압식 그라우팅 주입시간을 고려하여 적정 겔타임이 확보되는 초속경 시멘트 혼합비 30%가 가압식 쏘일네일링을 하기에 적합하다고 판단하였다. 화강풍화토 지반을 대상으로 모형토조를 제작하여 네일체의 인발실험을 한 결과, 주입시간 10초에서는 변형률 15% 일 때의 인발력이 5.7kN으로 중력식과 비교하였을 때 약 1.5배의 보강효과가 나타났다. 압력시간을 10초, 20초, 30초, 40초의 조건으로 달리할 경우에는 주입시간 증가에 따른 마찰저항력이 선형적으로 증가하나, 한계주입압력을 넘는 수준의 주입시간에서는 수압파쇄 효과로 인해 마찰저항력이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 수치해석을 통하여 무보강 사면과 중력식, 가압식 쏘일네일링으로 보강된 사면의 안정을 비교분석 하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Slope Behavior Analysis Using the Measurement of GFRP Underground Displacement

    GFRP 록볼트 계측을 통한 사면 거동 분석

    Ji-Huan Jin, Hyun-Taek Lim, Tamang Bibek, Suk-Hyun Chang, Yong-Seong Kim

    김기환, 임현택, 타망 비벡, 장석현, 김용성

    Although many researches related to monitoring and automatic measuring devices for early warning system during slope failure have been carried out in ...

    국내・외에서 사면 붕괴 조기 경보를 위한 모니터링 및 자동측정기에 대한 많은 연구가 있지만 대부분 사면 붕괴 측정기가 사면의 표층에 설치되어 있어 ...

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    Although many researches related to monitoring and automatic measuring devices for early warning system during slope failure have been carried out in Korea and aboard, most of the researches have installed measuring devices on the slope surface, and there are only few researches about warning systems that can detect and warn before slope failure and disaster occurs. In this study, slope failure simulation experiment was performed by attaching sensors to rock bolts, and initial slope behavior characteristics during slope failure were analyzed. Also, the experiment results were compared and reviewed with varied slope conditions, i.e. shotcrete slope and natural slope, and varied material conditions, i.e. GFRP and steel rock bolt. This study can be used as a basic data in development of warning and alarm system for early evacuation through early detection and warning before slope failure occurs in steep slopes and slope failure vulnerable areas.


    국내・외에서 사면 붕괴 조기 경보를 위한 모니터링 및 자동측정기에 대한 많은 연구가 있지만 대부분 사면 붕괴 측정기가 사면의 표층에 설치되어 있어 사면의 붕괴 등 재난이 발생되기 전에 감지 및 경보가 가능한 시스템에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 록볼트에 센서를 부착하여 사면 붕괴 모의 실험을 수행하였고, 사면 붕괴 초기에 발생하는 사면 거동 특성을 분석하였다. 또한, 숏크리트를 타설한 사면과 자연사면, GFRP와 나선형 철근 록볼트를 사용하여 사면 조건 및 재료 조건에 따른 실험을 수행하고 결과를 비교・검토하였다. 본 연구는 급경사지 및 산사태 위험 지역 등 사면 붕괴 발생 전 조기 감지 및 경보를 통하여 사전에 대피할 수 있는 예・경보시스템 개발 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on the Long-term Settlement Characteristics of Thick Clay Deposits Using Field Monitoring

    대심도 연약지반의 현장계측을 이용한 장기침하거동특성 분석에 관한 연구

    Hyun-Wook Kwon, Jong-Chul Im, Ji-Gun Chang, Sang-Kyun Kang

    권현욱, 임종철, 장지건, 강상균

    Despite a number of studies on consolidation behavior that have been carried out in the Nakdong River estuary in Busan, these are ...

    대심도 연약지반을 개량하여 상부에 개설되는 도로 등 각종 시설물의 안전을 확보하기 위해서는 공용개시 후 잔류 침하량에 대한 명확한 이해를 바탕으로 한 합리적인 ...

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    Despite a number of studies on consolidation behavior that have been carried out in the Nakdong River estuary in Busan, these are focused on the prediction of final settlement during ground improvement process, and there is almost no research on the long-term settlement occurring after that. For the practical study on the long-term settlement, the field monitored settlement data that measured over 10 years in the Busan new port facilities area were used, and the final settlement and predicted time-settlement line were constituted by hyperbolic function. As a result, the measured settlements depend on the thickness of clayey soils, and the pattern were similar to each other and good agreement with the predicted time-settlement line using hyperbolic method. Also, the settlement in the lower non-improved layer occupied 62-76% of total settlement. Information about above results would be quite helpful to understand the long-term settlement behaviors as well as the non-improved layer’s settlement is more careful consideration needed at design phase.


    대심도 연약지반을 개량하여 상부에 개설되는 도로 등 각종 시설물의 안전을 확보하기 위해서는 공용개시 후 잔류 침하량에 대한 명확한 이해를 바탕으로 한 합리적인 설계관리기준의 설정과 예측 값 산정이 매우 중요하다. 그러나 지난 수십 년 동안 낙동강 하구 일원 등 대심도 연약지반상의 지반개량을 통해 조성된 부지에서는 설계단계에서 예측한 잔류 침하량을 크게 상회하는 침하가 발생하여 많은 시설물의 파손과 아울러 사회적인 논란을 야기되고 있음에도 이에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 논문에서는 공용하중 개시 이후 장기간에 걸쳐 발생하는 잔류 침하에 대한 기초적이며 실무적인 연구를 위해, 대심도 연약지반개량을 통해 조성된 부지에서 약 10년에 걸쳐 측정한 침하계측결과를 이용하여 장기 침하거동 양상을 분석하였다. 그 결과 계측된 잔류침하량은 점성토층의 두께의 차이로 지점별로 차이가 있으나 침하양상은 모든 계측결과가 유사하였으며, 쌍곡선 함수식을 이용한 장래 잔류침하 예측결과와는 매우 좋은 일치를 보였다. 또한, 하부 미개량층에서 발생한 침하량이 전체침하량의 대부분(62-76%)을 차지하는 것으로 확인되어 개량층을 대상으로 허용침하량을 규정하고 있는 국내의 현실에 좀 더 신중한 고민이 필요한 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Analysis of Helical Pile Behavior in Sands Varying Helix Pitch Based on Numerical Analysis Results

    사질토에 근입된 헬릭스 피치에 따른 헬리컬 파일의 수치해석적 거동분석

    Jongho Bak, Kicheol Lee, Byeong-Hyun Choi, Dongwook Kim

    박종호, 이기철, 최병현, 김동욱

    Oil sands, which are largely distributed in Canada and Venezuela, are a mixture of crude oil and sandy soils. In order to ...

    캐나다 및 베네수엘라에 주로 분포하는 오일샌드는 원유들이 모래질 흙의 간극에 존재한다. 이러한 오일샌드로부터 원유를 따로 추출하기 위해서는 규모가 큰 플랜트를 건설해야 한다 ...

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    Oil sands, which are largely distributed in Canada and Venezuela, are a mixture of crude oil and sandy soils. In order to extract crude oil from oil sands, construction of massive oil sand plants is required. Generally, the typically-used foundation types of the oil sand plant are driven piles and cast-in-place piles. Most of the oil sand plants are located in cold and remote regions. Installation of driven piles in frozen or organic surface soils is difficult due to high resistance and installation equipment accessability, while the cast-in-place pile has concrete curing problem due to cold temperature. Helical pile can be installed quickly and easily using rotation with a little help of vertical load. As the installation of helical pile is available using a small and light-weight installation equipment, accessibility of installation equipment is improved. The helical pile has an advantage of easy removal by rotation in reverse direction compared with that of installation. Furthermore, reuse of removed helical piles is possible when the piles are structurally safe. In this study, the behavior of helical piles varying helix pitch was analyzed based on the numerical analysis results. Numerical model was calibrated based on the results of model helical pile tests in laboratory. The ultimate helical pile loads, the displacement of each helix attached to the shaft of the helical pile, and the load sharing ratio of each helix were analyzed.


    캐나다 및 베네수엘라에 주로 분포하는 오일샌드는 원유들이 모래질 흙의 간극에 존재한다. 이러한 오일샌드로부터 원유를 따로 추출하기 위해서는 규모가 큰 플랜트를 건설해야 한다. 일반적으로 오일샌드 플랜트의 기초는 주로 항타말뚝 혹은 현장타설말뚝이 사용되고 있다. 하지만 주로 극지에 위치한 오일샌드는 얼어있는 지반과 표층의 유기토 때문에 항타말뚝의 시공 및 장비 진입에 어려움이 있으며, 현장타설말뚝의 경우 기온이 낮기 때문에 콘크리트 양생에 문제가 있다. 이번 연구의 주제인 헬리컬 파일은 크지 않은 연직력에 기초한 회전력을 중심으로 빠르고 간편하게 시공이 가능하다. 따라서, 접근성이 떨어지는 극지환경에서도 소형장비를 사용하여 간단한 시공이 가능하며, 헬리컬 파일의 두부에 역회전을 가해 말뚝기초의 인발 및 재사용 또한 용이하다. 이번 연구에서는 헬릭스 피치를 변화시켜 헬리컬 파일 및 헬릭스의 거동을 수치해석으로 분석하였다. 수치해석의 검증은 모형 헬리컬 파일의 실내모형실험 결과와 비교하여 수행하였으며, 헬릭스의 피치에 따른 헬리컬 파일의 극한하중, 헬리컬 파일의 축에 부착한 각 헬릭스의 변위, 하중분담률을 분석하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    The Study on The Numerical Analysis Method for Ground Improved by Cement Mixing Method

    시멘트혼합처리공법이 적용된 지반의 수치해석 방법에 관한 연구

    Byung-Il Kim, Kang-Han Hong, Young-Seon Kim, Sang-Jae Han

    김병일, 홍강한, 김영선, 한상재

    Since the composite ground design method is easy to apply for calculation or numerical analysis, it is applied to the design of ...

    복합지반 설계법은 계산이나 수치해석시 적용하기 편리하여 시멘트혼합처리공법의 설계시 많은 설계자들에 의해 적용되고 있다. 그러나, 복합지반 설계법은 다짐말뚝공법(SCP, GCP)에 관하여 개발된 ...

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    Since the composite ground design method is easy to apply for calculation or numerical analysis, it is applied to the design of cement mixing methods. However, the comparison studies between analysis and actual results such as a trial test and construction for the cement mixing method are few because the composite ground design method was developed for the compaction pile (SCP, GCP) methods. In this study, the results of various analysis methods, such as the composite ground analysis method (1 case) and the individual pile method (3 cases), were compared with actual measurements through a two-dimensional finite element numerical analysis. In case of the surface settlements, the results of study show that the individual plate method was larger than the actual measurements, while other methods are similar. The settlements at the under ground of the improved area is overestimated in all analysis methods. When comparing numerical analysis results for the horizontal displacement, and ground reaction forces, the individual pile method in equivalent wall concept was found to be the most similar to the measurements. The composite ground method was not able to predict the behavior of stress transfer (Arching effect) and it turned out that the prediction of horizontal displacement was too large.


    복합지반 설계법은 계산이나 수치해석시 적용하기 편리하여 시멘트혼합처리공법의 설계시 많은 설계자들에 의해 적용되고 있다. 그러나, 복합지반 설계법은 다짐말뚝공법(SCP, GCP)에 관하여 개발된 것으로 시멘트혼합처리공법에 대한 시험시공 등의 실제 결과와의 비교 분석은 미미하다. 본 연구에서는 2차원 유한요소 수치해석을 통해 복합지반 해석법, 개별말뚝해석법 등 다양한 해석법의 결과를 실측과 비교 분석하였다. 본 연구 결과, 지표면에서의 침하는 Plate 요소만을 적용하는 방법의 침하량이 실측에 비해 크게 예측되었고, 기타 방법은 유사한 것으로 나타났다. 개량지반 직하부에서만 발생된 침하량의 크기가 크게 나타났고, 침하량, 수평변위 및 지반반력 등에 대하여 실측과 수치해석 결과를 비교하면 등가벽 개념의 개별말뚝 해석법이 가장 유사한 것으로 나타났다. 복합지반법의 경우 응력전이(지반아칭) 현상을 예측하지 못하였고, 수평변위를 과대 예측하는 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    The Case Study on Risk Assessment and Probability of Failure for Port Structure Reinforced by DCM Method

    심층혼합처리공법이 적용된 항만 구조물의 파괴확률과 위험도 평가에 관한 사례 연구

    Byung Il Kim, Eon Sang Park

    김병일, 박언상

    In this study, the evaluation to probability of failure for risk assessment of port structures on DCM reinforced soils, where stability and ...

    본 연구에서는 안정성과 위험도 평가의 중요성이 증대되고 있는 DCM(Deep Cement Mixing, 이하 DCM) 보강 지반상의 항만 구조물에 대하여 위험도 평가를 위한 ...

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    In this study, the evaluation to probability of failure for risk assessment of port structures on DCM reinforced soils, where stability and risk assessment are increasing in importance, was performed. As a random variables affecting the risk of DCM improved ground, the design strength, superposition (overlap) of construction, strength of the natural ground, internal friction angle and unit weight of the modified ground were selected and applied to the risk assessment. In addition, the failure probability for the entire system under ordinary conditions and under earthquake conditions were analyzed. As a result, it was found that the highest coefficient of variation in the random variable for the risk assessment of the DCM improved ground is the design strength, but this does not have a great influence on the safety factor, ie, the risk of the system. The main risk factor for the failure probability of the system for the DCM reinforced soils was evaluated as horizontal sliding in case of external stability and compression failure in case of internal stability both at ordinary condition and earthquake condition. In addition, the failure probability for ordinary horizontal sliding is higher than that for earthquake failure, and the failure probability for ordinary compression failure is lower than that for earthquake failure. The ordinary failure probability of the entire system is similar to the failure probability on earthquake condition, but in this case, the risk of earthquake is somewhat higher.


    본 연구에서는 안정성과 위험도 평가의 중요성이 증대되고 있는 DCM(Deep Cement Mixing, 이하 DCM) 보강 지반상의 항만 구조물에 대하여 위험도 평가를 위한 파괴확률을 산정하였다. DCM 개량 지반의 위험도에 영향을 미치는 확률변수로 개량체의 설계기준강도와 시공중첩, 원지반의 강도 및 내부마찰각, 개량지반의 단위중량을 선정하고 관련 통계치를 산정하여 적용하였다. 또한, 상시 조건과 지진시 조건에서의 전체 시스템에 대한 파괴확률을 분석하였다. 본 연구를 통해 DCM 개량지반의 위험도 평가를 위한 확률변수에서 변동계수가 가장 큰 것은 설계기준강도이나 안전율의 변동성 즉, 시스템의 위험도에는 큰 영향을 미치지는 않는 것을 알 수 있었다. DCM 보강 지반에 대한 시스템의 파괴확률 영향인자 즉, 주된 위험요소는 상시 및 지진시 모두 외적안정의 경우 수평활동, 내적안정의 경우 압축파괴인 것으로 평가되었다. 또한, 수평활동에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 높고 압축파괴에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 낮은 것으로 나타났다. 전체 시스템의 상시 파괴확률과 지진시 파괴확률은 유사하지만, 본 사례의 경우 지진시 위험도가 다소 높은 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Evaluation of Correlation between Earthquake Induced Settlement of Fill Dams and Ground Motion Parameters

    지진 시 필댐의 침하량과 지반진동 변수 간의 상관관계 분석

    Jongmin Baeg, Duhee Park, Jinam Yoon, Byoung-Han Choi

    백종민, 박두희, 윤지남, 최병한

    Seismically induced settlement exceeding dam freeboard may lead to a dam failure. The prediction of settlement is important also because it is ...

    지진 시 댐에 여유고 이상의 과도한 침하가 발생하는 경우 댐의 붕괴로 이어질 수 있다. 댐의 침하는 댐의 손상 예측에 중요한 지표로 사용되는 ...

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    Seismically induced settlement exceeding dam freeboard may lead to a dam failure. The prediction of settlement is important also because it is also reported to be strongly related to longitudinal crack width and depth, which are critical indices used for safe evaluation of dams. The empirical correlation derived from numerical simulations is most often used. In this study, two-dimensional dynamic nonlinear analyses are performed using representative CFRD and ECRD fill dams. A total of 20 recorded motions are used to account for the influence on ground motion intensity and magnitude. The calculated crest settlements are correlated to four ground motion parameters, which are peak ground acceleration (PGA), peak ground velocity (PGV), Aria Intensity (IA), and magnitude. It is demonstrated that using ground motion parameters in addition to PGA can significantly increase the prediction accuracy.


    지진 시 댐에 여유고 이상의 과도한 침하가 발생하는 경우 댐의 붕괴로 이어질 수 있다. 댐의 침하는 댐의 손상 예측에 중요한 지표로 사용되는 횡균열 폭과 깊이에 높은 상관성을 가진 것으로 알려져 있으므로 댐의 손상 평가에서 정확한 침하량 예측이 중요하다. 국내에서는 국외에서 수치해석을 통하여 도출된 경험적인 식이 댐의 손상 평가에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 필댐으로 분류되는 콘크리트 표면차수벽 석괴댐(CFRD)과 코어형 석괴댐(ECRD) 대표 단면에 대한 2차원 비선형 동적 해석을 수행하여 댐마루의 침하량을 계산하였다. 입력지진파의 지진강도와 지진규모 등의 영향을 복합적으로 고려하기 위하여 20개의 계측기록을 해석에 사용하였다. 수치해석으로 계산된 결과를 바탕으로 댐마루 침하량을 예측하기 위해 지진파의 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias Intensity, 지진규모와의 상관관계를 도출하였다. 평가 결과, 최대지반가속도에 추가적인 변수를 사용할 경우, 상관성이 크게 향상되는 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Seam Tensile Strength of Geotextile Mat and Stress Increment Analysis

    지오텍스타일 봉합 인장강도와 지반의 응력증가분 해석

    Yu-Mi Chae, Jae-Hong Kim

    채유미, 김재홍

    In the west coast, south coast, and river basin, the use of geotextile mats has been increasing to improve the soft ground ...

    서해안과 남해안 그리고, 하천유역에는 연약지반을 개량하여 산업시설 공간과 농경지 확보를 위해 토목섬유매트 활용이 많아지고 있다. 광대한 연약한 지반을 개량하기 위한 초기단계로 장비 ...

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    In the west coast, south coast, and river basin, the use of geotextile mats has been increasing to improve the soft ground for making industrial facilities space and farmland. As an initial step to improve the vast and soft ground, the geotextile mats are laid and bonded to increase the bearing capacity of the wide ground for supporting construction equipment. Seam strength of geotextile mats exert a force only about 50% of the tensile strength of the fabric, which causes problems such as uplift and sinking in the soft ground. In this study, various types of geosynthetic matting techniques were investigated and the tensile strength of each method was compared and analyzed. Numerical analysis shows that stress increment in the ground due to the overburden load decreases when the seam strength of the geosynthetics mats is increased. When the seam strength was increased to 60, 70 and 80%, the bearing capacity of ground by geotextile mat was increased.


    서해안과 남해안 그리고, 하천유역에는 연약지반을 개량하여 산업시설 공간과 농경지 확보를 위해 토목섬유매트 활용이 많아지고 있다. 광대한 연약한 지반을 개량하기 위한 초기단계로 장비 진입을 위해 토목섬유매트를 포설하고 접합하여 넓은 지반의 지지력을 증대시킨다. 토목섬유매트 봉합강도는 원단 인장강도의 50% 정도만 힘을 발휘하고 있어 장비주행성에 융기와 침하 등 지지력 저하의 문제들이 발생한다. 본 연구는 여러 가지 토목섬유매트 봉합기술들을 분석하고 각 방법들의 인장강도를 비교분석하였다. 또한 토목섬유매트의 봉합강도를 증가시켰을 때, 상재하중에 의한 지반내의 응력증가분이 감소하는 경향을 수치해석으로 확인하였다. 봉합강도를 60, 70, 80%으로 향상시켰을 때 토목섬유에 의한 지반의 지지력 증가를 확인할 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Numerical Analysis of Behavior of Ground Near LNG Tank Foundation Under Scenario of LNG Leakage

    LNG 탱크에서 천연가스 유출시 얕은 기초 주변 지반거동의 수치해석적 분석

    Jeongsoo Kim, Youngseok Kim, Kicheol Lee, Dongwook Kim

    김정수, 김영석, 이기철, 김동욱

    Recently, the use of natural gas has steadily increased due to its economical advantage and increased demand of clean energy uses. Accordingly ...

    최근 천연가스에 대한 수요가 높아지면서 이를 저장하기 위한 LNG 탱크의 건설이 증가하고 있다. LNG는 효율적인 저장을 위해 극저온의 유체로 액화되므로, LNG 탱크의 ...

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    Recently, the use of natural gas has steadily increased due to its economical advantage and increased demand of clean energy uses. Accordingly, construction of LNG storage tanks is also increased. Secure of the stability of LNG tanks storage requires high technology as natural gas is stored in a liquid state for efficiency of storage. When a cryogenic LNG fluid leaks on ground due to a defect in LNG tank, damage is expected to be significant. Many researchers evaluated the critical and negative effects of LNG leakage, but there is limited research on the effect of cryogenic fluid leakage on the ground supporting LNG tanks. Therefore, in this study, the freezing expansion of the ground during cryogenic LNG fluid leakage was evaluated considering various outflow situations and ground conditions. The LNG leakage scenarios were simulated based on numerical analyses results varying the surcharge load, temperature boundary conditions, and soil types including freeze-sensitive soil. Consequently, short and long term ground temperature variations after LNG leakage were evaluated and the resulting ground behavior including vertical displacement behavior and porosity were analyzed.


    최근 천연가스에 대한 수요가 높아지면서 이를 저장하기 위한 LNG 탱크의 건설이 증가하고 있다. LNG는 효율적인 저장을 위해 극저온의 유체로 액화되므로, LNG 탱크의 결함으로 인한 LNG 유출은 막대한 피해를 야기할 수 있다. 많은 연구자들이 다양한 LNG 유출 상황에 대하여 발생가능 한 피해 영향을 평가하였으나, 극저온의 LNG 유체가 유출될 경우 LNG 탱크를 지지하고 있는 지반에 미치는 영향에 대한 연구는 제한적이다. 따라서 본 논문에서는 LNG 탱크 및 지반의 다양한 조건을 고려하여 LNG 유출에 따른 동결 지반의 역학적, 열적 거동 변화에 대한 연구를 수행하였다. 유출 시나리오의 구현을 위해 수치해석을 수행하였으며, 상재하중, 온도 경계조건, 흙의 동결 민감성 변화에 따른 지반과 기초구조물 거동을 조사하고자 하였다. 이를 통해 LNG 유출 이후 지반의 단기 및 장기 온도변화를 평가하였으며, 지반 동결에 따른 간극 및 연직변위 변화를 분석하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Experimental Study on Enhanced Structural Properties of Sprayable Waterproofing Membrane

    구조적 성능이 보강된 차수용 박층 멤브레인의 기초 물성평가

    Chulho Lee, Jintae Kim, Myung-Sik Choi, Jun-Hee Chang, Tae-Ho Kang, Soon-Wook Choi

    이철호, 김진태, 최명식, 장준희, 강태호, 최순욱

    A sprayable waterproofing membrane which is composed of polymer-based material is relatively easy to install due to its construction method comparing with ...

    차수용 박층 멤브레인은 폴리머로 구성된 재료로 기존 방수포(sheet membrane)를 대체할 수 있는 뿜어 붙이는 방식의 차수 재료이다. 시공에 있어서 뿜어 ...

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    A sprayable waterproofing membrane which is composed of polymer-based material is relatively easy to install due to its construction method comparing with sheet-type membranes. And a sprayable waterproofing membrane has very similar material composition to the TSL which is for a permanent support. In this study, material composition of the sprayable waterproofing membrane was changed to enhance structural properties of membrane while maintaining waterproofing performance. In order to compare with a previous research for the TSL, series of tests were performed according to the performance criteria used for permanent support material (TSL) by EFNARC (2008). From the test result, the structural performance of the sprayable waterproofing membrane considered in this study showed a performance that could be used as a permanent support material.


    차수용 박층 멤브레인은 폴리머로 구성된 재료로 기존 방수포(sheet membrane)를 대체할 수 있는 뿜어 붙이는 방식의 차수 재료이다. 시공에 있어서 뿜어 붙이는 방식을 사용하기 때문에 타설이 용이하고 상대적으로 높은 부착성능을 보인다. 차수용 박층 멤브레인의 배합은 영구 지보재로 쓰이는 TSL(Thin Spray-on Liner)와 매우 유사한 구성을 갖으나 적용 목적에 따라 차수와 지보재로 구분하고 있다. 본 연구에서는 차수용 박층 멤브레인의 차수 성능을 확보한 상태에서 구조적인 성능을 보강할 수 있도록 배합비를 조절하였다. 이를 검토하기 위해, 영구 지보재용 멤브레인 재료에 사용되는 성능 기준에 따라 시험을 수행하고 결과를 검토하였다. 시험결과 본 연구에서 고려한 차수용 박층 멤브레인의 구조적 성능은 영구 지보재로도 사용이 가능한 정도의 성능을 보였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Evaluation of Seismic Fragility of Concrete Faced Rockfill Dam

    콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 지진 취약도 평가

    Jongmin Baeg, Duhee Park, Jinam Yoon, Byoung-Han Choi

    백종민, 박두희, 윤지남, 최병한

    The fragility curves for CFRD dams are derived in this study for probabilistic damage estimation as a function of a ground motion ...

    본 연구에서는 지반진동 강도에 따른 콘크리트 표면차수벽 석괴댐(CFRD)의 확률론적 피해예측을 위하여 취약도 함수를 개발하였다. 댐의 손상평가에 널리 사용되는 지표인 댐마루 ...

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    The fragility curves for CFRD dams are derived in this study for probabilistic damage estimation as a function of a ground motion intensity. The dam crest settlement, which is a widely used damage index, is used for minor, moderate, and extensive damage states. The settlement is calculated from nonlinear dynamic numerical simulations. The accuracy of the numerical model is validated through comparison with a centrifuge test. The fragility curve is represented as a log normal distribution function and presented as a function of the peak ground acceleration. The fragility curves developed in this study can be utilized for real time assessment of the damage of dams.


    본 연구에서는 지반진동 강도에 따른 콘크리트 표면차수벽 석괴댐(CFRD)의 확률론적 피해예측을 위하여 취약도 함수를 개발하였다. 댐의 손상평가에 널리 사용되는 지표인 댐마루 침하량을 손상지수로 사용하여 경미(Minor), 중간(Moderate), 심각(Severe) 손상수준을 정의하였다. 침하량은 댐 표준단면에 대한 비선형 동적 수치해석을 통하여 계산하였다. 수치해석 모델은 원심모형시험결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 취약도 곡선은 대수정규분포함수로 나타내어 최대지반가속도를 기준으로 도출하였다. 본 연구에서 도출된 취약도 곡선은 댐의 실시간 피해예측에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Derivation of Flexural Rigidity Formula for Two-row Overlap Pile Wall

    2열 겹침주열말뚝의 휨 강성 산정식 유도

    Wonhyuk Choi, Bumjoo Kim

    최원혁, 김범주

    Two-row overlap pile wall, currently under development for use in deep excavations, is a novel retaining structure designed to perform itself as ...

    현재 개발 중에 있는 2열 겹침주열말뚝은 대심도 굴착 시 적용을 위해 2열의 말뚝을 통해 강성을 크게 증대시키고 말뚝 간 엇갈림 겹침부를 통한 ...

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    Two-row overlap pile wall, currently under development for use in deep excavations, is a novel retaining structure designed to perform itself as a cutoff wall as well as a high-stiffness wall by constructing four overlapping piles arranged in zigzag manner at a time using a tetra-axis auger. This wall has a relatively complex cross-section, compared with other types of pile wall, which would make it difficult to determine design parameters related to cross-section. In this study, a flexural rigidity equation has been derived by analyzing both theoretically and statistically various wall cross-sections with different pile diameters and overlap lengths. The flexural rigidity equation was found to show the maximum error rate of 3%.


    현재 개발 중에 있는 2열 겹침주열말뚝은 대심도 굴착 시 적용을 위해 2열의 말뚝을 통해 강성을 크게 증대시키고 말뚝 간 엇갈림 겹침부를 통한 연속성 확보로 추가의 그라우팅이 없이 차수벽 역할을 할 수 있도록 고안된 흙막이 벽체이다. 이 벽체는 기존의 주열말뚝벽체에 비해 2열 엇갈림 말뚝 시공으로 단면 형상이 복잡하여 기존의 주열말뚝벽체들에 비해 휨 강성 등 단면 조건에 좌우되는 설계인자의 결정이 용이하지 않다. 본 연구에서는 2열 겹침주열말뚝의 다양한 단면 조건들에 대해서 이론적 방법과 통계적 분석을 통해 간단한 단면 제원, 즉, 말뚝의 직경과 말뚝 간 겹침길이를 이용해 흙막이 벽체의 중요 설계 인자인 휨 강성을 간편하게 산정할 수 있는 계산식을 유도하였다. 개발된 간편 휨강성 산정식은 정밀하게 계산된 휨 강성과 비교해 오차율 3% 이하인 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Assessment of Equivalent Heights of Soil for the Lateral Earth Pressure Against Retaining Walls Due to Design Truck Load

    표준트럭하중에 의해 옹벽에 작용하는 수평토압의 등가높이 산정

    Duhwan Kim, Hyunsik Jin, Seunghwan Seo, Jaehyun Park, Dongwook Kim, Moonkyung Chung

    김두환, 진현식, 서승환, 박재현, 김동욱, 정문경

    Limit state design has been implemented in Korea since 2015; however, there exists no specification of lateral load determination on retaining wall ...

    교통하중으로 인해 교통시설 하부구조인 옹벽에 전달되는 수평토압은 도로의 차선 수, 차량하중 및 옹벽으로부터 이격거리 등에 영향을 받는다. 차량하중에 의해 유발되는 토압은 등가상재하중높이로 ...

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    Limit state design has been implemented in Korea since 2015; however, there exists no specification of lateral load determination on retaining wall due to the Korean standard traffic load on retaining wall’s backfill surface. The lateral load from traffic depends on lane number, standard truck’s axle loads and locations, loading distance from the inner wall. The concept of equivalent height of soil accounting for traffic loadings is typically used for design of retaining walls to quantify the traffic loads transmitted to the inner wall faces. Due to the different characteristics of the standard design trucks between Korea and US (AASHTO), the direct use of the guidelines from AASHTO LRFD leads to incorrect estimation of traffic load effects on retaining walls. This paper presents the results of evaluation of equivalent height of soil to reflect the Korean standard truck, based on the findings from analytical solutions using Bounessq’s theory and numerical assessment using 2D finite element method. Consequently, it was found that the equivalent heights of soil from the Korean standard truck load were lower for lower retaining wall height.


    교통하중으로 인해 교통시설 하부구조인 옹벽에 전달되는 수평토압은 도로의 차선 수, 차량하중 및 옹벽으로부터 이격거리 등에 영향을 받는다. 차량하중에 의해 유발되는 토압은 등가상재하중높이로 표현하며, 표준트럭의 축하중 크기와 위치에 따라 달라진다. 한계상태설계법은 2015년부터 국내 도로교 설계에 적용되어 왔으나, 우리나라 실정을 고려한 토압하중계수(등가상재하중높이)가 제시되어 있지 않아 설계에 적용하는데 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 표준트럭의 축하중 크기 및 위치를 반영한 등가상재하중높이를 산정하였다. 탄성체 지반에 대하여 Boussinesq 이론을 적용시켜 계산한 등가상재하중높이와 2차원 수치해석 산정치를 비교하였다. 그리고 수치해석 상의 한계와 옹벽의 장기안정성을 고려하여 AASHTO 기준치와 차별화된 등가상재하중높이를 제안하였다. 우리나라 교통하중으로부터 도출된 등가상재하중높이는 AASHTO에서 제안하는 등가상재하중높이보다 옹벽의 높이가 낮을 경우 다소 낮게 평가되었으며 옹벽의 높이가 높을 경우 높게 평가되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Numerical Study on Medium-Diameter EPB Shield TBM by Discrete Element Method

    개별요소법을 이용한 중단면 토압식 쉴드TBM의 수치해석 연구

    Soon-Wook Choi, Byungkwan Park, Tae-Ho Kang, Soo-Ho Chang, Chulho Lee

    최순욱, 박병관, 강태호, 장수호, 이철호

    The Discrete Element Method (DEM) has been widely used in granular material researches. Especially, if material has a large deformation, such as ...

    개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 ...

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    The Discrete Element Method (DEM) has been widely used in granular material researches. Especially, if material has a large deformation, such as ground, it can be a useful method to analyze. In this study, to simulate ground formations, DEM was used. The main purpose of DEM analysis was to investigate the numerical model which can predict the TBM performance by simulating excavating procedure. The selected EPB TBM has a 7.73 m of diameter and six spokes. And two pre-defined excavation conditions with the different rotation speeds per minute (RPM) of the cutterhead was applied. In the modeled cutterhead, the open ratio of cutterhead was 21.31% and number of cutters (including disc cutter and cutter bit) was 219. From the results, reaction forces and resistant torques at the cutterhead face and cutting tools, were measured and compared. Additionally the muck discharge rate and accumulated muck discharge by the screw auger were evaluated.


    개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Evaluation of Performance of Expansive Material for Restoration of Underground Cavity and Stress Release Zone

    지하공동 및 이완영역 복구를 위한 팽창성 재료의 성능 평가

    Kicheol Lee, Byeong-Hyun Choi, Jongho Bak, Dongwook Kim

    이기철, 최병현, 박종호, 김동욱

    Recently, the number of ground subsidence resulting from underground cavity has been increased. Accordingly, the importance of restoration of stress release zone ...

    최근 국내외적으로 지하공동과 더불어 지반함몰발생 빈도수가 높아지고 있다. 따라서 지하 공동 주변부 응력이완영역의 복구에 대한 관심도 높아지고 있다. 이완영역은 지반 내에서 빈공간이 ...

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    Recently, the number of ground subsidence resulting from underground cavity has been increased. Accordingly, the importance of restoration of stress release zone around the underground cavity has been emphasized. The stress release zone is composed of low density soils having extremely low stiffness and degree of compaction, which can lead to additional cavity expansion and collapse of overlying ground. Therefore, in this study, the suitability of restoration method of underground cavity using expansive material for reinforcement of stress release zone around the cavity is verified. The basic physical properties and expansion characteristics of the expansive material were examined. The experiment equipment capable simulating of stress release zone was developed and is used to investigate the effect of expanding material on stress release zone. The stress release zone was simulated using the spring in numerical analysis. The factors of the volume ratio of the underground cavity to the expansion material, the degree of stress relaxation, and the shape of the cavity were varied in numerical simulations, and the behavior of stress release zone was analyzed based on the numerical analysis results. Analysis variables are factors that affect each other. Also, filling of underground cavity and capacity of restoration of stress release zone were confirmed when the expansive material was inserted into underground cavity.


    최근 국내외적으로 지하공동과 더불어 지반함몰발생 빈도수가 높아지고 있다. 따라서 지하 공동 주변부 응력이완영역의 복구에 대한 관심도 높아지고 있다. 이완영역은 지반 내에서 빈공간이 발생함에 따라 빈 공간 주변부의 지반이 원지반의 강성 및 다짐도를 잃고 느슨해진 상태로 추가적인 공동 확장 및 붕괴를 유발 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동 주변부 지반 이완영역을 보강하기 위해 팽창성 재료를 활용한 지반함몰 복구공법을 적용하고 이를 검증하고자 한다. 우선적으로 팽창성 재료의 기본 물리적 특성 및 팽창 특성을 파악하였고, 이완영역 모사 실험 장비를 제작하여 팽창성 재료의 팽창 시 이완영역에 미치는 영향을 파악하였다. 이완영역은 수치해석상 스프링계수로 모사하였다. 수치해석 변수로는 공동 체적에 대한 투입된 팽창성 재료의 부피비, 이완영역의 이완정도, 공동의 형상을 설정하였고, 이에 따른 이완영역의 전반적인 거동을 수치해석적으로 분석하였다. 해석 결과 해석 변수들은 서로 영향을 주는 인자들이였으며, 팽창성 재료가 지하공동에 삽입되었을 경우 지하공동 채움 및 이완영역 복구 정도를 확인하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Safety Evaluation of Net-type Debris Flow Protection System Using Numerical Analysis

    수치해석을 이용한 네트형 토석류 방호시스템의 안전성 평가

    Eung-Beom Lee, Hyun-Taek Lim, Dae-Won Whang, Chang-Su Lim, Yong-Seong Kim

    이응범, 임현택, 황대원, 임창수, 김용성

    Recently, the occurrence of typhoons and heavy rainfall is increasing due to climate change. This causes increase in possibility of landslide damages ...

    최근 기후 변화로 인한 태풍 및 국지적 집중호우의 발생 빈도가 증가하고 있다. 이로 인해 농촌지역에서는 산사태 피해가 발생할 가능성이 더욱 커지고 있다 ...

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    Recently, the occurrence of typhoons and heavy rainfall is increasing due to climate change. This causes increase in possibility of landslide damages in rural areas. However, in reality, the precise engineering stability assessment studies are still insufficient. Therefore, in order to reduce the landslide damages and effectively manage mountainous areas, the development of disaster prevention techniques is needed. In this study, to analyze the shock absorbing effect of the buffer-spring during application of dynamic impact load in the debris flow protection system, numerical analysis is carried out for each free field of the buffer-spring and the load sharing ratio of the buffer-spring is also examined. In addition, the field applicability is verified by comparison of the tensile strength of the conventional buffer-spring and the wedge type buffer-spring on various magnitudes of dynamic impact load. As a result of the study, it is found that the net-type debris protection system is effective to mitigate loss of properties and human lifes during landslide.


    최근 기후 변화로 인한 태풍 및 국지적 집중호우의 발생 빈도가 증가하고 있다. 이로 인해 농촌지역에서는 산사태 피해가 발생할 가능성이 더욱 커지고 있다. 그러나 현실적으로 공학적인 안정성 평가 연구는 미미한 상태이다. 따라서 농촌지역의 산사태 피해를 경감시키고 재해위험이 있는 산간 지역을 효과적으로 관리하기 위해서는 산사태에 대비한 방재 기술의 발전이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 토석류 방호시스템에 동적 충격 하중이 작용할 때 완충 스프링의 충격에 대한 완화 효과를 분석하기 위해 완충 스프링 자유장별로 수치해석을 수행하고, 하중분담율에 대하여 고찰하였다. 또한, 기존 완충 스프링과 쐐기형 완충 스프링과의 동적 충격하중 크기 변화에 따른 인장강도에 대한 비교분석으로 현장 적용성을 검증하였다. 연구 결과 네트형 토석류 방호시스템은 산사태 발생 시 토석류에 의한 시설물 및 인명 피해의 손실을 방지하는데 효과적인 것으로 판단된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Study on the Crack and Thermal Degradation of GFRP for UPE Gelcoat Coated Underground Pipes Under the High Temperature Water-Immersion Environment

    고온 수침 환경에서 UPE 겔코트 코팅된 지중 매설 파이프용 GFRP의 열화 및 크랙 발생 특성에 관한 연구

    Daehoon Kim, Jaewon Eom, Youngjong Ko, Kang-Il Lee

    김대훈, 엄재원, 고영종, 이강일

    Glass fiber reinforced polyester (GFRP) composites are widely used as structural materials in harsh environment such as underground pipes, tanks and boat ...

    유리섬유강화폴리에스테르 복합소재는 지중 매설 파이프, 탱크용 구조재, 선체 등 가혹한 환경에서 구조재로 널리 사용되고 있으며, 장기 내수성을 필요로 하는 소재이다. 특히, 물에 ...

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    Glass fiber reinforced polyester (GFRP) composites are widely used as structural materials in harsh environment such as underground pipes, tanks and boat hulls, which requires long-term water resistance. Especially, these materials might be damaged due to delamination between gelcoat and composites through an osmotic process when they are immersed in water. In this study, GFRP laminates were prepared by surface treatment of UPE (unsaturated polyester) gelcoat by vacuum infusion process to improve the durability of composite materials used in underground pipes. The composite surface coated with gelcoat was examined for surface defects, cracking, and hardness change characteristics in water-immersion environments (different temperatures of 60°C, 75°C, and 85°C). The penetration depth of cracks was investigated by micro CT imaging according to water immersion temperature. It was confirmed that cracks developed into the composites material at 75°C and 85°C causing loss of durability of the materials. The point at which the initial crack initiated was defined as the failure time and the life expectancy at 23°C was measured using the Arrhenius equation. The results from this study is expected to be applied to reliability evaluation of various industrial fields where gelcoat is applied such as civil engineering, construction, and marine industry.


    유리섬유강화폴리에스테르 복합소재는 지중 매설 파이프, 탱크용 구조재, 선체 등 가혹한 환경에서 구조재로 널리 사용되고 있으며, 장기 내수성을 필요로 하는 소재이다. 특히, 물에 잠겨 있을 때 삼투압으로 인하여 겔코트와 복합소재의 박리 등 열화가 진행된다. 본 연구에서는 지중 매설 파이프로 활용되는 GFRP 복합소재의 내구성 향상을 위해 인퓨전(진공성형) 공정으로 UPE (unsaturated polyester) 겔코트 표면 처리한 복합소재를 제작하여, 고온 수침 환경 (65°C, 75°C, 85°C)에서의 표면 결함 및 크랙 발생과 경도 변화 특성을 확인하였다. 마이크로 CT 단층 촬영을 통하여 수침 온도에 따른 크랙의 침투 깊이를 조사하였으며, 75°C와 85°C 조건에서 크랙이 복합소재까지 침투하여 내구성을 저하시키는 것으로 확인되었다. 최초 크랙이 발생하는 지점을 고장시간으로 정의하고 아레니우스식을 활용하여 23°C 상온에서의 수명 예측을 실시하였다. 본 연구로 토목, 건축, 해양산업분야 등 겔코트가 적용되는 다양한 산업분야의 신뢰성 평가에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Field Monitoring of Panel-type Reinforced Earth Walls Using Geosynthetic Strip Reinforcement with Folding Grooves

    접힘홈이 형성된 띠형 섬유보강재를 사용한 패널식 보강토옹벽의 현장계측 연구

    Kwang-Wu Lee, Sam-Deok Cho

    이광우, 조삼덕

    A new style of panel-type reinforced earth wall is a more integrated structure by connecting the geosynthetic strip reinforcement with a folding ...

    본 연구에서는 새로운 형태의 패널식 보강토옹벽에 대한 현장 적용성 및 구조 안정성을 평가하기 위하여 두 개소 현장에서 현장계측을 수행하였다. 새로운 형태의 패널식 ...

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    A new style of panel-type reinforced earth wall is a more integrated structure by connecting the geosynthetic strip reinforcement with a folding groove directly to the front panel through C-shaped insertion hole embedded in the panel. In this study, field measurements were conducted on two reinforced earth walls constructed at different sites to assess the field applicability and structural stability of the new style of panel-type reinforced earth wall. The horizontal displacement of the front panel, tensile deformation of the geosynthetic strip reinforcement, and horizontal earth pressure acting on the panel were measured and analyzed through the field measurements. According to the field measurements, after completion of the reinforced earth wall construction, the maximum horizontal earth pressure applied to the front panel was less than two-thirds of the Rankine earth pressure, and the maximum horizontal displacement of the front panel was less than 0.5% of the wall height, and the maximum tensile strain generated on the reinforcement was less than 1.0%. Therefore, it was found that two reinforced earth walls constructed at different sites remained stable.


    본 연구에서는 새로운 형태의 패널식 보강토옹벽에 대한 현장 적용성 및 구조 안정성을 평가하기 위하여 두 개소 현장에서 현장계측을 수행하였다. 새로운 형태의 패널식 보강토옹벽은 접힘홈이 형성된 띠형 섬유보강재를 패널식 전면벽체에 매립된 C형 삽입구를 통해 직접 연결함으로써 보다 일체화된 구조를 형성시킨 보강토옹벽이다. 현장계측에서는 보강토옹벽의 시공 중 및 완료 후에 발생하는 전면벽체의 수평변위와 띠형 섬유보강재의 인장변형, 전면벽체에 작용하는 수평토압 등을 측정하고 분석하였다. 분석 결과, 보강토옹벽 시공 완료 후에 전면벽체에 작용하는 최대 수평토압은 Rankine 토압의 2/3 이하 수준이고, 전면벽체에 발생된 최대 수평변위는 보강토옹벽 높이의 0.5% 이하 수준이며, 보강재에 유발된 최대 인장변형률은 1.0% 이하로 나타나 두 현장의 보강토옹벽이 모두 안정한 상태를 유지하고 있음을 알 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Numerical Study on Direct Shear Test of Composite Shotcrete with Sprayable Waterproofing Membrane

    차수용 박층 멤브레인의 직접전단실험에 관한 수치해석 연구

    Kicheol Lee, Soon-Wook Choi, Dongwook Kim, Chulho Lee

    이기철, 최순욱, 김동욱, 이철호

    A sprayable waterproofing membrane which has relatively high adhesive property onto concrete enables faster construction with better waterproof performance compared with a ...

    차수용 박층 멤브레인은 폴리머로 구성된 재료로 기존 방수포(sheet membrane)와 비교했을 때, 시공에 있어서 뿜어 붙이는 방식을 사용하기 때문에 타설이 용이하고 ...

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    A sprayable waterproofing membrane which has relatively high adhesive property onto concrete enables faster construction with better waterproof performance compared with a conventional sheet membrane. However, the sprayable waterproofing membrane is a recently developed material and its performance and behavior with structures are not sufficiently reported. Therefore, in this study, the shear behavior of sprayable waterproofing membrane was numerically analyzed using the results of previous studies of composite shotcrete with sprayable waterproofing membrane. From the previous study, shear behavior of shotcrete with sprayable waterproofing membrane was different from shotcrete case and there was a limitation to express the behavior of the interface in general shear strength method. Therefore, in this study, the direct shear test was numerically simulated using two contact models, and then the best suitable method to express the shear behavior of the sprayable waterproofing membrane was suggested.


    차수용 박층 멤브레인은 폴리머로 구성된 재료로 기존 방수포(sheet membrane)와 비교했을 때, 시공에 있어서 뿜어 붙이는 방식을 사용하기 때문에 타설이 용이하고 상대적으로 높은 부착성능을 보이는 재료이다. 하지만, 차수용 박층 멤브레인은 최근에 개발된 재료로 그 성능이나 구조물과의 거동 양상은 충분히 보고되지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 차수용 박층 멤브레인이 삽입된 복합 숏크리트 재료에 대해 전단시험을 수행한 기존 연구 결과를 이용하여 차수용 박층 멤브레인의 전단거동을 수치해석적으로 접근하여 접촉면 특성을 파악하고자 하였다. 연구를 통해 숏크리트 사이에 시공된 멤브레인에 의해 숏크리트의 전단거동과는 다른 거동을 보여 일반적으로 사용되는 전단강도 방식으로 거동을 표현하는데에는 한계가 있었다. 이에 따라 수치해석 방법을 사용하여 직접 전단시험을 모사하였고 차수용 박층 멤브레인의 전단거동을 가장 효과적으로 표현할 수 있는 방안을 제시하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on Development of Artificial Neural Network (ANN) for Deep Excavation Design

    깊은굴착 설계를 위한 인공신경망 개발에 관한 연구

    Chungsik Yoo, Jaewon Yang, Qaisar Abbas, Haider Syed Aizaz

    유충식, 양재원, Qaisar Abbas, Haider Syed Aizaz

    This research concerns the prediction method for ground movement and wall member force due to determination structural stability check and failure check ...

    본 연구에서는 깊은 굴착에 따른 인접구조물의 손상 평가 및 벽체 구조물의 안정성 평가를 하기 위한 지표의 거동 및 벽체 부재력의 효율적인 예측기법에 ...

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    This research concerns the prediction method for ground movement and wall member force due to determination structural stability check and failure check during deep excavation construction. First, research related with excavation influence parameters is conducted. Then, numerical analysis for various excavation conditions were conducted using Finite Element Method and Beam-column elasto-plasticity method. Excavation analysis database was then constructed. Using this database, development of ANN (artificial neural network) was performed for each ground movements and using structural member forces. By comparing the numerical analysis results with ANN’s prediction, it is validated that development of ANN can be used efficient for prediction of ground movement and structural member forces in deep excavation site.


    본 연구에서는 깊은 굴착에 따른 인접구조물의 손상 평가 및 벽체 구조물의 안정성 평가를 하기 위한 지표의 거동 및 벽체 부재력의 효율적인 예측기법에 대한 내용을 다루었다. 우선적으로 지표의 거동 및 벽체 부재력에 영향을 미치는 매개 변수에 대한 연구를 수행하였고, 이를 토대로 다양한 굴착 조건에 대해 수치해석을 실시한 결과를 통해 데이터베이스를 구축하였다. 구축된 데이터베이스를 토대로 벽체의 부재력과 지표의 거동 각각의 해석 결과에 대한 인공신경망 엔진 학습을 수행하였으며 학습된 인공신경망을 이용하여 예측된 결과와 사용된 데이터베이스의 결과를 비교하여 인공신경망 엔진이 벽체의 부재력 및 지표의 거동예측에 효율적임을 검증하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Evaluation of Creep Reduction Factor for Geosynthetic Strip Reinforcement with Folding Grooves

    접힘홈이 형성된 띠형 섬유보강재의 크리프 감소계수 평가

    Kwang-Wu Lee, Sam-Deok Cho

    이광우, 조삼덕

    In this study, a series of accelerated creep tests (SIM) was carried out on geosynthetic strip reinforcements with folding grooves having different ...

    본 연구에서는 접힘홈이 형성된 띠형 섬유보강재를 대상으로, 보강재 종류 및 크리프시험 방법에 따른 크리프특성을 분석하고 크리프 감소계수를 평가하기 위하여 인장강도가 다른 6종류의 ...

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    In this study, a series of accelerated creep tests (SIM) was carried out on geosynthetic strip reinforcements with folding grooves having different tensile strengths (15 kN, 25 kN, 35 kN, 50 kN, 70 kN, and 90 kN) to analyze creep characteristics and to assess creep reduction factors. In particular, long-term creep tests were conducted on geosynthetic strip reinforcements with 25 kN tensile strength, which is widely used, to compare and analyze the accelerated creep test results. As a result, the creep reduction factor increased with an increasing design life of reinforcement. In addition, geosynthetic strip reinforcement using the same material and manufacturing method showed similar creep reduction factors at the same design life for different tensile strengths. When both long-term and accelerated creep test data were used, the creep reduction factors from the accelerated test were estimated to be 5.9%∼7.1% less than those from the long-term creep test for the design life ranging from 50 to 100 years.


    본 연구에서는 접힘홈이 형성된 띠형 섬유보강재를 대상으로, 보강재 종류 및 크리프시험 방법에 따른 크리프특성을 분석하고 크리프 감소계수를 평가하기 위하여 인장강도가 다른 6종류의 띠형 섬유보강재(인장강도 15kN, 25kN, 35kN, 50kN, 70kN, 90kN)에 대한 가속 크리프시험(SIM)을 수행하였다. 또한, 특히 활용 빈도가 높은 인장강도 25kN인 띠형 섬유보강재에 대해서는 장기 크리프시험을 동시에 수행하여 가속 크리프시험 결과와 비교, 분석하였다. 분석 결과, 보강재의 설계수명이 증가할수록 크리프 감소계수가 증가하고, 동일한 소재와 제조방법을 사용한 띠형 섬유보강재는 인장강도가 서로 다르더라도 설계수명에 따라 거의 유사한 크리프 감소계수값을 보여주며, 장기 및 가속 크리프시험 데이터를 모두 사용한 경우의 크리프 감소계수는 장기 크리프시험 데이터만 사용한 경우보다 설계수명 50년∼100년을 고려하면 크리프 감소계수가 5.9%∼7.1% 정도 작게 평가됨을 알 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Installation Damage Reduction Factor for Geosynthetics Reinforcements Based on Various Full-Scale Field Installation Tests

    다양한 현장내시공성시험에 근거한 토목섬유 보강재의 시공성 감소계수 평가

    Sam-Deok Cho, Kwang-Wu Lee

    조삼덕, 이광우

    In this paper, to investigate the influence of installation damage, a variety of full-scale field installation tests with 15 geosynthetics reinforcements and ...

    본 연구에서는 토목섬유 보강재의 시공중 손상 정도를 규명하기 위하여 국내에서 많이 사용되고 있는 주요 토목섬유 보강재 제품(7개 사의 15 종류)을 ...

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    In this paper, to investigate the influence of installation damage, a variety of full-scale field installation tests with 15 geosynthetics reinforcements and fill materials of various grain size distribution have been performed. The full-scale field installation test was conducted with reference to the FHWA (2009) guidelines. The tensile strength tests were performed by sampling up to 20 specimens randomly from the excavated geosynthetics reinforcements after compaction of fill material, and the degree of decrease in tensile strength of reinforcements due to compaction was analyzed based on the experiment results. It was found that the degree of tensile strength reduction of geosynthetics reinforcements due to the compaction of fill material is greatly influenced by the type of reinforcement and the maximum diameter of fill material. In addition, it was found that the strength reduction ratio of PET geogrid (PVC coating) with relatively small stiffness was greatest, and that the larger the maximum grain size of the fill material, the greater the strength reduction ratio. And also, a more reasonable evaluation method for the installation damage reduction factor of geosynthetics reinforcements is proposed based on the results of full-scale field installation tests in present study and the existing test results.


    본 연구에서는 토목섬유 보강재의 시공중 손상 정도를 규명하기 위하여 국내에서 많이 사용되고 있는 주요 토목섬유 보강재 제품(7개 사의 15 종류)을 대상으로 다양한 입도의 성토재료를 적용한 현장내시공성시험을 수행하였다. 현장내시공성시험은 FHWA(2009) 지침을 참조하여 수행하였으며, 다짐시공 후 추출된 토목섬유 보강재 시료에서 인장강도 시편(크기 0.2m × 1.4m)을 최대 20개 이상 균등하게 샘플링하여 인장강도시험을 수행함으로써 시공에 따른 인장강도 감소 정도를 분석하였다. 분석 결과, 성토재료의 다짐시공으로 인한 토목섬유 보강재의 인장강도 감소 정도는 토목섬유 보강재의 종류와 성토재료의 최대입경에 크게 영향을 받으며, 비교적 강성이 작은 PET 결합형 지오그리드(PVC 코팅)의 인장강도 감소율이 가장 크게 나타났고, 전반적으로 성토재료의 최대입경이 클수록 인장강도 감소율은 더욱 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 이 시험결과와 함께 기 수행된 현장내시공성시험 결과들을 분석하여 토목섬유 보강재의 시공성 감소계수를 보다 합리적으로 평가할 수 있는 방안을 제시하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Discharge Capacity of Prefabricated Vertical Drain Confined In-Clay Under Long-Term Conditions

    연직배수재 타설 후 장기간 경과된 지반의 통수성능

    Sang-Guk Jeong

    정상국

    Typically, soft clay improvement is carried out using installation of PVD and surcharge method. According to circumstances, installed PVD has left for ...

    연약점토 지반 개량을 위해 연직배수재 타설 후 선행재하공법이 일반적으로 적용되는데, 현장에서의 시공계획 변경 등으로 인해 연직배수재 타설 후 장기간 방치되는 경우가 종종 ...

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    Typically, soft clay improvement is carried out using installation of PVD and surcharge method. According to circumstances, installed PVD has left for a long time due to the change in construction schedule. Therefore, for simulation of this kind of condition, discharge capacity tests were carried out under a series of temperature condition (30, 35, 40°C). The results indicated that under water confinement, the discharge capacities significantly reduced with elapsed time. And, the empirical equation by Miura and Chai (2000) was used for estimating the long-term in-clay discharge capacity. Based on the test results, it is recommended that in term of long-term discharge capacity, Miura and Chai’s equation and reliability evaluation using discharge capacity tests under a series of temperature condition may be used.


    연약점토 지반 개량을 위해 연직배수재 타설 후 선행재하공법이 일반적으로 적용되는데, 현장에서의 시공계획 변경 등으로 인해 연직배수재 타설 후 장기간 방치되는 경우가 종종 발생된다. 따라서 장기간 방치된 조건에서의 연직배수재 열화 현상을 고려하기 위해 구속압으로 적용되는 수온을 각각 30, 35, 40°C를 적용하였다. 그 결과, 시간경과에 따라 배수성능이 급격히 저하되는 경향을 나타냈다. 그리고 현장 원위치 조건, 즉, 점토 구속조건하에서 장기간 통수능 저하 정도를 평가하기 위하여 Miura와 Chai(2000)식을 적용하였다. 그 결과, 온도 변화 조건에서 수행된 통수능 시험결과를 이용한 신뢰성 해석 방법과 Miura와 chai(2000)식을 적용하여 장기 통수능을 평가할 수 있는 것으로 평가되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Development of Knowledge-based Study on Optimized NATM Lining Design System

    지식기반형 NATM 라이닝 최적 설계 시스템 개발

    Ju-Sang Song, Chung-sik Yoo

    송주상, 유충식

    This paper concerns the development of an optimized NATM secondary lining design system for a subsea tunnel. The subsea tunnel is normally ...

    본 연구에서는 해저 터널의 특수성을 고려한 NATM 2차 라이닝의 최적 설계 시스템을 개발하였다. 해저 터널은 일반적으로 일정 수압 하의 토사나 암반 등으로 ...

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    This paper concerns the development of an optimized NATM secondary lining design system for a subsea tunnel. The subsea tunnel is normally laid down under the sea water and submarine ground which consists of soil or rock. The design system is the series of process which can predict lining member forces by ANN (artificial neural network system), analyze suitable section for the designated ground, construction and tunnel conditions. Finally, this lining design system aims to be connected for designing the subsea tunnel automatically. The lining member forces are predicted based on the ANN which was calculated by a FEM (finite element analysis) and it helps designers determine its lining dimension easily without any further FEM calculations.


    본 연구에서는 해저 터널의 특수성을 고려한 NATM 2차 라이닝의 최적 설계 시스템을 개발하였다. 해저 터널은 일반적으로 일정 수압 하의 토사나 암반 등으로 구성된 해저 지반 내에 시공된다. 본 설계 시스템은 특정 해저 터널 단면에서의 지반 조건, 시공 조건 및 터널 조건을 고려하여 인공신경망 기반의 라이닝 부재력 예측 시스템을 구축하고, 시공성이 확보된 단면 DB를 구축하여 해저터널에서 최적 단면 설계가 가능하도록 구성하였다. 단면 검토 및 설계에 사용되는 라이닝 부재력 예측은 유한요소해석을 토대로 구축한 인공신경망을 통해 일반화한 후 별도의 추가 해석이 필요없이 유사 단면의 해저 터널 설계에 적용이 가능하도록 하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Development of the Dredged Sediments Management System and Its Managing Criteria of Debris Barrier

    사방댐 준설퇴적물 관리시스템 개발 및 관리기준 제안

    Young-Suk Song, Jung-Mann Yun, In-Keun Jung

    송영석, 윤중만, 정인근

    The dredged sediment management system was developed to have an objective, quantitative and scientific decision for the optimum removal time of dredged ...

    사방댐 배면의 준설퇴적물에 대한 준설시기를 객관적, 정량적, 과학적으로 결정할 수 있도록 준설퇴적물 측정장치를 개발하고 실제 현장에 시범 구축하였다. 사방댐 배면의 준설퇴적물 하중을 ...

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    The dredged sediment management system was developed to have an objective, quantitative and scientific decision for the optimum removal time of dredged sediments behind debris barrier and was set up at the real site. The dredged sediment management system is designed and developed to directly measure the dredged sediments behind debris barrier in the field. This management system is composed of Data Acquisition System (DAS), Solar System and measurement units for measuring the weight of dredge sediments. The weight of dredged sediments, the water level and the rainfall are measured in real time using the monitoring sensors, and their data can be transmitted to the office through a wireless communication method. The monitoring sensors are composed of the rain gauge to measure rainfall, the load cell system to measure the weight of dredged sediments, and water level meter to measure the water level behind debris barrier. The management criteria of dredged sediments behind debris barrier was suggested by using the weight of dredged sediments. At first, the maximum weight of dredged sediments that could be deposited behind debris barrier was estimated. And then when 50%, 70% and 90% of the maximum dredged sediments weight were accumulated behind debris barrier, the management criteria were divided into phases of Outlooks, Watch and Warning, respectively. The weight of dredged sediments can be monitored by using the dredged sediment management system behind debris barrier in real time, and the condition of debris barrier and the removal time of dredged sediments can be decided based on monitoring results.


    사방댐 배면의 준설퇴적물에 대한 준설시기를 객관적, 정량적, 과학적으로 결정할 수 있도록 준설퇴적물 측정장치를 개발하고 실제 현장에 시범 구축하였다. 사방댐 배면의 준설퇴적물 하중을 측정하기 위하여 준설퇴적물 관리시스템을 설계 및 개발하였다. 본 관리시스템은 Data Acquisition System (DAS), Solar System 및 준설퇴적물 하중변화 측정유닛으로 구성되어 있다. 또한 사방댐 배면의 준설퇴적물 하중, 수위 및 강우량을 실시간으로 측정하고 무선통신을 통하여 자료를 전송할 수 있다. 준설퇴적물 하중변화 측정유닛은 강우를 측정하기 위한 강우계, 사방댐 배면의 준설퇴적물 하중을 측정하기 위한 하중측정계, 사방댐 배면 수위를 측정하기 위한 수위계로 구성되어 있다. 사방댐 배면의 준설퇴적물 관리기준은 준설퇴적물의 하중을 기준으로 제안하였다. 사방댐 배면에 퇴적될 수 있는 최대 준설퇴적물의 양을 산정하고, 최대 준설퇴적물의 50%, 70% 및 90%가 쌓인 경우 관심, 주의 및 경보의 단계로 구분하여 관리기준을 마련하였다. 사방댐 배면의 준설퇴적물 관리시스템을 활용하여 현재 준설퇴적물의 하중을 실시간으로 측정할 수 있으며, 이를 토대로 사방댐의 상태와 준설퇴적물의 준설시기를 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Artificial Intelligence (AI)-based Deep Excavation Designed Program
    Chungsik Yoo, Haider Syed Aizaz, Qaisar Abbas, Jaewon Yang
    This paper presents the development and implementation of an artificial intelligence (AI)-based deep excavation induced wall and ground displacements and wall ... + READ MORE
    This paper presents the development and implementation of an artificial intelligence (AI)-based deep excavation induced wall and ground displacements and wall support member forces prediction program (ANN-EXCAV). The program has been developed in a C# environment by using the well-known AI technique artificial neural network (ANN). Program used ANN to predict the induced displacement, groundwater drawdown and wall and support member forces parameters for deep excavation project and run the stability check by comparing predict values to the calculated allowable values. Generalised ANNs were trained to predict the said parameters through databases generated by numerical analysis for cases that represented real field conditions. A practical example to run the ANN-EXCAV is illustrated in this paper. Results indicate that the program efficiently performed the calculations with a considerable accuracy, so it can be handy and robust tool for preliminary design of wall and support members for deep excavation project. - COLLAPSE
    December 2018
  • Research Article

    A Field Test on Bearing Capacity Characteristics of Materials for Ground Cavity Restoration Based on Plate Bearing Test

    평판재하시험을 이용한 공동 복구재료의 지지특성에 관한 현장실험

    Jeong-Jun Park, Heesoo Shin, Dongwook Kim, Seung-Kyong You, Jung-Mann Yun, Gigwon Hong

    박정준, 신희수, 김동욱, 유승경, 윤중만, 홍기권

    This paper described a results of field test based on plate bearing test of the restoration material, which was developed to restore ...

    본 연구에서는 하수관 손상 등과 같은 원인에 의해 발생한 공동을 개착식으로 복구하기 위하여 개발된 복구재료를 이용하여 평판재하시험 기반의 현장실험을 실시하였다. 또한 실험결과를 ...

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    This paper described a results of field test based on plate bearing test of the restoration material, which was developed to restore the ground cavity due to sewerage damage. The analysis of bearing capacity characteristics on the restoration materials was performed by experimental results. The results showed that the load bearing capacity in the maximum stress condition of the foundation ground is about 66%-70%, when the expansion mat is embedded at the bottom of 0.1 m and 0.2 m from the ground surface. However, The load bearing capacity of expansion mat according to embedded depth was not large. The load bearing capacity of concrete mats was about 82%-90% compared with that of ground surface, and it showed about 50% of the load bearing capacity compared with the expansion mat. As a result of analysis of allowable bearing capacity according to restoration materials, it was confirmed that the allowable bearing capacity of the expansion mat and the concrete was about 130%-150% and about 160% more than the foundation ground, respectively.


    본 연구에서는 하수관 손상 등과 같은 원인에 의해 발생한 공동을 개착식으로 복구하기 위하여 개발된 복구재료를 이용하여 평판재하시험 기반의 현장실험을 실시하였다. 또한 실험결과를 이용하여 복구재료에 대한 지지력을 비교하였으며, 하중지지특성을 분석하였다. 시험 결과, 팽창매트를 지표로부터 각각 0.1m, 0.2m 하부에 매설한 경우에 원지반의 최대 응력조건에서의 지지효과는 약 66%∼70% 정도인 것으로 분석되었지만, 매설깊이에 따른 지지효과의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 콘크리트매트가 적용된 경우의 지지효과는 원지반에 비하여 약 82%∼90%로 나타났으며, 팽창매트로 보강된 경우에 비해서도 약 50% 정도의 지지효과를 보였다. 그리고 복구재료에 따른 허용지지력을 분석한 결과, 팽창매트와 콘크리트매트가 매설된 경우의 허용지지력은 원지반 대비 각각 약 130%∼150%와 약 160% 이상을 확보하는 것으로 분석되었다.

    - COLLAPSE
    December 2018