• Research Article

    Behaviors of Artificial Reef Reinforced with Settlement Reduction Reinforcement

    침하 저감용 보강재로 보강된 인공어초 설치 지반의 거동 특성

    Daeho Yun, Yuntae Kim

    윤대호, 김윤태

    본 연구에서는 인공어초의 침하 및 세굴을 저감하고자 다양한 보강재로 보강된 해저 지반의 침하 및 세굴 거동 특성을 알아보았다. 지반에 적용한 보강재는 총 ... + READ MORE
    본 연구에서는 인공어초의 침하 및 세굴을 저감하고자 다양한 보강재로 보강된 해저 지반의 침하 및 세굴 거동 특성을 알아보았다. 지반에 적용한 보강재는 총 3가지로서 지오그리드(geogrid), 지오그리드-대나무 매트(geogrid-bamboo mat, GBM) 및 해초-지지봉 매트(seaweed-pile mat, SPM)를 각각 보강하여 실험을 수행하였다. 모래, 실트 및 점토 지반에 대해 지지력 실험, 대형 수조 침하 실험, 2차원 흐름 수조 세굴 실험 등 다양한 실내 실험을 수행하였다. 실험 결과 보강재의 보강에 따라 인공어초의 지지력 증진, 침하 및 세굴이 저감되는 효과를 보였으며, 모래나 실트 지반보다 점토 지반과 같은 연약 지반에서 보강 효과가 더 크게 나타나는 경향을 보였다.   This study investigated settlement and scouring characteristics of artificial reef reinforced with various reinforcement types to reduce settlement and scouring. Three reinforcement types were prepared: geogrid, geogrid-bamboo mat (GBM) and seaweed-pile mat (SPM). Various laboratory tests such as bearing capacity test, large size settlement test, two-dimensional flow scour test were performed according to different soil types (sand, silt, clay). Laboratory test results indicated that bearing capacity of seabed with a reinforced artificial reef increased and its settlement and scour depth reduced for all reinforcement types. Especially, reinforcement effect tends to be greater in clay soft ground rather than sand and silt grounds. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    Mechanical Mechanism of Main Tunnels and Cross Passage Construction - A 3D Numerical Investigation
    Chungsik Yoo, Cui Shuaishuai, Wu Ke, Zhang Qianjn, Zhang Zheng, Zhao Jiahui
    This paper presents the results of a three-dimensional numerical investigation into the mechanical mechanism of main tunnels and cross passage construction. Aimed ... + READ MORE
    This paper presents the results of a three-dimensional numerical investigation into the mechanical mechanism of main tunnels and cross passage construction. Aimed at the complex space structure composed of two main tunnels and cross passage, 3D numerical model of the structure and surrounding rock was built to analyze the influence. Comparative analysis of different buried depths were carried out. The results of the study indicate that the stress concentration was occurred in the intersecting linings, especially in the opening side lining, which leads to an unfavorable form of force that is pulled up by the upper and lower sections in the intersecting linings due to the construction of the cross passage. The excavation of the cross passage also destroys the stability of the original soil layer and causes settlement of the surface and main tunnels. Practical implications of the findings are discussed. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    A Study on the Confined Effects of Highly Moistured Soils Reinforced with Geosynthetics

    토목섬유가 보강된 고함수비 흙의 구속효과에 관한 연구

    Jae-Won Yoo, Jong-Chul Im, Sang-Kyun Kang, Hyung-Jun Lee, Moon-Bong Choi

    유재원, 임종철, 강상균, 이형준, 최문봉

    본 연구에서는 고함수비 상태의 흙의 토목섬유 보강에 의한 다짐효과를 확인하고자 실내다짐실험, 현장다짐실험, 수치해석을 실시하였다. 토목섬유의 구속효과를 검증하기 위해 D다짐실험의 몰드(래머/몰드의 ... + READ MORE
    본 연구에서는 고함수비 상태의 흙의 토목섬유 보강에 의한 다짐효과를 확인하고자 실내다짐실험, 현장다짐실험, 수치해석을 실시하였다. 토목섬유의 구속효과를 검증하기 위해 D다짐실험의 몰드(래머/몰드의 면적비=0.33) 보다 큰 몰드(래머/몰드의 면적비=0.19)를 이용하여 다짐을 실시한 결과, D다짐실험에서는 고함수비 구간의 건조밀도가 0.5∼0.6% 증가하였지만, 큰 몰드를 이용한 다짐실험에서는 2.4∼3.7%가 증가하는 것으로 분석되어 하중 작용면에 비해 측면지반의 면적이 충분히 넓을 경우, 함수비가 높은 구간에서도 토목섬유 보강에 의한 구속효과가 발생하였다. 현장다짐실험에서 ‘전압면으로부터의 심도(z/B)’에 따른 고함수비 구간 흙의 다짐효과를 분석한 결과, 무보강 시에는 과도전압으로 인해 다짐상태가 나빠져 다짐이 잘 되지 않았지만, 토목섬유를 보강할 경우 구속효과의 발생으로 다짐층에 다짐에너지가 효과적으로 전달되고 건조밀도가 증가함을 확인하였다. 또한, 토목섬유와 토사층의 거동에 대한 개념적 모델을 통하여 토목섬유의 보강으로 인한 지반내 매커니즘을 설명하였고, 이를 유한요소해석을 통해 검증하였다.   This study confirms reinforcing effect of geosynthetics in the use of soil at higher water contents as a compaction material on compaction tests, field compaction tests, and numerical analysis. To verify a confined effect, a large mold(area ratio of rammer / mold = 0.19) larger than D compaction mold(area ratio of rammer / mold = 0.33) was performed for compaction. It showed that in the D compaction test, dry density were 0.5∼0.6% increases and in the compaction test using the large mold, it were 2.4∼3.7% increases at high water contents. It shows that when the area of compacted area is large enough, a confined effect could be arising from the reinforcement of geosynthetics even at high water contents. As a result of analyzing of compaction effects according to ‘depth(z/B) from compacted surface’ in the field, when not reinforced, the compaction state deteriorated due to the over-compaction and the compaction did not work well. However, when reinforcement of geosynthetics, restraint effect by geosynthetics occurs, it is confirmed that the compaction energy is effectively transferred to the compaction layer and the dry density is increased. Also, through the conceptual model of the behavior of geosynthetic and soil layer, the mechanism in the ground due to reinforcement of geosynthetics is presented and it is verified through finite element analysis. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    A Numerical Study on the Estimation Method of the Results of Static Pile Load Test Using the Results of Bi-directional Pile Load Test of Barrette Piles

    바렛말뚝의 양방향재하시험을 이용한 정적압축재하시험 결과 추정방법에 관한 수치해석적 연구

    Young-Suk Hong, Jae-Won Yoo, Sang-Kyun Kang, Moon-Bong Choi, Kyung-Im Lee

    홍용석, 유재원, 강상균, 최문봉, 이경임

    현장에서의 양방향재하시험은 극한지지력을 판단할 수 있는 하중재하 단계까지의 재하시험이 실시되지 않기 때문에 항복하중 및 극한하중을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 그리고 ... + READ MORE
    현장에서의 양방향재하시험은 극한지지력을 판단할 수 있는 하중재하 단계까지의 재하시험이 실시되지 않기 때문에 항복하중 및 극한하중을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 그리고 정적압축재하시험과 달리 주면과 선단이 분리되어 하중이 전이되고, 주면부의 하중재하 방향이 반대이기 때문에 실제 말뚝의 거동과 다른 결과를 나타낼 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝인 바렛말뚝의 현장 양방향재하시험 결과로부터 3차원 유한요소해석을 실시하고, 재산정된 설계정수를 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하여 수치해석을 실시하였으며, 그 결과로부터 현장타설말뚝의 실제 거동을 추정하는 방법을 제안하였다. 먼저, 현장타설말뚝의 현장 양방향재하시험 결과를 이용하여, 상・하향으로의 하중재하에 따른 하중-변위 분석을 실시하였다. 그리고 양방향재하시험을 3차원 유한요소해석을 통해 모사하고 역해석을 실시하여 재산정된 설계정수들을 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하였으며, 이 결과로부터 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 거동을 분석하였다. 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석 결과를 {정적압축재하시험과 양방향재하시험의 지지력 비(y)} ~ {기준침하량과 말뚝주면장 비(x)}의 관계식으로 나타내었고, 10.0mm, 15.0 mm, 25.4mm일 때의 기준침하량에 따라 각각 구분하여 제안하였다.   Bi-directional pile load test (briefly called ‘BDH PLT’) cannot be performed at loading levels where ultimate bearing capacity could be assessed in field, it is not possible to precisely determine both ultimate load and yield load and under loading. Since the load is transmitted separately to the skin and the end unlike the static pile load test (briefly called ‘SPLT’) and the direction of loading on the skin is opposite, such methods could have a result different from actual movements of shafts. In this study, three-dimensional finite element method (briefly called ‘3D FEM’) analysis was conducted from results of the BDH PLT, made with barret piles, which were large-diameter cast-in-place concrete piles, and the calculated design constants were applied to the 3D FEM analysis of the SPLT to interpret them numerically and then, actual behaviors of cast-in-place concrete piles were estimated. First, using the results of the BDH PLT with cast-in-place concrete piles, behaviors of the piles made by loading upwards and downwards were analyzed to calculate load-displacement. Second, the design constants, calculated by the 3D FEM analysis and the back analysis, were applied on the 3D FEM analysis for the SPLT, and from these results, behaviors of the SPLT through the BDH PLT was analyzed. Last, the results of the 3D FEM analysis of the SPLT through the BDH PLT was expressed in relationships as {A ratio of bearing capacity of the SPLT and of the BDH PLT (y)} ~ {A ratio of reference displacement and pile circumference (x)}, and they were all classified by reference displacement at 10.0 mm, 15.0 mm, and 25.4 mm. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    A Study on the Open Cut Restoration of Underground Cavity Using Concrete Mat

    콘크리트매트를 이용한 개착식 지반공동 복구방법에 관한 연구

    Jeong-Jun Park, Heesoo Shin, Yoonseok Chung, Seung-Kyong You, Gigwon Hong

    박정준, 신희수, 정윤석, 유승경, 홍기권

    본 연구에서는 최근 발생빈도가 증가하고 있는 지반함몰의 가장 큰 영향요소인 지중 공동에 대하여 콘크리트매트를 이용한 개착식 복구방법의 보강효과 분석을 위한 실험적 및 ... + READ MORE
    본 연구에서는 최근 발생빈도가 증가하고 있는 지반함몰의 가장 큰 영향요소인 지중 공동에 대하여 콘크리트매트를 이용한 개착식 복구방법의 보강효과 분석을 위한 실험적 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 평판재하시험을 이용하여 지표로부터 10cm, 20cm, 30cm의 보강깊이에 대하여 콘크리트매트 보강에 따른 응력감소율을 평가한 결과, 약 60%의 응력감소 효과를 나타내었다. 또한 실내실험과 수치해석 결과를 이용하여 지반침하량과 응력감소율을 분석한 결과, 콘크리트매트 설치깊이가 지표로부터 10cm∼20cm 깊이에서 보강효과가 우수한 것으로 확인되었다. 지반변형계수 측정을 위한 LFWD실험 결과, 콘크리트매트가 지표로부터 20cm의 깊이에 보강되었을 때의 변형계수가 가장 크게 나타났다. 따라서 지중 매설물 손상에 의한 지중공동이 포장체 하부까지 높이 방향으로 발달한 경우, 지표로부터 20cm 이내에 콘크리트 매트를 보강하는 것이 효과적인 것으로 분석되었다.   This paper describes results of experimental and numerical analyses, in order to analyze a reinforcement effect of concrete mat on open cut restoration of underground cavity. The plate loading tests were conducted to evaluate a reinforcement effect of concrete mat, at reinforcement depths from the ground surface of 10 cm, 20 cm, and 30 cm. The result showed that the reduction ratio of stress (earth pressure) was about 60% at all reinforcement depth. The reinforcement effect considering ground surface settlement and reduction ratio of stress based on laboratory tests and numerical analysis was significant, at reinforcement depths from the ground surface of 10 cm∼20 cm. LFWD test results showed that subgrade modulus was the largest when concrete mat was installed 20 cm below ground surface. Therefore, it is effective to reinforce concrete mat within 20 cm from the surface, when the underground cavity due to damage of underground utilities was formed in the height direction to the bottom of the pavement layer. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    Development of Reinforcement Grout Materials Using Blast Furnace Slag Powder and Aramid Fiber

    고로슬래그 미분말과 아라미드 섬유를 이용한 보강그라우트재 개발

    Hyeok Seo, Kyung-Ho Park, Chan-Jung Kim, Ho-Chul Kim, Daehyeon Kim

    서 혁, 박경호, 김찬정, 김호철, 김대현

    그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수 및 지하수위저하 또는 상승과 진동으로 인한 침하 및 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 높이고 차수를 목적으로 하는데 사용된다 ... + READ MORE
    그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수 및 지하수위저하 또는 상승과 진동으로 인한 침하 및 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 높이고 차수를 목적으로 하는데 사용된다. 본 연구는 아라미드 섬유를 이용하여 그라우트재료의 압축강도를 향상시키고, 고로슬래그 미분말을 이용하여 높은 강도의 지반개량공법을 개발하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 시멘트와 고로슬래그미분말의 비는 100:0, 70:30, 40:60%로 고치환(50%이상)까지 확인하고, 아라미드 혼입률은 시멘트와 고로슬래그 중량의 0, 0.5, 1.0%로 증가시켜 첨가하였으며, 표면의 유제처리 비율을 0.7과 1.2%로 샌드겔을 성형하여 일축압축시험을 수행하였다. 환경성평가는 중금속용출시험과 pH 측정을 수행하였다. 실험결과 아라미드 섬유 1%첨가 시 일축압축강도는 약 1.3배 정도 강도가 증가하였고, 6가크롬은 고로슬래그 미분말이 30% 증가할수록 중금속 용출은 약 50% 감소하였으나, pH용출시험결과, 고로슬래그 미분말이 30% 증가할수록 pH는 약 0.5 증가하는 경향을 나타났다. 향후 pH에 대한 부분은 보완이 필요할 것으로 판단된다.   The grouting method is utilized to reinforce and waterproof poor grounds, enhance the bearing capacity of structures damaged resulting from settlement due to elevation and vibration or differential settlement, and for cutoff. The purpose of this research is to enhance the compressive strength of grout materials by using aramid fiber and develop a high-strength ground improvement method by using blast furnace slag powder. In this regard, this study has conducted a uniaxial compression test after checking the high charge (higher than 50%) of the ratio of blast furnace slag powder and cement at 100:0, 70:30 and 40:60%, adding the aramid mixture based on 0, 0.5 and 1.0% of the cement and furnace slag powder weight and creating sand gels based on surface oiling rate of 0.7 and 1.2%. For the environmental review evaluation, a heavy metal exudation test and a pH test measurement have been conducted. The experiment results showed that 1% increase of aramid fiber led to 1.3 times greater uniaxial compression intensity. As for the hexavalent chrome, a 30% increase in blast furnace slag powder led to approximately 50% decrease in heavy metal exudation. However, the pH test revealed that a 30% increase in blast furnace slag powder resulted in approximately 0.5 increase in pH. Further research on the pH part is needed in the future. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    Experimental Study on Reducing Effect for Surface Temperature of Recycled Synthetic-Resin Permeable Block

    재생 합성수지 투수블록의 표면온도 저감효과에 관한 실험적 연구

    Chul-Hee Lee, Arum Lee, Eun-Chul Shin, Byung-Hyun Ryu

    이철희, 이아름, 신은철, 유병현

    본 연구는 기존의 콘크리트 투수블록이 아닌 재활용 합성수지를 활용하여 제작된 투수블록의 열섬현상 완화의 기능성 측면인 표면온도의 저감효과를 확인하고자 야외계측과 실내실험을 진행하였다. 야외계측은 ... + READ MORE
    본 연구는 기존의 콘크리트 투수블록이 아닌 재활용 합성수지를 활용하여 제작된 투수블록의 열섬현상 완화의 기능성 측면인 표면온도의 저감효과를 확인하고자 야외계측과 실내실험을 진행하였다. 야외계측은 건조한 상태와 습윤상태를 고려하여 3일 동안 계측하였고, 실내실험은 건조 조건, 강우 모사 조건, 표층 습윤 조건 등으로 구분하여 온도의 변화와 실험 후 함수율의 증발비율을 확인하였다. 야외계측 결과, 가뭄이 지속되거나 일정수준의 수분이 표층에 없는 건조한 상태에서는 수분의 증발에 의한 기화잠열로 냉각효과가 발휘되기 보다는 투수블록 표면의 알베도에 의한 차이로 표면의 온도가 감소하는 것을 확인하였다. 실내실험 결과, 재생 합성수지 투수블록(RS 투수블록)은 콘크리트 투수블록보다 건조한 상태일때는 더 높은 표면온도를 기록하였으나 강우 모사조건에서는 공극내 수분의 증발이 모세관력에 의해 지속적으로 유지되어 더 높은 온도 저감율 보이는 것으로 나타났다. 실내실험 후 증발율을 측정한 결과 수분의 증발율이 높을수록 온도의 저감효과는 증가하는 것을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 증발율과 온도의 저감율에 대한 상관관계식을 도출하였다.   The field measurement and laboratory experiment were conducted to investigate the effect of reducing the surface temperature of the functional aspect of the heat island phenomenon of the permeable block which is made the recycled synthetic resin rather than the existing concrete permeable block. Field measurement was taken for 3 days in consideration of dry condition and wet condition and laboratory experiment was divided into dry condition, rainfall simulating condition, and wetting condition. The variations of temperature and the evaporation rate of water moisture content after experiment were confirmed. As a result of field measurement, it is confirmed that the surface temperature decreases due to the difference in albedo of the pore block surface rather than the cooling effect due to the latent heat of vaporization. The evaporation of moisture in a dry state where drought persisted or a certain level of moisture was not maintained in the surface layer. As a result of laboratory experiment, resin permeable block gives higher surface temperature when it is dry condition than concrete permeable block, but the evaporation of water in the pore is kept constant by capillary force in rainfall simulation condition, and higher temperature reduction rate. As a result of measuring the evaporation rate after laboratory experiment, it is confirmed that the effect of reducing temperature is increased as the evaporation rate of water is higher. Based on these results, correlation formula for evaporation rate and temperature reduction rate is derived. - COLLAPSE
    March 2019
  • Research Article

    An Experimental Study on Ground Reinforcement Effect of Concrete and Expansion Mat for Prevention of Buried Pipe Damage

    지중매설관 손상 방지를 위한 콘크리트매트와 팽창매트의 지반보강효과에 관한 실험적 연구

    Jeong-Jun Park, Heesoo Shin, Jungjo Yuu, Gigwon Hong

    박정준, 신희수, 유중조, 홍기권

    최근 도심지내에서는 지반공동 복구공사, 관로교체 공사 등 생활의 편의성 확보를 위한 소규모 굴착공사가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 지중매설관 하부의 미흡한 다짐관리로 인하여 ... + READ MORE
    최근 도심지내에서는 지반공동 복구공사, 관로교체 공사 등 생활의 편의성 확보를 위한 소규모 굴착공사가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 지중매설관 하부의 미흡한 다짐관리로 인하여 부등침하가 발생할 경우, 관의 파손에 의한 피해를 저감하기 위해 관 하부를 보강할 수 있는 방안에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트를 이용한 매설관 주변지반의 보강효과에 관한 평판재하시험을 실시하였다. 실험결과, 콘크리트매트와 팽창매트 보강에 따른 지중응력 감소율은 재하하중 크기에 따라 각각 약 46%∼48% 및 39%∼42%로 분석되었다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트의 지반보강효과에 기인하여, 연구에 적용된 각각의 재료는 매설관의 침하 및 매설관 하부지반의 변형을 감소시키는 효과가 있는 것으로 판단되었다. 이를 바탕으로 지중매설관 하부지반 또는 매설관 사이의 지반에 콘크리트매트 및 팽창매트를 보강한다면, 지중에서 예측하기 어려운 공동발생 및 지반침하에 따른 매설관 손상을 다소 방지할 수 있는 것으로 평가되었다.   Recently, small-scale excavation like ground cavity restoration and buried pipe replacement works are being carried out in urban area, in order to improve living convenience. This paper describes experiment results on the ground reinforcement method that can reduce the buried pipe damage, when the differential settlement occurred due to poor compaction of ground below the buried pipe. Plate load tests were conducted to evaluate a reinforcement effect of ground using concrete mat and expansion mat in the ground below the buried pipe. The results showed that the stress reduction ratio by concrete mat and expansion mat according to the surcharge load was about 46%∼48% and 39%∼42%, respectively. Therefore, the differential settlement of the buried pipe and the ground deformation below the buried pipes were reduced by the reinforcement effect of the concrete mat and expansion mat. This means that it is possible to prevent a buried pipe damage due to underground cavity and ground subsidence, if concrete mat and expansion mat are reinforced in the ground below the buried pipe or on the ground between the buried pipes. - COLLAPSE
    March 2019