변형률 쐐기모델을 이용한 다층지반에서의 횡하중을 받는 말뚝의 적용성 평가

김홍택(Kim Hongtaek),이중재(Lee Jungjae),정종민(Chung Jongmin),윤창진(Yoon Changjin) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7

변형률 쐐기모델은 지반의 변형과 말뚝의 복합적인 상호거동을 반영하는 효과적인 횡방향 지지력 산정방법이며, 국내에서도 근래에 들어 실무에서 그 적용성이 점차 증가하고 있다. 특히 다층지반에서의 변형률 쐐기모델은 아직까지 국내에서 검증된바가 없어, 다층지반에서 횡방향 하중을 받는 말뚝의 거동을 변형률 쐐기모델로 이해하기 위해서는 충분한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 다층 지반에서도 변형률 쐐기모델이 지반과 말뚝의 복합거동을 모사할 수 있는 유효한 모델인지 확인하기 위하여 모형실험과 수치해석기법으로 그 적용성을 확인해 보았다. 모형말뚝을 이용하여 직접 횡방향 하중을 재하시킴으로써 말뚝의 거동특성을 평가하고, 주면 마찰저항력의 크기로 지반의 변형률을 평가하여 지반의 수동쐐기를 도출하면서 지층의 강성에 따른 수동쐐기의 상태변화를 확인함으로써 다층지반에서의 적용성을 확인하였다. 아울러 수치해석 기법을 이용하여 모형실험을 검증함으로써 모형실험의 신뢰성을 검증하여 변형률 쐐기모델의 적용성을 검증하였다. The Strain Wedge Model is useful method for horizontal bearing capacity calculation considering interaction of pile and ground deformation. However, application case of the Strain Wedge Model is rare and the strain wedge model of plenty of verification is needed on multi layered ground in Korea. In this present study, to conduct laboratory model test and numerical analysis for verification of Strain Wedge Model, adapt model that could describe the interaction of pile and ground deformation on multi layered ground. In model test, it was performed to estimate the behavior characteristics on pile under lateral load and to analyze the relationship between load and deformation. In addition, it was fulfilled to measure the skin friction on pile using strain gauge and to decide the ground passive resistance wedge using skin friction. Numerical analysis was performed to verify laboratory model test results.

서해안 준설토의 역학적 특성 및 시간경과에 따른 강도 특성에 관한 연구

김홍택(Hongtaek Kim),한연진(Yeonjin Han),유완동(Wandong Yu) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.2

서해안 지역의 준설토는 실트 또는 세립모래 성분이 많은 특성으로 인해 성토재로 직접 사용되는 사례가 증가하고 있으나, 준설토를 성토재로써 활용하는 연구에 대해서는 미흡하다. 이에 본 연구에서는 서해안 지역의 준설토를 성토재료의 활용성을 확인하고자 하였다. 우선적으로 피에조콘 관입시험을 통해서 준설 지반의 구성성분을 확인함으로써 성토재의 활용 가능성을 우선적으로 확인하였다. 준설토에 대한 침강 및 자중압밀시험을 시행하여 준설토의 특성을 평가하는 동시에 침강 및 자중압밀이 완료된 시료에 대해서 다짐시험 및 직접전단시험을 시행함으로써 준설토의 준설완료 시점의 특성을 확인하였다. 아울러 침강 및 자중압밀이 완료된 시료를 자연배수시킴으로써 시간이 경과됨에 따라서 준설토가 보이는 역학적 특성을 확인하고자 하였다. 실트, 실트질 모래 및 모래성분이 다량 포함되고 있는 서해안 지역의 준설토는 자연배수 시간이 경과함에 따라서 단위중량과 전단강도가 증가되는 특성을 보이는 것으로 평가되었다. The dredged soils of western sea of Korea have been used as the fill materials because it possess the characteristics that constitute silt, silty sand and sand mainly. However, a study on dredged soils as the fill materials is insufficient. Hence, in this present study, the application the dredged soils of western sea of Korea as the fill materials was confirmed. Primary, the composition characteristics of the ground was analyzed to confirm the application on dredged soils as the fill materials by the piezo-cone penetration test. In laboratory test, it was performed the self-weight consolidation test for mechanical characteristics of the dredged soils. The direct shear test using self-weight consolidation test sample for shear strength characteristics was performed after self-weight consolidation test. Additionally, the mechanical characteristics of the dredged soils on elapsed time using self-weight consolidation test sample, which is drained naturally, was evaluated. The dredged soils of western sea of Korea show that unit weight and shear strength is increased as natural drain time elapses.

수치해석을 통한 FRP 콘크리트 합성말뚝 적용성 평가

김홍택(Kim HongTaek),이명재(Lee MyungJae),박지웅(Park JeeWoong),윤순종(Yoon SoonJong),한연진(Han YeonJin) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.8

유리섬유복합관을 이용한 FRP-콘크리트 합성말뚝에 대하여 연직하중을 받는 FRP-콘크리트 합성말뚝의 지반의 변형과 말뚝의 복합적인 상호거동을 분석하여 현장에 적용할 수 있는 효과적인 말뚝의 적용성을 평가하고자 한다. 이 연구에서는 CFFT 감재-콘크리트 합성말뚝과 FRP를 원주방향으로 보강한 FRP-콘크리트 합성말뚝(CFFT)과 관련하여 발생하는 문제점들을 완하시키기 위해 새롭게 제안된 콘크리트 채움 원형 FRP 말뚝(HCFFT)의 구조적 거동에 대한 실내시험을 통한 FRP-콘크리트 합성말뚝의 재료의 역학적 성질을 규명하여 해석 및 설계에 필요한 역학적 성질을 제시하였다. 아울러 실내시험 결과를 유한차분 수치해석 기법을 적용하여 연직하중 작용 시 단일말뚝인 경우 강관말뚝과 FRP-콘크리트 합성말뚝에 거동을 비교분석하여 적용성을 확인해 보았다. The interaction of the ground deformation and composite piles, which is made of fiber glass, was analyzed for the effective pile application under vertical loads. This study was performed to conduct experimentation test and propose the material characteristics of the new type concrete injection circular FRP pile for the improvement of the defect of CFFT-Concrete composition piles and FRP-Concrete composition piles(FRP reinforced column direction). Additionally, in order to analyze the behaviour characteristics of composite pile and steel pile the numerical analyses were carried out.

쏘일네일 보강벽체의 수평변위와 안전율과의 관계 분석연구

김홍택(Kim Hongtaek),이인(Lee In) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.2

쏘일네일 공법은 일반적으로 한계평형해석법을 토대로 검토한 사면안정해석결과를 이용하여 설계기준안전율 이상을 만족하면 안정한 것으로 판단하여 설계하고 있다. 그러나 쏘일네일의 길이가 짧은 경우 설계기준안전율을 만족하고도 발생변위가 과다하여 사용상에 문제가 발생하는 경우가 있다. 본 연구는 대형파괴재하시험결과에 의한 재하하중-안전율 및 재하하중-발생변위비와의 관계를 분석하여 쏘일네일 보강벽체의 안전율-발생변위비와의 상관관계를 분석하였으며, 분석결과 쏘일네일 보강벽체의 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하기 위해서는 한계평형해석에 의한 안전율이 최소 1.35 이상을 확보하여야 할 것으로 평가되었다. 또한 한계평형해석결과 최소 안전율 1.35 이상을 만족하여도 지반의 전단강도가 작거나 벽체높이가 높을 경우 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하지 못하는 경우가 있어 수치해석을 통한 발생변위 검토가 필요할 것으로 판단된다. Soil nailing method was often designed by the slope stability analysis based on limit equilibrium. However, in the case of shorten length of nails, although the calculated factor of safety is within the design factor of safety, the horizontal displacement of soil nailed walls occurred above the allowable limit. In this study, relationship between the load and factor of safety, and relationship between the load and displacement ratio based on the test results were analysed. From the analysed results, the relationship between factor of safety and displacement ratio was estimated. For the mobilized horizontal displacement of the walls within the serviceability limit corresponding to the displacement of less than 0.3% displacement ratio, the calculated factor of safety by limit equilibrium analysis had to satisfy above 1.35. Also, although the minimum factor of safety is estimated above 1.35, the maximum horizontal displacement is often mobilized above 0.3% of excavation height. Therefore, it is necessary to perform the numerical analysis of soil nailed walls in the case of low shear strength or high excavation.

수치해석을 통한 지중매설된 GFRP관의 적용성 평가

김홍택(Kim Hongtaek),권혁준(Kwon Hyukjoon),윤명준(Yoon Myungjune),윤순종(Yoon Soonjong),한연진(Han Yeonjin) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.8

유리섬유복합관은 지중에 매설되기 때문에 토압 및 상재하중 등의 외력에 충분히 안전하게 설계되어야 하며, 관의 변형 및 침하에 대해서도 안정성을 확보하여야 한다. 이에 본 연구에서는 내압 및 외압에 대한 안정성 평가를 위하여 실내시험을 통한 GFRP관 재료의 역학적 성질을 규명하여, GFRP관의 해석과 설계에 필요한 역학적 성질을 제시하였다. 아울러 수치해석기법을 이용하여 전 구간 및 일부구간에 상재하중 작용 시 흄관과 GFRP관의 변형 및 부등침하 관계를 비교분석하여 수치해석을 통한 GFRP관의 적용성을 평가하였다. The GFRP(Glass-Fiber Reinforced Plastic) pipe is designed to behave safely against the external forces and to secure stability of deformation and settlements of pipe, since it is laid under the ground. In this study, the evaluation for the pressure stability was carried out by performing the laboratory experiments to figure out the mechanical properties of Glass-Fiber Reinforced Plastic pipe, take a theoretical approach, and suggest the mechanical properties necessary for the analysis and design of GFRP. Numerical analysis is also conducted to evaluate on the field application through the comparison concerning relations between deformation and differential settlement in the GFRP and hume pipes when all and half sections are under the surcharge load.

스미어 현상이 발생한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주변부 거동예측을 위한 변수분석

김홍택(Kim Hongtaek),남열우(Nam Yelwoo) 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.4

충전물이 암 절리면의 전단강도를 감소시키는 것과 유사하게 콘크리트와 주변 암반근입부 사이의 연약한 물질은 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력을 감소시킨다. 이러한 현상은 콘크리트 타설 후에 암반 근입부 측벽에서 천공잔류물이나 스미어 또는 재성형 암반을 생성시키는 시공과정에서도 형성되게 된다. 콘크리트 말뚝과 주변 암반 사이의 접촉면의 특성은 시공법에 따라서 크게 영향을 받는다. 콘크리트 타설과정 또는 그 이후 형성되는 연약한 물질이 존재하거나 거칠기와 같은 콘크리트-암 접촉면의 특성은 말뚝의 주면부 거동에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 유한차분법 코드를 기반으로 하는 FLAC 2D를 이용하여 스미어현상이 발생한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동특성을 조사하기 위하여 변수분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로서, 정적연직하중을 받는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 극한주면저항력에 영향을 미치는 요소와 말뚝두부의 침하에 영향을 미치는 요소들을 확인할 수 있었다. Just as infill material can reduce the shear strength of a rock joint, a layer of soft material between concrete and the surrounding rock socket can reduce pile shaft resistance of drilled shafts socketed in rocks. This can also result from construction methods that leave smeared or remoulded rock or drilling fluid residue on the sides of the rock sockets after concrete placement. The nature of the interface between the concrete pile shaft and the surrounding rock is critically important to the performance of the pile, and is heavily influenced by construction practice. Characteristics of the concrete-rock interface, such as roughness and the presence of the soft materials deposited during or after construction can significantly affect the shaft resistance response of the pile. In this study, we conducted the parametric study to examine the performance characteristics of drilled shafts socketed in smeared rock under the vertical load with the code of finite difference method of FLAC 2D. As the results of the current research, the parameters that affect the settlement of the pile head and the ultimate unit shaft resistance could be identified.

실내모형실험과 변형률 쐐기모델을 이용한 수평하중을 받는 말뚝의 거동 특성에 관한 연구

김홍택(Kim, HongTaek),한연진(Han, YeonJin),김홍락(Kim HongLak) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.2

말뚝에 대한 수평지지력 산정방법은 대부분이 토압론과 지반을 말뚝으로부터 분리하여 고려하기 때문에 지반과 말뚝의 상호작용을 효율적으로 고려하지 못하고 있다. 최근에 말뚝기술이 보다 개선됨에 따라서 수평하중을 받는 말뚝의 실제거동에 대한 규명이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 말뚝과 지반의 상호작용을 고려할 수 있는 변형률 쐐기모델을 이용하여 단일 말뚝과 무리말뚝에 대한 거동 특성을 살펴보고자 한다. 수평하중을 받는 말뚝에 대한 거동을 알아보기 위하여 축소모형실험을 우선적으로 수행하였으며, 실제 규모의 말뚝조건에 대해서는 변형률 쐐기모델을 적용하여 말뚝의 거동특성을 예측하였다. 실내모형실험 결과와 수치해석의 전반적인 거동을 살펴보기 위하여 실험결과 및 해석결과를 이용하여 비교, 분석을 수행하였다. The most of original horizontal bearing capacity theory of the pile is not efficiently to consider interaction between soil and pile because it is only to consider the earth pressure theory and separately the ground form pile. In recent, in order to improve the pile technology, it is necessary to confirm the real behaviour characteristics of pile under lateral load. Hence, to evaluate the behaviour characteristics of the single and group pile under lateral loads using the strain wedge model that could consider the interaction between soil and piles. Primarily, laboratory scale down model tests was carried out to predict the behaviour characteristics on real size piles using the strain wedge model. The comparative analyses between model test and numerical analysis for the evaluation of whole behaviour were conducted.

수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일링 공법의 기초연구

김홍택(Kim Hongtaek),이중재(Lee Jungjae),정종민(Chung Jongmin),최근혁(Choi Geunhyeok),이인(Lee In) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7

1990년대 초 쏘일네일링 공법이 국내에 처음 도입된 이후 쏘일네일링 공법은 사면안정 및 지반굴착의 보강공법으로 널리 쓰이고 있으며, 쏘일네일링 공법의 적용이 확대됨에 따라 초기의 쏘일네일링 공법에 대한 여러 가지 개선된 쏘일네일링 공법도 발달하였다. 최근에 많이 쓰이는 쏘일네일 공법들은 크게 그라우트에 대한 개선 공법과 쏘일네일 자체에 대한 개선 공법으로 분류된다. 그라우트에 대한 개선공법으로는 대표적으로 가압그라우팅 공법을 들 수 있으며, 쏘일네일 자체에 대한 개선공법으로는 자천공 쏘일네일 공법, 제거식 쏘일네일 공법 등과 더불어 본 연구의 대상이 되는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일링 공법이 있다. 본 논문에서는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일 공법에 대한 연구로 일반적인 쏘일네일 공법과의 비교 연구를 수행하였다. 연구순서로는 먼저 사면안정에 대하여 한계평형 해석을 이용한 안전율 비교를 하였고, 다음으로 연직 굴착에 대하여 연속체 해석을 통한 변위에 대한 비교를 하였다. 연구결과 쏘일네일을 상향으로 설치할 경우 한계평형 해석에서의 안전율은 상당량이 감소하였고, 수평변위에 대한 연구결과에서는 큰 차이가 없었다. In the early 1990s, soil nailing was first introduced as method of reinforcement for the slope stability and ground excavation, and as its application was increased the improved soil nailing was also developed. Most recently used for grout soil nailing greatly improve the methods and techniques for self-improvement techniques are classified as soil nailing. As the representative for the grout pressure method to improve the join method pressure grouting and improved method for the self-drilled soil nailing, removable soil nailing, upward soil nailing combined with horizontal drainage system. This paper is to compare upward soil nailing combined with horizontal drainage system with downward direction of the soil nailing. In order to study the limit equilibrium slope stability analysis and comparison with factor of safage, excavation for the vertical displacement for comparison with continuous analysis. According to this study, safage factor is decreased considerably using limit equilibrium analysis and makes no odds for the horizontal displacement when soil nail was installed upward.

강우시 토사사면내의 간극수압변화에 관한 실험적 고찰

정의중(Jeung Eujung),김홍택(Kim Hongtaek),장현익(Jang Hyunik),김경석(Kim Kyungsuk),강인규(Kang Inkyu) 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.1

본 연구는 강우시 토사사면의 침투거동 특성을 규명하기 위한 기초연구로서 강우재현장치를 활용하여 실내모형실험을 실시하여 유한사면내의 간극수압의 변화를 측정하였으며, 이를 바탕으로 강우지속시간에 따른 강우시 유한사면내의 침투거동 특성을 분석하였다. 분석결과 강우가 지속적으로 발생됨에 따라 사면내의 간극수압은 점차 증가하는 것을 알 수 있으며, 강우초기에는 사면 중앙부 표면에서 간극수압이 크고 강우가 점차 지속됨에 따라 사면내로 강우가 침투하여 사면붕괴 직전에는 사면내부의 간극수압이 크게 증가되는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 실시한 실내실험은 계측기의 민감도가 높고 조작이 용이하지 못하여 많은 실험결과를 얻지 못하였으며, 향후 다양한 사면경사에서의 유한사면에 대한 강우시 침투거동 특성에 대해 실험적 연구가 필요하다고 생각된다. In this research, model tests have been performed for researching the seepage characteristics in the finite soil slope during the rainfall using a manufactured rainfall simulator. On the basis of the results, it has been analyzed how to change the seepage characteristics due to the duration time of rainfall. We are found that the pore-water pressure was gradually increased as increasing the duration time of rainfall. Specially, at the beginning of rainfall, the pore-water pressure in the middle surface of slope was measured larger than any point. As increasing the duration time of rainfall, the pore-water pressure at the inner part of slope was increased greatly at the collapse due to infiltrating the pore-water within the slope. In the research, it was not easy to get various test results because measuring instruments are high sensitivity and difficult to handle. For the future, the model test results are needed for the various slope angle.

단층파쇄대 구간에 적용한 절토부 옹벽의 붕괴사례

강인규(Inkyu Kang),김홍택(Hongtaek Kim),이승주(Seungjoo Lee),정준기(Jungi Jung),황정순(Jeongsoon Hwang) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2014 No.9