지반-구조물 동적 상호작용에 의한 Rocking현상과 그에 따른 지하 중공구조물의 부상거동

강기천(Kang Gi-Chun) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 C Vol.32 No.3

본 논문은 액상화 지반에서의 지반-지하 중공구조물 상호작용에 따른 구조물의 rocking현상을 조사하기 위해서 수행한 원심모형실험에 관하여 서술하고 있다. 지진이 발생하였을 때 지반이 강한 진동에 노출되면 상대밀도가 낮은 느슨한 모래지반에서는 액상화가 발생하며, 액상화된 지반보다 작은 단위중량을 가진 지하 중공구조물은 부상한다. 지하 중공구조물이 부상하는 동안에 구조물의 동적 거동과 구조물의 부상량에 대한 원지반의 영향을 평가하기 위하여 원지반의 상대밀도를 다르게 모델지반을 제작하였고, 아크릴 박스를 이용하여 트랜치를 제작하여 모형실험을 수행하였다. 실험결과, 액상화된 원지반의 측방유동 및 주변지반의 전단변형에 의해 야기되는 지하 중공구조물의 rocking현상이 지하 중공구조물의 부상량의 규모에 크게 기여하는 것으로 나타났다. This paper described a centrifuge study in order to investigate ground-underground hollow structure interaction-induced rocking behavior in liquefied ground. Uplift of the underground hollow structures is initiated due to liquefaction in sandy grounds when the ground is exposed to a strong shaking during earthquakes because the apparent unit weight of these structures is smaller than that of the liquefied soil. In order to evaluate the dynamic behavior of the underground hollow structure and the effects of original subsoil during the uplifting, model tests were performed by changing the relative density of the original subsoil and installing an acrylic box as a trench. The results of the present study show that rocking behavior of the underground hollow structure due to shear deformation of the surrounding subsoil or lateral movement from the original subsoil contributed to large magnitude of the uplift due to strong shaking.

지진발생시 과잉간극수압의비의 증가에 따른 지중 매설구조물의 거동

강기천(Kang, Gi-Chun) 한국지반공학회 2011 한국지반공학회논문집 Vol.27 No.12

Uplift phenomenon occurs when the apparent unit weight of buried geo-structures becomes smaller than that of the liquefied backfill due to the increase of an excess pore water pressure during strong earthquakes. In order to explain the relationship between the uplift displacement of the buried geo-structures and the increase of the excess pore water pressure ratio in backfill, dynamic centrifuge model tests are conducted. In the present study, primary and secondary factors against uplift behavior of the buried geo-structures are considered in the dynamic centrifuge model tests. Among these factors, the most important factors affecting the increase in the excess pore water pressure ratio were the ground water depth, the relative density of back, and the amplitude of the input acceleration, which were also largely affect the uplift amount of the buried geo-structures.

SAMP(Single Antenna-Multi Point) GPS기반 실시간 댐 변위계측 시스템 현장 적용 사례 연구

강기천(Kang, Gi-Chun),김성진(Kim, Seong-Jin),유민석(Ryou, Minsuk),안기원(Ahn, Kiweon),김지성(Kim, Jiseong) 한국지적정보학회 2018 한국지적정보학회지 Vol.20 No.2

댐 변위 모니터링은 댐의 안전성을 위협하는 영향을 파악하여 댐과 관련된 붕괴사고를 사전에 방지하고, 댐을 안전하게 운영하고 유지・관리하는데 중요한 항목으로 사용되고 있다. 기존의 자동 토털스테이션(Total Station)를 이용한 댐체 변위계측 시스템은 프리즘 타겟과 자동 토털스테이션을 이용하여 측점의 X, Y, Z값을 얻고, 그에 따라 댐체 외부변위를 파악하고 있다. 하지만 자동 토털스테이션 변위계측 시스템은 일반적으로 외부(날씨, 수목 등)의 영향 및 거리 오차등으로 결측, 에러에 따른 정확도 및 신뢰성이 저하되어 더 우수한 성능의 장비를 활용하여 댐의 안전관리 능력을 보완하고 개선하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 새로운 댐 변위 계측시스템인 SAMP GPS를 도입하여 기존의 변위 계측시스템을 개선하고 보다 정밀한 성능을 확보하고자 한다. SAMP GPS 변위 계측시스템의 적용성을 위해 8개의 측점을 실제 현장 적용하였다. 기존 자동 토털스테이션에 의한 변위계측과의 비교 결과, SAMP GPS가 토털스테이션 보다 안정적이고 신뢰성 및 정확도가 향상되어 현장 적용성이 검증되었다. Dam monitoring has been used as an important part to prevent damages related to dams and to safely manage and maintain dams by identifying the threats. The dam displacement measurement system using the existing automatic total station obtains the X, Y and Z values of the point by using an electronic theodolite integrated with an electronic distance measurement from the instrument to a prism target, and thereby make us understand the external displacement of the dam. However, since the accuracy and reliability of the automatic total station measurement system is generally affected by its environment (weather, tree, etc.) and distance errors, the accuracy and reliability are lowered and thus it is necessary to secure and improve the safety management by introducing equipment with better performance. In this study, we will introduce a new dam displacement measurement system, the SAMP GPS, to improve the existing displacement measurement system and secure more accurate performance. For the applicability of the SAMP GPS displacement measurement system, 8 points were applied in the field. As a result of the comparison with displacement measurement by conventional automatic total station, the SAMP GPS is more stable than the total station, and the reliability and accuracy have improved, and its field application is verified.

석탄광산에서 발생된 대규모 폐광석 더미에 대한 안정성 검토

강기천 ( Gi Chun Kang ),안남규 ( Nam Kyu Ahn ),오재일 ( Je Ill Oh ),김태형 ( Tae Hyung Kim ) 대한지질공학회 2005 지질공학 Vol.15 No.2

강원도에 위치한 D석탄광산에서 발생된 폐광석을 쌓아둔 적치장 사면의 지반공학적·환경공학적 측면에서 안정성을 해석하고, 적합한 대책을 수립하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 적치장에서 하천으로 유입되는 침출수에 대한 수질검사를 통해 폐광석적치장이 산성광산배수(AMD)를 발생시키고 있음을 확인 할 수 있었다. 폐광석적치장의 사면안정 해석을 위하여 SLOPILE 프로그램을 이용하여 건기시, 평상시, 우기시에 대하여 원호활동 해석을 실시하였다. 또한, 사면의 규모가 대규모인 점을 고려하여 사면 선단부분을 무한사면으로 가정한 평면파괴 해석도 실시하였다. 원호활동해석에서 우기시 사면의 안전율이 0.78로 사면의 선단부에서 파괴가 발생하고, 평면파괴해석의 결과 우기시 활동깊이 4m 이하부터 사면의 안전율이 1이하로 파괴의 가능성을 잠재하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 비점오염 형태의 AMD 발생 저감과 사면 안정성 확보라는 측면에서 복합 대응이 가능한 뒷채움재로 폐콘크리트를 활용한 붕괴방치벽체(옹벽) 설치가 제안되었다. Stability investigations were conducted for the heap of coal associated wastes occurred from D mine located in Gang-Won Province from the geotechnical and environmental engineering aspect, and a countermeasure was also examined to increase the stability in this area. Quality of water flowed from the heap of coal associated wastes was identified as AMD. Slope stability investigations were conducted with both circular failure analyses using SLOPILE program and planar failure analyses in cases of dry, rainy, and ordinary slopes. The results of circular failure analyses indicated that the factor of safety is 0.78 for rainy case. For planar failure analyses, the factor of safety decreases with increase the depth and reaches below 1 about 4m depth for rainy case. A retaining wall system with backfill using the recycled-concrete aggregates as a practical scheme was suggested to satisfy both demands: reducing AMD generation, and enhancing slope stability in the deposits of coal associated wastes.

파압에 의한 해안구조물-해저지반의 침하거동에 대한 수치해석

강기천(Kang, Gi-Chun),윤성규(Yun, Seong-Kyu),김태형(Kim, Tae-Hyung),김도삼(Kim, Dosam) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.1

태풍에 의해 발생된 파랑하중에 의해 방파제, 안벽 등과 같은 해안구조물 하부의 해저지반 침하가 발생될 수 있다. 만약 해저지반이 모래인 경우, 잔류과잉간극수압발생과 반복적인 파랑하중에 의해 해저지반의 침하현상이 더 발생될 확률이 높아질 것이다. 그러나 대부분의 해안구조물은 설계에서 파랑하중을 정적상태의 등분포하중으로 구조물에만 작용하는 것으로 가정하고 있지만 실제로는 동적인 파랑하중이 구조물과 해저지반에 동시에 작용한다. 따라서 본 연구에서는 시간에 따른 실제파압을 고려하고, 구조물뿐만 아니라 해저지반에도 작용하는 것으로 고려하였다. 수치해석 결과 파랑하중이 구조물과 해저지반에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 시간에 따른 해저지반의 변형거동이 해석되었으며 해저지반에서 유효응력의 변화와 유효응력경로의 변화를 분명하게 확인할 수 있었다. Seabed settlement underneath a coastal structure may occur due to wave loading generated by storm surge. If the foundation seabed consists of sandy soil, the possibility of the seabed settlement may be more susceptible because of generation of residual excess pore-water pressure and cyclic mobility. However, most coastal structures, such as breakwater, quay wall, etc., are designed by considering wave load assumed to be static condition as an uniform load and the wave load only acts on the structure. In real conditions, however, the wave load is dynamically applied to seabed as well as the coastal structure. In this study, therefore, a real-time wave load is considered and which is assumed acting on both the structure and seabed. Based on a numerical analysis, it was found that there exists a significant effect of wave load on the structure and seabed. The deformation behavior of the seabed according to time was simulated, and other related factors such as the variation of effective stress and the change of effective stress path in the seabed were clearly observed.

대지진에 의한 지하구조물 부상과 지질학적 특성의 상관성 연구

강기천(Gi-Chun Kang),김지성(Ji-Seong Kim) 한국지반신소재학회 2016 한국지반신소재학회 논문집 Vol.15 No.4

2004년 일본의 니가타켄 츄에츠 지방의 나가오카, 오지야시에서 1,450개 이상의 지하구조물이 1.5m까지 부상하였다. 융기손상은 Lifeline 시스템의 일부인 하수 시스템의 흐름뿐만 아니라 교통흐름을 방해로 인해 심각한 문제를 야기 시킨다. 복구작업의 경우 손상된 하수 시스템의 오픈 컷 조사는 나가오카시 정부에 의해 수행되었다. 지진으로 인한 매설된 파이프 라인의 손상에 대한 중요한 데이터는 조사결과로부터 수집하였다. 본 연구는 지하 구조물의 부상량에 영향을 미치는 요인을 SPT 시추공 logs를 통해 손상된 지역의 위치와 파이프라인의 경사를 포함하는 데이터를 사용하여 조사하였다. 지하구조물의 부상과 영향을 받는 지역의 지질학적 특성 사이의 상관관계 분석을 통해 부상현상의 주요변수는 지하수의 깊이, 원지반에서의 점토층 두께, SPT N값인 것으로 밝혔다. During the 2004 Niigata-ken Chuetsu, Japan, earthquake, more than 1,450 underground structures, known as sewer manhole, were uplifted up to 1.5m in Nagaoka and Ojiya city. The uplift damage can be a serious matter because they not only hinder the flow of wastewater systems, as a part of lifeline systems, but also disturb traffic flows. For restoration works, an open-cut investigation of damaged wastewater system was conducted by the Nagaoka city government. The results from the investigation compiled valuable data sets for buried pipeline damage due to earthquakes. In the present study, the factors affecting the uplift amount of the underground structure is investigated by using the data sets which include locations of damaged sections and inclination of pipeline before and after the earthquake and the SPT borehole logs in the affected area. Correlation analysis between the underground structure uplift and the geological settings in the affected area revealed that ground water depth and original subsoil, including thickness of clay layer, SPT N-value and fill thickness are the key parameters for the uplift phenomenon.

기준점 측량을 활용한 광파기 기반 댐 제체 변위 계측 신뢰도 향상

강기천(Gi-Chun Kang),김봉재(Bong-Jae Kim),홍석우(Seok-Woo Hong),임연출(Yeon-Chool Yim),김지성(Ji-Seong Kim) 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 논문집 Vol.16 No.1

댐 변위 모니터링은 댐의 안전성을 위협하는 영향을 파악하여 댐과 관련된 붕괴사고를 사전에 방지하고, 댐을 안전하게 운영하고 유지・관리하는데 중요한 항목으로 사용되고 있다. 하지만, 기존 변위계측 분석 결과 원인불명의 변위가 발생하여 정확한 댐 거동 해석을 저해하고 있다. 본 연구에서는 광파기(Total Station) 기반 댐의 변위계측의 신뢰성 개선을 위해 그 보정방법을 제안하였다. 현재까지의 광파기에 의한 변형 모니터링은 기준점(2~3개소)과 광파기가 설치된 기계점 위치를 초기에 측량하여 불변으로 간주하였고, 측량과정에서 중요한 변위 산정요소가 되는 기준 수평・수직각은 고려하지 않고 측량을 실시하였다. 본 연구에서는 실제 댐 변위 계측시 기준점 측량을 통해 광파기의 위치 변화 및 기준 수평・수직각의 변화를 관측하였다. 그 결과 오차발생의 가장 큰 원인은 광파기 위치 변화와 댐 변위량 계산에 중요한 항목인 기준 수평 및 수직각임이 밝혀졌다. 또한, 이를 보정한 결과 최대 변위 20mm에서 약 ±5mm로 감소하였다. Displacement of dams by various instrumentations has been monitored for its safety management and analyzing the behavior after a dam collapse accident. However, unknown displacement of dam has frequently been occurred and it’s difficult to analyze behavior of dams more accurately. In this study, improvement of reliabilities for displacement of dams measured by a total station was suggested by calibrating the monitoring system. The position of total station was initially measured through 2-3 given points and the coordinate of the total station was considered as an absolute value. Also, base horizontal and vertical angles had not been considered even if they are important factors when displacement was estimated. In this study, location of the total station and variations of base horizontal and vertical angles were investigated during measuring displacements of targeting points. From the results of this study, they are important factors which are affecting measurements of dam displacements. Before the calibrating, the displacement at 50 m from total station was ±20 mm. After the calibrating, the displacement was decreased by ±5 mm.

동적 수평하중에 의한 단일 경사말뚝의 거동특성

김지성,노정섭,강기천,Kim, Jiseong,Noh, Jeongseob,Kang, Gi-Chun 한국지반공학회 2017 한국지반공학회논문집 Vol.33 No.9

본 연구는 모형시험을 통해 반복수평하중이 작용하는 단일경사말뚝의 거동 특성을 파악하고자 한다. 반복하중은 일방향과 양방향으로 작용 시켰으며, 지반의 상대밀도를 달리하여 수평저항력과 휨모멘트의 변화 등을 분석하였다. 그 결과, 일방향 및 양방향 반복수평하중이 작용할 경우 Out batter, Plumb, In batter 순으로 수평저항력과 최대 휨모멘트는 증가하였다. 최대 휨모멘트 발생위치는 일방향 보다 양방향 반복수평하중을 가할 때 조금 더 깊은 곳에서 나타났다. 또한, 상층의 모멘트는 Out batter, Plumb, In batter 순으로 모멘트가 증가하나 하층의 경우 Out batter, Plumb, In batter 순으로 감소하였고 일방향에 비해 양방향 반복수평하중이 작용할 때 상 하층의 모멘트 변화가 작게 나타났다. The purpose of this study is to investigate the behavior of a single batter pile with repeated lateral loading through model tests. Repeated loads were applied in one direction and two directions, and lateral resistance and bending moment were analyzed by varying the relative density of the ground. As a result, lateral resistance and maximum bending moment were increased in the order of Out batter, Plumb, and In batter when one-way and two-way dynamic lateral loads were applied. The depth at the maximum bending moment was more deeper with the loading. The moments at bottom layer were decreased in the order of Out batter, Plumb, and In batter but upper moments were increased with the same order. Also, various bottom and upper moments were small when the two-way dynamic lateral load was applied compared to one-way lateral load.

댐 외부변위 계측 정밀도 향상 방안

차기욱 ( Cha Kee-uk ),강기천 ( Kang Gi-chun ),임연출 ( Yim Yeon-chool ) 한국구조물진단유지관리공학회 2015 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.19 No.2

현장계측 PGA를 활용한 기존 거리감쇄식의 적용성에 관한 연구

박재봉(Park Jae Bong),안진희(Ahn Jin Hee),최형석(Choi Hyoungsuk),김규선(Kim Gyu Seon),강기천(Kang Gi Chun) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.6

본 연구에서는 지진파 전달에 따른 지진동의 거리별 감쇄 특성을 표현하는 지진동감쇄식(Ground-motion attenuation relation) 또는 거리감쇄식(Distance attenuation relation)의 적용성에 대한 검토를 수행하였다. 국내에서 제안된 대표적인 세 가지 지진동 감쇄식을 검토하였고, 대상 지진은 2016년 경주지진(M5.8)과 2017년 포항지진(M5.4)을 포함하여 M2.0이상의 지진 15개를 대상으로 하였다. 신뢰성 분석을 위해 지진시 계측된 지표최대가속도(PGA, Peak Ground Acceleration)에 대해 평균제곱근오차(RMSE, Root Mean Square Error)와 상관계수(R, Coefficient of Correlation)를 이용하여 분석하였다. 연구 결과 국내 지진규모 M4.0이상의 지진, 특히 M5.0이상의 경우는 Yun et al. (2008)에 의한 거리감쇄식의 신뢰성이 높은 것으로 나타났다. This study examined distance attenuation equations in which the damping characteristics of the earthquake motion are determined by the distance effect based on the transmission of seismic waves. The study examined three distance attenuation equations proposed in Korea and 15 earthquakes of magnitude M2.0 or higher, including the 2016 Gyeongju earthquake (M5.8) and the 2017 Pohang earthquake (M5.4). To evaluate the reliability of the distance attenuation equations, the root mean square error and coefficient of correlation obtained from the peak ground accelerations (PGAs) recorded during the targeted earthquakes were compared. From the PGA comparisons, the equation by Yun et al. (2008) was shown to match well with the observed PGA distance relationship for earthquake magnitudes exceeding M4.0, especially those over M5.0.