쏘일네일 공법의 그라우트 형상을 개선한 확장그라우팅 공법에 관한 수치해석적 연구

김재윤 홍익대학교 대학원 2010 국내석사

1990년대 초 국내에 도입된 쏘일네일 공법은 사면이나 굴착벽체에 쓰이는 보강공법으로 현재는 매우 일반적인 공법이 되었다. 쏘일네일의 보강효과는 지반 천공 후 삽입되는 쏘일네일의 인장력에 의한 저항력이며 이러한 쏘일네일의 저항력은 그라우트를 통해 지반에 전달된다. 쏘일네일의 저항력은 지반의 변위가 발생해야 발휘되므로 수동보강재에 속한다. 현재 쏘일네일 공법은 국내외 많은 연구를 통하여 여러 가지 형태로 개선된 쏘일네일 공법이 제안되어있으며 실제 공사현장에서도 많이 적용되고 있다. 이러한 개선된 쏘일네일 공법들의 우수성은 주로 인발거동특성이 기존의 쏘일네일 공법보다 우수하다고 규명되었으나, 대부분의 경우 쏘일네일 보강재 자체의 경제성이나 추가적인 공정으로 인하여 초기 형태의 쏘일네일 공법에 비하여 경제성 및 시공성이 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 이유로 현재 개발된 많은 형태의 쏘일네일 공법의 적용이 제약을 받고 있다. 본 연구는 쏘일네일의 그라우트 형상을 개선한 공법인 확장그라우팅 공법의 거동특성에 대하여 수치해석적 접근을 통한 연구가 수행되었다. 유한차분프로그램인 FLAC 3D를 이용하여 확장그라우팅의 응력제어 및 응력제어에 따른 네일 및 그라우트의 응력분포를 살펴보았다. 또한 확장그라우팅의 위치 및 개수에 따른 인발거동 특성을 살펴보았으며 수치해석 결과를 일반 쏘일네일 공법과 비교해 확장그라우팅 공법의 효율성을 증명하였다. The soil nail system which was introduced in the country in the early 1990's became a common construction method for the reinforcement of slope and excavation area. The resisting force against the tension force is the main reinforcement effect of soil nail system and those forces are delivered into the earth through the grout. The type of soil nail system belong to passive reinforcement bar because the ground displacement is occurring in resting a disintegration. Local and overseas research has contributed to progress the soil nail system and this method is now being used in many construction sites. The advantage of improved soil nail system is that it is superior to the existing soil nail system especially in pullout behavior but in many cases it has some drawbacks of economic efficiency and constructability. Therefore, soil nail system has limited application in the construction site. In this study numerical analysis was applied to figure out the behavior of extended grout method which is the improved construction method of soil nail system. The stress distribution of nail and grout by the displacement and stress control of the extended grout method was reviewed using FLAC 3D. Also, pulling behavior by the location and number of the extended grout method was reviewed and the result of the numerical analysis was compared to the soil nail method to figure out the efficiency of the extended grout method.

절토부 보강토 옹벽의 안정성 평가에 관한 연구

최승환 弘益大學校 大學院 2013 국내박사

산지가 많은 지형적인 특성으로 인해 토지 등의 개발을 위해서 산지를 절취하는 경우가 빈번히 발생하고 있으며, 환경문제 및 대지경계 등의 이유로 원지반의 절취량을 최소화할 수 있는 공법이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. 이런 원지반 절취량 최소화를 위해 다양한 형태의 옹벽이 제안되어 왔으며, 그 중 보강토 공법은 토체내에 보강재를 삽입하여 토류구조물을 조성하는 공법으로 시공된 흙과 보강재의 복합구조는 기존의 지반에 비하여 개선된 인장 및 압축특성을 갖는다. 일반적으로 옹벽의 높이가 높아지거나 상대적으로 큰 하중을 지지하는 성토구조물의 경우 보강토 옹벽의 적용이 용이하며 적용 실적 또한 많은 것이 현실이다. 그러나, 일반적인 보강토 옹벽의 경우에는 보강재를 설치할 수 있는 뒤채움 공간이 요구되어 절토사면에 인접하여 옹벽이 설치되어야 하는 현장에는 그 적용이 곤란한 경우가 자주 발생하고 있다. 절토사면의 전면보호와 미관개선, 내진성능개선 등 보강토 옹벽에는 기존 공법들에 비해 많은 장점들이 있으며, 일정 높이 이상에서는 경제성 또한 확보할 수 있는 공법으로 위 측면들을 고려하여 뒤채움 공간이 부족한 경우에서도 보강토 옹벽을 적용할 수 있는 공법들이 시도되고 있다. 종래의 절토사면에 적용되는 보강토 옹벽들은 전면을 판넬로 이용하여 원지반에 설치하는 보강재로 락볼트 또는 쏘일네일링과 체결하여 뒤채움 다짐시 다짐에 대한 시공성이 크게 떨어지는 단점이 있으며, 판넬의 강도를 유지하기 위해 많은 양의 콘크리트와 다수의 주,종 철근을 배근하였기 때문에 상당한 중량과 제품비용이 과다하게 소요되어 공사비 증가의 문제점을 내포하고 있다. 또한 이러한 개선된 복합 보강토 옹벽에 작용하는 토압의 산정에서도 고전적인 토압산정방식이 적용되고 있어, 원지반과 보강재를 고려하지 못하고 복합 보강토 옹벽에 작용하는 토압을 과다하게 산정하는 비경제적인 요소를 내포하고 있다. 이에 상기와 같은 측면들을 고려하여 절토사면에 대한 보강토 옹벽의 적용성 증진을 위해서는 현실적이고 합리적인 토압 산정방식이 무엇보다 선행되어야 할 것으로 생각된다. 원지반에 설치되는 보강재의 토압분담 효과와 제한적인 옹벽의 형상으로 인해 발생하는 토압을 현실적으로 고려하게 되면, 보강재의 길이 및 보강형태를 감소시킬 수 있으며, 전면벽체에 작용하는 토압을 정확하게 판단함으로써 과다한 전면벽체의 적용을 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 쏘일네일공법과 같은 사면보강공과 연결하는 복합 보강토 옹벽에 작용하는 토압을 현실적으로 산정할 수 있는 기법을 제시하고자 하였다. 우선 본 연구에서는 절토사면에 인접하여 설치된 보강토 옹벽의 토압산정 방법을 알아보고자 고전적인 이론식에 의한 토압산정 방법 및 좁은 되메움 공간에서의 토압산정 이론식을 이용하여 그 결과를 비교, 분석하였으며 수치해석기법을 이용하여 보강재의 설치에 따라서 발생하는 토압의 저감효과를 분석하였다. 다양한 원지반 조건에 대한 수치해석을 통하여 보강재의 조건과 원지반의 조건으로 인해 발생하는 토압을 정량적으로 산정하여 토압감소 효과를 파악하여 실제복합 보강토옹벽에 작용하는 토압산정방법을 제안하고, 효율적인 복합 보강토 옹벽의 전면 벽체 산정기법을 제시함으로써, 현실적인 전면 벽체의 두께를 산정할 수 있는 기법을 제안하고자 한다. This study deals with the characteristics of lateral earth pressure acting on the retaining walls for narrow MSE wall, increasing effectiveness in construction site and enhancing fine sight of cutting slopes reinforced by rockbolt, soil-nail or anchor. Such walls have narrow backfill width where the active soil wedge can not be developed fully. The earth pressure to such walls are affected by the movement of wall and arching effects due to the friction developing on the surface of adjacent ground slope and wall, and therefore can't be calculated by the conventional theories. Many studies has been performed on the earth pressure for the case of such narrow backfill space between original ground and a new structure. In this study, stress distribution effect of given slope protection method is shown by comparing field test and numerical analysis results with analytical solution. And as a conclusion, design parameter chart is suggested, which include the stress reduction effect in terms of reinforcement conditions compared with Rankine earth pressure theory.

수치해석을 통한 버켓기초의 극한인발지지력에 관한 연구

이명재 홍익대학교 대학원 2012 국내석사

최근 들어 해안 및 심해 개발의 중요성이 대두됨에 따라 해안과 심해에 여러토목구조물이 건설되고 있으며 향후 그 종류와 수가 늘어날 전망이다. 해안이나 심해에 건설되는 구조물 또한 일반적인 구조물과 같이 기초의 설치가 중요하지만, 작업의 환경적 경제적인 제약으로 인해 가능한 공법은 그리 많지 않다. 이러한 제한적인 여건에서 일반적으로 쓰이는 해상기초가 버켓기초이다. 이 논문에서는 버켓기초에 인발하중이 재하되는 경우 기초의 인발거동을 유한차분법 프로그램인 FLAC 3D를 활용하여 예측하고자 하였다. 버켓기초에서 발생 가능한 3가지 인발 파괴 중 활동파괴(Sliding failure)의 지지력 예측식과 수치해석의 결과값을 비교하였으며, 세장비와 점착력을 변화시키는 변수연구를 통하여 예측식의 정확성을 검토해 보았다. 수치해석모델은 반단면을 이용한 3차원모델로 총 108개의 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과 버켓기초의 활동파괴에 대한 지지력 예측식의 정확성은 버켓기초의 외부와 내부 경계면에 발휘되는 전단응력의 발휘율에 따라 달라진다. 경계면의 전단응력 발휘율이 높을수록 예측식의 정확도가 증가했으며, 활동파괴가 발생하는 것으로 나타났다. 활동파괴가 발생하지 않는 경우는 전단응력이 부분적으로 발휘되거나 극히 적은 수치가 발휘되는 경우로 변수로 사용된 세장비와 점착력의 함수로 나타낼수 있다. 세장비(L/D)가 작을수록, 그리고 점착력이 작을수록 활동파괴가 발생하는 경향이 컸다. 본 연구결과를 활용하여 활동파괴시 사용되는 기존의 인발 지지력 예측식을 수정하여 보다 정확한 지지력 예측이 가능하도록 하였다. Recently, attentions are paid on the offshore construction as the demands in offshore and deepwater development gradually increase; and it is expected that a number of offshore structures will be constructed in the near future. Because of the severe construction condition offshore, a few foundation systems are economically feasible for the offshore foundations, one of which is the bucket foundation. This paper presents the pullout behavior of bucket foundation using finite difference method, and the commercial software, FLAC3D, was employed for the numerical analysis. The conventional equation for predicting ultimate pullout capacity for sliding failure was compared with the numerical analysis results. The pile diameter, pile length, and the undrained shear strength of the clay were varied to investigate the effect of the parameters. Three dimensional analyses with total 108 cases were performed. It was concluded that the conventional equation for sliding failure could be adopted reasonably if the inner side friction of bucket foundation was fully developed. However, the inner side friction was partly developed in many cases such as when the length-diameter ratio and the undrained shear strength were large. For such cases, the conventional equation could lead to overestimation of the pullout capacity; thus, modification of the conventional equation was proposed based on the numerical analysis results.

기초의 강성에 따른 쇄석다짐말뚝의 거동특성 평가

윤준식 홍익대학교 2007 국내박사

우리나라는 경제성장과 국토개발로 인하여 개량을 필요로 하는 연약지반이 증가하는 추세에 있으며 구조물이 중량화, 대규모화 됨에 따라 점성토의 강도증가와 시공기간의 단축을 동시에 고려할 수 있는 복합적인 개량공법이 요구되고 있다. 지금까지 사용되고 있는 연약지반 개량공법 중 원지반의 강도증가 및 시공기간의 단축을 동시에 만족시킬 수 있는 공법 중 하나인 쇄석 다짐말뚝공법은 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 모래, 자갈이나 쇄석을 사용하여 지중에 다짐말뚝을 형성하여 지반을 보강하는 공법으로 최근 들어 그 적용성이 급격히 증가하고 있는 실정이다. 일반적으로 쇄석 다짐말뚝은 구성재료의 입자들간 움직임이 상대적으로 자유로우므로 설계시 지지력 및 침하량 산정에 있어서 깊은기초 적용시에 사용되는 말뚝공법과는 다른 방법으로 접근을 하여야 한다. 이러한 쇄석 다짐말뚝의 지지력 산정방법은 지금까지 많은 연구를 통하여 제안되어 왔으나, 쇄석말뚝 상부에 위치하는 기초의 강성이 말뚝의 지지력 및 침하에 미치는 영향에 대한 연구결과는 대부분에 경우에 있어서 명확하게 제시된 바가 없으며, 설계시에도 이러한 기초의 강성차이에 대한 영향은 고려하지 않고 있는 실정이다. 실제로 전면기초의 경우 지반의 강성 및 기초판의 강성에 따라서 접지압의 크기 및 분포형태가 각기 다른 것으로 알려져 있으며 이러한 내용들을 고려하여 설계에 반영하고 있으나, 지반의 강성이 약한 연약지반을 개량하는 쇄석 말뚝을 설계에 적용하는 경우에 있어서는 복합지반의 강성변화만 고려할 뿐 기초의 강성차이에 의한 접지압의 변화까지 고려하는 설계는 이루어 지지 않고 있다. 지금까지 수행된 일부 연구결과에 의하여 상부기초의 강성차이에 따른 응력분담비 및 하중-침하특성 등의 복합지반의 거동특성에도 많은 차이를 보일 것으로 예상할 수 있으나, 이러한 연구결과들은 수치해석 및 실내모형실험을 토대로 도출해 낸 결과이며 상부기초의 강성차이에 의한 영향을 현장재하시험 및 상세 계측 등을 통하여 명확하게 검증한 연구는 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 실제로 강성기초인 콘크리트 기초판과 연성기초인 샌드매트를 기초판으로 하여 현장재하시험을 수행하였으며, 이러한 상부기초의 강성차이에 따른 쇄석 말뚝의 거동에 대한 영향을 반영할 수 있도록 다양한 분석을 수행하였다. 또한 수치해석을 통하여 현장재하시험에 대한 검증 및 추가적인 분석을 수행하여 설계수행 시 참고할 수 있도록 하였다. South Korea has a widespread range of the soft ground, and the massive and great structure has been built in South Korea. Hence, the compositive improvement method of the soft ground has been required to bring simultaneously the increase in strength of clay and shortening of construction time. Granular compaction pile method is one of the soft ground improvement methods, which makes the coarse granular columns with crushed stone and sand in the ground. Recently, the use of this method has been rapidly increased in South Korea. Generally, designing the granular compaction piles is totally different from designing other piles applied to the deep foundation because materials of the granular compaction piles are not like rigid body materials. Hence, the different approach is required for calculating ultimate bearing capacity and settlement of the granular compaction piles. The several design methods for the granular compaction piles have been proposed by many researchers. However, no one has been properly considering stiffness of the foundation when designing the granular compaction piles. Actually, in case of the piled raft foundation, it has been known that the magnitude and shape of the contact pressure vary in different stiffness of the loading plate and ground. Although the fact stated has been considered, in case of the granular compaction piles applied to the design for improvement of the soft ground, the design considering the variation of the contact pressure has not been properly performed. According to the results of the existing studies, it is expected that the stress concentration ratio and load-settlement characteristics are also influenced by stiffness of the upper foundation. However, these results were derived based on the numerical analyses and laboratory tests, and the influences on the stiffness differences of the upper foundation have not been verified. Hence, in this study, the full-scale tests were performed using the concrete foundation and sand mat as the rigid foundation and flexible foundation, and the various analyses were carried out to expect the influences on the behaviors of the granular compaction piles by the difference of the upper foundation. In addition, the numerical analyses were performed to verify the results of the full-scale tests, and also the various numerical analyses were carried out by the use of the parameter variation analyses on the settlement characteristics and bearing capacity with the stiffness variation of the foundation for the references when designing the granular compaction piles.

Fixed offshore 플랫폼 축방향 기초지지력 산정방법에 관한 연구

최영수 인제대학교 대학원 2007 국내석사

본 연구에서는 플랫폼과 같은 해양구조물의 기초에 사용되는 개단 강관 말뚝을 해상에 시공할 경우에 대한 지지력을 산정하는 연구를 수행하였다. 연구는 국외에서 사용되는 API(American Petroleum Institute) 규정에 의거하여 지지력 산정방법을 정리하고, 엑셀 프로그램을 이용한 spread sheet 타입의 계산시트를 작성하였다. 또한 작성한 계산시트의 검증을 위하여, 인도의 서쪽 아라비안 해역에 설치된 플랫폼의 직경 54″ 개관 강관말뚝을 적용시켜 보았다. ‘Engineers India Limited’의 입력 데이터의 Soil Parameter 구성요소는 층번호(Layer No.), 깊이(Depth), 토질 형태(Soil Type), 밀도(Density), 내부마찰각(), 점착력(), 단위중량(), 극한 마찰력(), 극한 선단지지력(), 50%의 응력을 받을 때의 변형률(), 토압계수()로 구성되어 있었다. 한편 저자가 API규정에 따른 입력 데이터의 Soil Parameter 구성요소는 층번호(Layer No.), 깊이(Depth), 토질 형태(Soil Type), 단위중량(), 점착력(), 밀도(Density), 흙과 말뚝의 마찰각(), 소성지수(), 극한 마찰력(), 극한 선단지지력(), 정지토압계수(), 말뚝 지지력 계수()로 구성되어 있다. 검증 결과, 해상에 항타된 직경 54″, 두께 2″의 개단 강관 말뚝의 축방향 지지력은 기존의 국외 설계사의 축방향 지지력인 31MN보다 10MN정도 크게 계산된 42MN이란 결과를 얻을 수 있었다. 결과에 대한 원인은 국외에서 사용되는 다양한 지지력 산출 메커니즘과의 차이로 판단된다. 차후 여러 현장에 대한 자료를 확보하여, 복합적인 지층과 다양한 상황에 대하여 좀 더 정확한 지지력을 산출해 낼 수 있도록 계속적인 Excel 프로그램의 계산시트를 연구, 개발해야 할 것으로 사료된다.

현장시험을 통한 빈배합 콘크리트 보강 쇄석말뚝의 거동특성평가

백성철 弘益大學校 2007 국내박사

In modern societies, the social overhead capital facilities construction has difficulty progressing on the good condition of the ground on account of rapid urbanization and industrialization. Nowadays, a lot of huge engineering works have been carried out on the bad condition of the ground, so improvement of the soft ground will be more and more needed and increased. The bad condition of the ground is divided into two types the bad topography and the bad geological condition. The bad geological condition means the soft ground like the seashore areas, the reclaimed lands, and the swampy lands, which has high natural water content, loose relative density, and high compressibility of the ground. For these kinds of the lands, the various soft ground improvement methods have been used, and some particular methods to bring economical and eco-friendly efficiency have been developed. As the typical soft ground improvement methods, there are several methods like replacement method, vertical drain method, compaction pile method, pre-loading method, chemical grouting method, and cement mixing method. Of the stated soft ground improvement methods, the granular compaction pile method(GCP) can bring the acceleration of consolidation and the increase in strength of the ground simultaneously. The granular compaction piles have been mainly used as the so-called slope stability method, which is for the increase in bearing capacity and the prevention of liquefaction on the seafloor. Consequently, some of the seafloor can be replaced by the solid granular ground. In addition, the granular compaction piles method is applied to both loose sand and quick clay by the use of the same construction equipment. Bearing capacity and settlement of the granular compaction piles are influenced by the lateral confining pressure of the neighboring ground at the depth of bulging collapse. Hence, if the depth of bulging collapse is controlled, the efficiency of the granular compaction piles will be able to increase. For this theory, Kim et al. (2006) suggested that reinforcing some depth of the granular compaction piles with lean-mixed concrete brings restraint of lateral deformation, the increase in bearing capacity, and the decrease in settlement. However, the studies on the applicability of the granular compaction piles have not been properly carried out because this theory depended on the numerical analyses and the laboratory tests. Hence, in this study, in order to clearly analyze the behaviour characteristics of the granular complex ground partially reinforced with uniformly graded concrete and promote the reliability of the reinforcement method, the full-scale tests were performed. In the full-scale tests, in order to analyze the behaviour characteristics by the differences of reinforcing depths and foundation stiffness, the sand foundation and concrete foundation were used as the loading plates with the step-by-step loads. From the results of the full-scale tests, it was grasped how the reinforcing depths(1.5D ~ 3.0D) of uniformly graded concrete and the stiffness differences of the foundation influence the stress-strain behavior of the granular compaction piles reinforced with uniformly graded concrete, and then the numerical analyses were performed to verify the results of the full-scale tests. And finally, the results of the experimental study were discussed on applicability and possibility of the granular compaction piles reinforced with uniformly graded concrete artificially mixed for the decrease in settlement. 현대 사회에서 산업화, 도시화의 영향으로 지반조건이 양호한 지역에서의 사회간접 자본시설 건설은 많은 제약을 받고 있다. 많은 대형 토목공사가 상대적으로 지반상태가 불량한 지역에서 이루어지고 있으며 앞으로도 지반상태가 불량한 지역에 대한 개발은 점점 가속화 될 것이다. 지반상태가 불량한 경우는 크게 지형적 여건이 불량한 경우와 지질적 여건이 불량한 경우로 구분할 수 있으며, 그 중 지질적 여건이 불량한 경우에는 해안지역 및 매립지역 또는 내부습지등과 같이 지연함수비가 높고 상대밀도가 느슨하며, 지반의 압축성이 커 개량을 필요로 하는 연약지반이 포함된다. 이에 따라서 다양한 연약지반 개량공법이 활용되고 있으며 경제성과 환경성이 고려된 새로운 공법들이 개발되고 있다. 대표적인 연약지반 처리공법으로는 연약지반을 치환하는 치환공법, 연약지반의 압밀을 촉진시키는 연직배수공법, 지반일부에 다짐하는 다짐말뚝공법, 과재하중을 재하하여 예상침하를 발생시키는 하중재하공법, 원지반의 강성을 증가시키는 약액주입 및 시멘트 혼합처리공법 등이 있다. 위에서 언급한 여러 공법 중 특히 쇄석다짐말뚝(granular compaction pile : GCP)공법은 모래 또는 점토로 구성된 연약지반에 모래를 압입하여 큰 직경의 다져진 모래와 복합지반을 만들어 강도증가는 물론 배수재의 역할을 동시에 수행함으로써 압밀촉진을 기대할 수 있는 지반개량공법이다. 쇄석다짐말뚝은 주로 해저 등의 지반에서 조립질의 말뚝체를 촘촘히 타설하는 것으로 해저지반을 압축된 단단한 조립질의 지반으로 일부치환하는 것이 가능하며, 그로 인해 지반의 밀도가 증대되어 액상화의 방지나 지지력의 증가를 기대할 수 있음으로써 성토체의 비탈면 안정공법으로 주로 사용되고 있다. 또한 쇄석다짐말뚝공법은 동일한 시공기계로 느슨한 사질토 지반뿐만 아니라 연약한 점성토지반에서도 적용가능한 지반개량공법이다. 쇄석다짐말뚝의 지지력 및 침하량은 횡방향 변형 발생지점(대개의 경우 말뚝직경의 1~5배 정도 이하의 깊이)에서 발휘되는 인접지반의 구속압에 의해 지배되며, 따라서 이러한 팽창파괴의 발생깊이를 조절하는 경우 쇄석말뚝체의 효율을 증진 시킬 수 있을 것이다. 이에 관련하여 김 등(2006)은 저심도에서 횡방향의 구속압이 약한 고압축성 점토지반이나 초연약지반에서는 쇄석다짐말뚝의 기능을 기대하기 어려운 점을 감안하여, 기존 쇄석다짐말뚝과 일부 심도를 빈배합 콘크리트로 보강하여 횡방향 변위를 억제, 지지력 및 침하량에 대한 개선효과를 증가시킬 수 있는 쇄석말뚝의 보강방법을 제안하였으나, 수치해석 및 실내실험에 의한 결과에 의존하여, 적용성에 대한 연구가 미흡하였다. 따라서 본 연구에서는 이러한 쇄석말뚝에 대한 빈배합 콘크리트로 보강공법 설계에 있어서 공법에 대한 신뢰도를 높이고, 일부분이 빈배합 콘크리트로 보강된 쇄석복합지반의 거동을 보다 이상적으로 분석하기 위해 현장재하시험을 수행하였다. 현장시험을 통해 보강심도 및 기초의 강성차이에 따른 거동특성을 분석하기 위하여 모래로 구성된 기초와 콘크리트로 구성된 기초를 재하판으로 하여 그 위에 하중을 단계별로 재하하였다. 현장재하시험 결과로부터 빈배합 콘크리트의 보강심도(1.5D?`3.0D) 및 기초의 강성차이가 빈배합 콘크리트로 보강된 쇄석다짐말뚝의 응력­변형률 거동에 미치는 영향을 파악하고 수치해석을 통하여 현장재하시험에 대한 검증을 수행하여, 침하저감을 위해 인위적인 시멘트를 배합한 빈배합 콘크리트의 보강 가능성 및 적용성에 관한 실험적 연구를 제시하였다.

토목섬유로 보강된 철도노반의 보강 효과에 관한 연구

김유신 成均館大學校 大學院 2003 국내석사

Since 1970's, the studies on increasing the bearing capacity of railway roadbed using geogrid have been conducted for the reinforcement of railways. The general concept of reinforced roadbed in the railway is to cope with the soft ground for bearing capacity and settlement of foundation soil. In this paper, the railway roadbed reinforced with geogrid was analyzed and investigated using finite element analysis. From results of finite element analysis, the effects of reinforcement estimated with subgrade modulus and bearing capacity ratio.

되메움재 종류에 따른 지하매설관의 개량 효과에 관한 연구

천충성 한양대학교 공학대학원 2009 국내석사

다양한 지반주입공법 중 저유동성 몰탈을 이용하는 CGS공법은 부등침하된 구조물의 복원, 폐광 함몰지역 및 석회암 동굴지역에서의 지반보강, 구조물 기초의 지반보강, 손상된 흙댐 코어의 보수보강 등 연약지반 개량을 위하여 폭넓게 쓰이고 있으며, 작업 공간이 협소한 경우도 주변 여건에 크게 구속받지 않고 시공할 수 있는 특징을 가지고 있다. 본 공법이 현재 다양한 토질에서 더욱 폭넓게 적용되어지기 위하여, 사질토와 점성토 등의 토질의 종류에 따른 지반개량효과에 관한 검토가 요망되어지고 있다. 그러나, 아직까지 본 공법에 대한 이론적인 이해가 불확실한 실정이다. 따라서, 본 연구는 준설매립지반에서의 연약점성토지반 개량 및 매립토의 액상화 방지를 위한 공법으로 수행된 CGS시공현장에 대한 시공결과를 분석하여 본 공법의 효과를 검증하고자 하였으며, 분석결과 연약점성토뿐만 아니라 매립토(사질지반)에서도 CGS공법에 의한 지반개량 효과가 큰 것으로 나타나 토질 및 현장여건에 따라 적용이 유용한 것으로 확인 되었다. Also, as CGS can be applied to very small construction, it is characterized by a wide use. To apply to the CGS method to diverse kinds of soils, it has been called for tests that conduct the relationship between its effects on ground improvement and types of soil, such as cohesive soils and sandy soils. However, to date robust theoretical understanding of CGS has not been built. Therefore, the current study aims to provide a theoretical approach to CGS in order to figure out the fundamental mechanism of CGS. Also, this study attempts to test the effects of CGSby analyzing the constructions that employed it in order to improve (reinforce) soft cohesive soil ground and prevent the liquefaction of sandy clay. The results of this study show that CGS has a great effect on improvement of soft cohesive soil as well as sandy clay. This finding implies that CGS can be applied to various types of the soil and construction.

모형실험을 통한 나선형앵커의 인발저항력 평가기법에 관한 연구

최영하 弘益大學校 大學院 2001 국내석사

나선형앵커 (screw anchor)는 하나 또는 여러 개의 스틸샤프트(steel shaft)를 붙여서 제작한 후 파워오거(power auger)의 회전력에 의해 지반에 타입된 후 앵커샤프트(shaft)의 축력에 의해 지지되는 구조체이다. 이러한 나선형앵커는 기존 기초들이 내포한 제반 문제점(시공비, 공기, 배수처리 등)들에 대한 대책공법으로 나선형앵커기초를 도입하는 방안이 활발하게 연구·검토되고 있다. 실제 시공된 나선형앵커의 현장계측자료 및 현장실험에 대한 데이터는 부족한 실정이지만 실내모형실험의 경우에는 설치과정과 앵커체 제작이 비교적 수월하여 많은 실험연구가 수행되어 왔다. 그러나 실내모형실험은 건조 사질토지반에 타입된 단일앵커(single anchor)에 국한되어 실시되어져왔고 포화토 내의 인발거동특성에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 양압력을 받는 기초구조물의 부력방지대책공법으로 앵커를 시공할 경우, 이에 대한 파괴메카니즘 및 안정해석법의 개발에 기초적인 자료를 제공하기 위해 나선형앵커에 대한 실내인발실험을 실시하였다. 실내인발실험은 강우시 지하수의 상승으로 인해 기초구조물에 양압력이 작용할 경우를 감안하여 포화토내에서의 하중-변위특성과 건조시의 경우를 비교·분석하였으며, 앵커의 설치간격, 배치형태, 타입깊이를 변화시켜 하중-변위특성을 비교하였다. 또한, 앵커간의 중첩으로 인한 무리앵커의 무리효과 정도를 분석하였다. 이러한 실험결과를 토대로 하여 각각의 영향인자를 고려한 해석방안을 모색하였으며 지존의 연구결과로부터 제시된 한계평형해석식과 유한요소해석 프로그램을 이용한 예측치와 실험결과 간의 비교·분석를 통해 신뢰성을 검증하였다. Screw anchors consist of a steel shaft to which one or more shafts are attached, generally, those anchors are installed by applying an axial load to the shaft while rotating it into the ground with a Power auger. The pitch and spacing of the multi-screw anchors are such that the upper shafts follow the lower ones to attempt to achieve minimum soil disturbance. Any number of shafts can be used. The installation of this type of a screw anchor system may be difficult in stiff soil or soil containing cobbles or boulders. In these soils, a screw anchor may be damaged or lost. Test result for field data of the screw anchor is only a few, but it has been used in laboratory tests. Because engineers are easy to set up and make anchors. However, because the screw anchor is only installed in the single anchor at dry sands, the result is also finite. The report of pullout characteristics in saturated soils is yet a desirable circumstance. Accordingly, in case of constructing the screw anchors instead of the foundation influenced by the uplift pressure, the basic datum based on development of the failure mechanism and the stability analysis is produced to carry out laboratory tests. In the study, as considering the foundation structure influenced by a rise of ground water for a rainfall, the writer compared and analyzed force-displacement characteristics in a saturated soil for a dry. And the writer changed a setting space, a arrangement, and a driven depth of the screw anchor, before analyzed group anchors efficiency between anchors by overlap. The experimental equation that considered each factor this result of tests was proposed Also, as compared with the result of tests to use preceding limit equilibrium equation and the finite element analysis program, PENTAGON^2D, this comparison could be ensured.

토목섬유 보강에 따른 지반의 정적거동해석

김연욱 경북대학교 2005 국내석사

Since decades ago, geosynthetics have been used in various application fields by its effective way of reinforcement. Reinforced soils with geosynthetics exhibited an improvement in strength and deformation characteristics under static and repeat loading conditions. under the static loading condition, geosynthetics provided lateral restrains along its interface where the additional restrains resulted in better performance in terms of deformation and stress relation. It is common condition that geosynthetics reinforced soil is subjected to cyclic or repeated loading in roadway than static load condition. But the overall performance has not been clearly defined compare with the results of static load condition. In this paper involved comparative static load test result and using the program flac 4.0 2d with reinforcement and unreinforcement in soft clay layer. The test sections contained an extensive array of sensors to measure applying load, surface deformation, underground deformation and strain in the geosynthetics. Test section variables include load type, number of geotextile within the soil. In the study, geosynthetic-reinforced soil had more effective ground improvement effect, comparing with unreinforced soil at the same load.