• Research Article

    Study on Bending and Shear Strength Setting of Full-scale Model Additional Walls for Additional Wall Test Bed Combined with PHC-W Pile Retaining Wall

    PHC-W말뚝 흙막이와 결합된 지하증설벽체 테스트베드 구축을 위한 실대형 지하증설벽체의 휨강도 및 전단강도 설정 연구

    우종열, 유충근, 김성수, 최용규

    Woo, Jong Youl, Yoo, Choong Geon, Kim, Sung Su, Choi, Yongkyu

    Test bed additional wall combined with PHC-W pile retaining wall has been constructed. To determine the dimensions of test bed additional wall, ...

    PHC-W흙막이벽체와 결합된 지하증설벽체의 테스트베드를 구축중에 있다. 지하증설벽체의 제원을 결정하기 위하여 실대형 지하증설벽체의 핵심 부재를 제작하여 휨강도실험 및 전단강도실험을 실시하였다. 원형 PHC말뚝의 단면 ...

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    Test bed additional wall combined with PHC-W pile retaining wall has been constructed. To determine the dimensions of test bed additional wall, bending and shear tests of full scale core members of additional wall were tested. Basement additional walls utilizing PHC-W pile retaining wall, which were developed by modifying the cross-section of PHC piles, were classified into the composite additional wall and the non-composite additional wall. Their tests were conducted to obtain bending strength and shear strength of basement additional walls ultilizing PHC-W pile retaining wall. Since bending strengths and shear strengths of the composite additional wall and the non-composite additional wall were similar, it could be confirmed that the non-composite additional wall could be applied instead of the composite additional wall. Full-scale model additional wall was 200 mm thick, thus the thickness of additional wall combined with PHC-W pile retaining wall could be reduced by 100∼200 mm.


    PHC-W흙막이벽체와 결합된 지하증설벽체의 테스트베드를 구축중에 있다. 지하증설벽체의 제원을 결정하기 위하여 실대형 지하증설벽체의 핵심 부재를 제작하여 휨강도실험 및 전단강도실험을 실시하였다. 원형 PHC말뚝의 단면 형상을 개량하여 개발된 PHC-W 흙막이벽체를 건축물 지하벽체로 활용하기 위하여 합성증설벽체와 비합성증설벽체를 제작하여 휨강도 및 전단강도 실험을 수행하였다. 합성증설벽체와 비합성증설벽체에서 휨모멘트 강도 실험값 및 전단강도 실험값이 유사한 수준으로 나타났으므로 합성증설벽체 대신에 시공이 간편하고 비용이 절감될 수 있는 비합성증설벽체를 적용할 수 있다는 것을 확인하였다. 실대형 모형 증설벽체는 두께 200mm로 제작되었는데, PHC-W흙막이벽체와 결합된 지하증설벽체의 경우 동등 지하실 규모의 통상적인 지하벽체보다 두께를 100∼200mm 정도 절감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Derivation of a 3D Arching Formula for Tunnel Excavation in Anisotropic Ground Conditions and Examination of Its Effects

    비등방 지반에서 터널굴착을 위한 3차원 아칭식의 유도 및 그 영향 조사

    Son, Moorak

    손무락

    Terzaghi proposed a 2D formula for arching based on the assumption of a vertical sliding surface induced in the upper part due ...

    테르쟈기는 트랩도어 처짐에 기반한 상부지반의 수직활동면을 가정한 2차원 아칭식을 제안하였다. 이후 관련 식은 3차원 터널굴착조건과 경사활동면을 고려할 수 있도록 확장되었다. 본 연구에서는 ...

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    Terzaghi proposed a 2D formula for arching based on the assumption of a vertical sliding surface induced in the upper part due to the downward movement of a trapdoor. The formula was later expanded to consider 3D tunnel excavation conditions under inclined sliding surfaces. This study further extends the expanded formula to consider the effects of different ground properties and inclined sliding conditions in the transverse and longitudinal directions considering anisotropic ground conditions, as well as 3D tunnel excavation conditions. The 3D formula proposed in this study was examined of the induced vertical stress under various conditions (ground property, inclined sliding surface, excavation condition, surcharge pressure, earth pressure coefficient) and compared with the 2D Terzaghi formula. The examination indicated that the induced vertical stress increased as the excavation width and length increased, the inclination angle increased, the cohesion and friction angle decreased, the earth pressure coefficient decreased, and the surcharge pressure increased. Under the conditions examined, the stress was more affected at low excavation lengths and by the ground properties in the transverse direction. In addition, The comparison with the 2D Terzaghi formula showed that the induced vertical stress was lower and the difference was highly affected by the ground properties, inclined sliding conditions, and 3D tunnel excavation conditions. The proposed 3D arching formula could help to provide better understanding of complex arching phenomena in tunnel construction.


    테르쟈기는 트랩도어 처짐에 기반한 상부지반의 수직활동면을 가정한 2차원 아칭식을 제안하였다. 이후 관련 식은 3차원 터널굴착조건과 경사활동면을 고려할 수 있도록 확장되었다. 본 연구에서는 3차원 터널굴착조건에서 비등방 지반조건을 반영하여 터널 횡방향 및 종방향에서의 지반물성치 및 활동면의 경사각을 달리하여 고려할 수 있도록 더욱 확장된 아칭식을 유도하고 제시하였다. 제시된 식을 이용하여 다양한 조건(지반물성치, 경사활동면, 굴착조건, 상재하중, 토압계수)에서 발생되는 수직응력에 대해 조사하였고 테르쟈기의 2차원 아칭식과도 비교하였다. 조사결과, 발생 수직응력은 굴착폭 및 굴착길이, 경사각, 상재하중이 증가할수록 증가했고 점착력과 마찰각, 토압계수가 감소할수록 증가하였으며, 굴착길이가 작을 때와 횡방향 지반물성치에 의해서 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 테르쟈기 2차원 아칭식과 비교하여 발생 수직응력은 더 작은 것으로 나타났고 그 차이정도는 지반물성치, 경사활동면, 3차원 터널굴착 조건에 따라 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 제시된 3차원 아칭식은 터널굴착으로 인한 복잡한 아칭현상을 보다 잘 이해하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Strength Characteristics of Sedimentary Rock in Daegu-Gyungbuk Area Followed by Saturation and Crack Initiation

    대구경북지역 퇴적암의 포화 및 균열 유발에 따른 강도 특성

    Park, Sung-Sik, Kim, Seong-Heon, Bae, Do-Han

    박성식, 김성헌, 배도한

    Shale and mudstone in Daegu-Gyungbuk area have low strength and resistance to weathering compared to other rocks. Therefore, it is necessary to ...

    대구경북지역 셰일 및 이암은 다른 암석에 비해 강도가 낮고 풍화에 약하므로 이러한 암석의 포화상태나 균열 발달 정도가 강도에 미치는 영향에 대해 분석할 ...

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    Shale and mudstone in Daegu-Gyungbuk area have low strength and resistance to weathering compared to other rocks. Therefore, it is necessary to evaluate their strength depending on the degree of saturation and crack development. In this study, shales and mudstones were collected from several construction sites in Daegu-Gyungbuk area. Their basic material properties such as porosity, SEM, chemical component, and durability were tested. A porosity (absorptivity) of mudstone was 31% (25%), which was 6 (8) times higher than that of shale. Some mudstone was easily disintegrated with water and it consisted of highly-active clay mineral such as smectite type. These rocks were prepared by small cube specimens for unconfined compression test. An unconfined compressive strength of dry rock was compared with saturated one. Microwave oven was operated step by step to stimulate void water within a saturated rock, which resulted into high temperature and micro crack initiation within rocks. A strength of microwaved rocks was compared with operation time and crack initiation. As a result, the average unconfined compressive strength of dry and saturated shale was 62 and 33 MPa, respectively. The strength of mudstone for each condition was 11 and 4 MPa. When a rock became saturated, its strength decreased by 47% and 64% for shale and mudstone at average. In addition to saturation, a rock was in the microwave for 15 secs, its strength decreased into 49% for shale and 52% for mudstone. When a microwave oven operated up to 20 sec, a rock was crushed into several pieces and its temperature was approximately 200 degrees.


    대구경북지역 셰일 및 이암은 다른 암석에 비해 강도가 낮고 풍화에 약하므로 이러한 암석의 포화상태나 균열 발달 정도가 강도에 미치는 영향에 대해 분석할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 대구경북지역 토목공사 현장에서 셰일 및 이암을 채취한 다음 흡수율, SEM, 화학성분, 내구성시험과 같은 기본 물성시험을 실시하였으며, 셰일에 비해 이암의 공극률(흡수율)은 31%(25%) 정도로 6(8)배 정도 높은 값을 보였다. 물에 쉽게 풀리는 이암의 경우 활성도가 높은 스멕타이트 군의 점토광물이 많이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 채취한 암석을 소형 정육면체로 가공한 다음 일축압축시험을 실시하여 암석의 건조 및 포화 상태에 따른 일축압축강도를 비교하였다. 또한, 전자레인지를 이용하여 암석 공극 내 물을 가열시켜 내부에서 균열이 발생하도록 유도하였으며, 작동시간을 달리하여 내부 균열의 발생 정도에 따른 강도를 비교하였다. 건조된 셰일과 이암의 일축압축강도는 평균 62MPa, 11MPa이며, 이를 포화시키면 일축압축강도는 셰일은 평균 33MPa, 이암은 4MPa로 47% 및 64% 정도 감소하였다. 전자레인지로 15초 작동시켜 균열을 유발할 경우 포화 상태보다 셰일은 49%, 이암은 52% 정도 강도가 감소하였다. 20초 정도 작동 시 대부분의 암석이 여러 조각으로 파쇄되었으며, 이때 소형 암석 내부의 온도는 200도 정도였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Proposed Shear Load-transfer Curves for Prebored and Precast Steel Piles

    강관 매입말뚝의 주면 하중전이 곡선(t-z) 제안

    Kim, Do-Hyun, Park, Jong-Jeon, Chang, Yong-Chai, Jeong, Sang-Seom

    김도현, 박종전, 장용채, 정상섬

    In this study, the load-transfer behavior along the shaft of the prebored and precast piles was investigated by pile loading tests. Special ...

    본 연구에서는 매입말뚝 주면부의 하중전이 거동을 확인하기 위하여 14본의 강관매입말뚝에 대한 정재하시험을 수행하였다. 정재하시험을 통하여 하중-침하 곡선 및 축하중 분포를 계측하였으며, 그 ...

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    In this study, the load-transfer behavior along the shaft of the prebored and precast piles was investigated by pile loading tests. Special attention was given to quantifying the skin frictions developed between the pile-soil interfaces of the 14 instrumented test piles. Based on this detailed field tests, the load - settlement curves and axial load distributions of piles were obtained and the load-transfer curves (t-z curves) for the test piles were proposed. As such, it is found that the test results show two different load transfer behaviors; ductile and brittle behavior curves. The corresponding t-z curves are proposed based on the hyperbolic- and sawtooth-shape, respectively. By validating the accuracy of the proposed curves, it is also found that the prediction results based on the proposed load-transfer curve are in good agreement with the general trends observed by the field loading tests.


    본 연구에서는 매입말뚝 주면부의 하중전이 거동을 확인하기 위하여 14본의 강관매입말뚝에 대한 정재하시험을 수행하였다. 정재하시험을 통하여 하중-침하 곡선 및 축하중 분포를 계측하였으며, 그 결과 말뚝-지반 사이에서 발생되는 주면마찰력을 정량화 하였다. 이를 토대로 강관매입말뚝의 일반적인 하중전이곡선 형태를 도출하였다. 본 연구결과, 말뚝의 주면하중전이 거동은 연성과 취성파괴 두 가지 형태로 나타났다. 그 결과, 강관매입말뚝의 t-z 곡선을 쌍곡선(일수현상이 없는 경우)과 톱니 형태(일수현상이 있는 경우 또는 표준관입저항치, N≥50 인 풍화암 이상) 로 각각 제안하였다. 그때의 최대주면마찰력은 쌍곡선의 경우 지반의 N치 또는 암반의 일축압축강도, 톱니 형태의 경우 주입된 시멘트풀에 의해 형성된 쏘일-시멘트층의 일축압축강도의 영향을 받는 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Quantitative Physical Parameter for Detection of Ultimate Failure State of Soil Using CEL Method in Finite Element Analysis

    CEL 기법을 이용한 유한 요소 해석에서 지반의 극한 파괴 상태 감지를 위한 정량적 물리량 기준

    Kim, Seongmin, Lee, Ju-Hyung, Jung, Young-Hoon

    김성민, 이주형, 정영훈

    In order to use the limit equilibrium theory, it is necessary to find a slip line under the ultimate failure condition. The ...

    한계평형법 이론들을 사용하기 위해서는 극한 파괴 상태에서 나타나는 파괴 전단면을 찾아야 한다. 강도 감소법에서는 유한요소해석의 수치해가 일정 반복 횟수 이내에 수렴하지 못하는 ...

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    In order to use the limit equilibrium theory, it is necessary to find a slip line under the ultimate failure condition. The strength reduction method using the Lagrangian finite element method defines the ultimate failure state at a time when the numerical solution cannot converge within the certain number of the iteration. When the coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method is used, however, such definition is inappropriate because the numerical solution of the CEL method can converge even under the ultimate failure condition. In this study, an objective condition designating the ultimate failure state in the finite element analysis adopting the CEL method was proposed. In the problem of the bearing capacity of the undrained soft ground subjected to the strip footing loading, we found that the rate of the plastic dissipated energy is highly sensitive at the load of the theoretical limit of the ultimate failure state.


    한계평형법 이론들을 사용하기 위해서는 극한 파괴 상태에서 나타나는 파괴 전단면을 찾아야 한다. 강도 감소법에서는 유한요소해석의 수치해가 일정 반복 횟수 이내에 수렴하지 못하는 시점을 극한 파괴 상태로 정의한다. 하지만 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL)기법을 유한요소해석에서 사용하면 극한 파괴 상태에 도달하여도 수치해의 비수렴 상황이 발생하지 않으므로 이러한 정의는 사용하기 어렵다. 본 연구에서는 CEL 기법을 이용한 유한요소해석에서 지반의 극한 파괴 상태를 감지할 수 있는 객관적인 물리량 기준을 제시하였다. 비배수 조건의 연약지반이 연속기초 하중을 받는 경우 극한 파괴 상태에 해당하는 이론적 하중에서 소성 소산 에너지의 변화속도가 민감하게 변화함을 찾을 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on the Prevention Effect of Lateral Movement by Finite Element Analysis

    유한요소해석에 의한 측방이동 방지효과에 대한 연구

    Park, Choon-Sik, Rho, Tae-Kyung

    박춘식, 노태경

    This study presents a reasonable and economical DCM reinforcement length for the various factors (the embankment height, the distance from the embankment ...

    본 연구는 측방이동으로 인한 구조물의 안정성에 영향을 주는 각 인자(성토 높이, 성토부로부터 지하매설물까지의 이격 거리, 연약지반의 깊이, 연약지반의 압축지수 및 팽창지수)별에 대한 ...

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    This study presents a reasonable and economical DCM reinforcement length for the various factors (the embankment height, the distance from the embankment to the underground structure, the depth of the soft ground, and the compression index and the swelling index of the soft ground) that affect the stability of the structure due to lateral movement. Based on these results, we analyzed each factor’s degree of influence and figured out which factor influenced the lateral movement most. The cross section of the embankment on the soft ground was modeled by using the Finite Element Program and reinforced with DCM. The results show that the increase rate of the reinforcement length with the increase of the embankment height is about 9~50%, the increase rate of the reinforcement length with the depth of soft ground is about 13~30%, and the increase rate of the reinforcement length with increasing compression index is about 3~25%. In addition, the influence of each factor on each other was analyzed. As a result, among the separation distance, the compressive index and the maximum to minimum slope ratio of the reinforcement length of the embankment height, the separation distance was the largest for the depth of soft ground. As the depth of the soft ground increases, the ratio of the maximum to minimum slope of the reinforcement length according to the embankment height is 3.75, the ratio of the maximum to minimum slope of the reinforcement length according to the spacing distance is 4.3, and the ratio of maximum to minimum slope according to compression index is 2.5. From these results, it is confirmed that the three factors are greatly affected by the depth of soft ground.


    본 연구는 측방이동으로 인한 구조물의 안정성에 영향을 주는 각 인자(성토 높이, 성토부로부터 지하매설물까지의 이격 거리, 연약지반의 깊이, 연약지반의 압축지수 및 팽창지수)별에 대한 합리적이고 경제성 있는 보강길이를 제시하였다. 이러한 결과들을 토대로 각 인자들의 영향 정도를 파악하고, 어떠한 인자가 측방이동에 가장 영향을 미치는가를 파악하였다. 유한요소 해석프로그램을 이용하여 연약지반 상에 성토가 이루어지는 경우의 단면을 모델링하여 해석을 수행하였으며, 연약지반의 보강은 심층혼합공법(DCM)을 이용하였다. 그 결과 성토 높이 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 9~50%, 연약지반 심도 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 13~30%, 성토부로부터 지하 매설물의 이격 거리 감소에 따른 보강길이의 증가율은 약 7~25%, 압축지수 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 3~25%로 나타났다. 또한 각 인자별로 서로에 대한 영향성을 분석하였다. 그 결과 연약지반 심도의 보강길이 최대 최소 기울기 비는 이격거리 변화에 큰 영향을 받았으며 이외의 인자들은 연약지반 심도의 변화에 따라 최대 최소 기울기 비가 큰 영향을 받았다. 한편 연약지반의 심도가 깊어질수록 성토높이에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 3.75, 이격 거리에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 4.3, 압축지수에 따른 최대-최소기울기의 비는 2.5로 나타났다. 이를 통해 세 개의 인자는 연약지반의 심도에 대한 영향을 크게 받는 것으로 확인되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on the Evaluation of Stability due to Ground Deterioration of Slope

    사면의 지반 열화로 인한 안정성 평가에 관한 연구

    Han, Young-Chul

    한영철

    The lapse of time may cause in the slope structure various deterioration phenomenon progresses in the ground of slope, and collapse due ...

    사면 구조물은 시간이 경과함에 따라 대상지반에서 각종 열화 현상이 진행되어 내구성의 저하로 인한 붕괴가 발생할 수 있으며, 사용 연한을 감소시키는 결과를 초래하게 ...

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    The lapse of time may cause in the slope structure various deterioration phenomenon progresses in the ground of slope, and collapse due to deterioration of strength, resulting in a decrease in the service life. The approach to slope stability due to the ground deterioration is a different concept from the existing limit equilibrium analysis, which is limited to the physical characteristics and geometrical structure of ground. In this study, we conducted a comparative analysis of various literature studies related to the slope failure characteristics and behaviors to presented the optimal formulas for shear strength reduction, such as the exponential function, the logarithmic function and the inverse hyperbolic function. And then a case study was performed on cut slope of Gyeongbu High Speed Rail construction site along the Yangsan fault zone, where the slope failure of shale layer vulnerable to deterioration occurred. As a result, it was confirmed that landslide occurred due to reduction of shear strength by deterioration, as safety factor is approx. 1.0 at the time when the slope failure occurred. Based on the comprehensive case study, as a quantitative approach to the evaluation of slope stability due to deterioration of ground, finally we propose a method for evaluating slope stability with optimal strength reduction curves.


    사면 구조물은 시간이 경과함에 따라 대상지반에서 각종 열화 현상이 진행되어 내구성의 저하로 인한 붕괴가 발생할 수 있으며, 사용 연한을 감소시키는 결과를 초래하게 된다. 이러한 지반 열화에 따른 사면안정에 대한 접근방안은 지반의 물리적 특성 및 기하학적인 구조에 국한하여 분석하는 기존의 한계 평형 해석과는 또 다른 개념이라 할 수 있다. 본 연구에서는 사면의 열화 특성과 관련하여 각종 문헌 조사를 통하여 비교분석을 수행하고, 전단강도 저감에 대한 최적의 제안식들로서 지수함수, 로그함수 및 역쌍곡선 함수를 제시하고, 열화에 취약한 양산 단층대의 셰일층에서 붕괴가 발생한 경부고속철도 절토사면을 대상으로 사례분석을 실시하였다. 본 연구에서는 사례분석을 통하여 향후 열화로 인한 사면 안전성과 관련하여 정량적인 평가를 위한 최적의 강도 저하 곡선을 도출하고 한계평형해석에 의한 안정해석을 할 수 있는 접근 방법을 제시하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Comparison of Splices between Bolts and Welding Spliced PHC Piles

    볼트 수직이음 PHC말뚝와 용접이음 PHC말뚝의 이음부 거동 비교

    Kim, Myunghak, Choi, Yongkyu

    김명학, 최용규

    Behaviors of splices between bolts and welding spliced PHC piles using the tensile strength test were analyzed. The bolts spliced PHC piles, ...

    볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. 200N・m이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 ...

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    Behaviors of splices between bolts and welding spliced PHC piles using the tensile strength test were analyzed. The bolts spliced PHC piles, which were tightened over 200 N・m tightening torque, showed straight V shaped line at splices at the lowest 20 N load. Both sides of PHC piles stayed straight, so the full section of bolts spliced piles did not show the unifying behavior, which was the most important performance requirement as pile. Other bolts spliced PHC piles, tightened with 20 N・m loosening torque, also showed the same straight V shaped line at splices for each step of loading. The full section of bolts spliced piles did not return to the initial position after each step of unloading and did not show the elastic material behavior. The splices quality of bolts spliced piles is much lower than that of welding spliced piles with respect to displacement of splices during each step of loadings, residual displacements during each step of unloadings, and failure loads. Results showed that bolts spliced PHC piles, tightened with both over 200 N・m and as low as 20 N・m torque, fell short of performance requirements of spliced PHC pile.


    볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. 200N・m이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 낮은 하중단계인 20kN에서도 볼트 수직이음구에서 좌우로 꺾인 변형 양상(직선 v형 라인)이 나타났으며 PHC말뚝 본체는 완전한 직선 형태를 유지하고 있었으므로 볼트 수직이음 PHC말뚝은 말뚝의 가장 중요한 성능인 일체화 거동을 하지 않았다. 체결토크가 풀린 즉, 20N・m의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝은 각 하중 단계에서 이음부위에 대하여 양쪽으로 대칭된 직선 V형 상태의 변위 양상을 나타내고 있었다. 각 하중 단계에서 하중 제거 시 이음말뚝은 하중 재하 전의 상태로 돌아가지 않았으므로 탄성 재료 거동을 나타내지도 않았다. 재하단계에 따른 이음부 변위 및 재하 하중 제거 후의 잔류 변위, 이음 PHC말뚝의 파괴하중 및 3가지 기본 성능 등을 비교한 결과 볼트 수직이음 PHC말뚝의 이음 품질은 용접이음 PHC말뚝의 이음 품질에 크게 미달하였다. 따라서 200N・m 이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝이나 체결토크가 풀린 볼트 수직이음 PHC말뚝은 이음말뚝의 기본 성능에 크게 미달하는 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Strength and Compaction Characteristics of Binder-Stabilized Subgrade Material in Ulsan Area - Main Binder Components : CaO and SO3 -

    고화제로 안정처리 된 울산지역 노상재료의 강도 및 다짐특성 - 주 성분이 CaO와 SO3인 고화제 -

    Han, Sang-Hyun, Yea, Geu-Guwen, Kim, Hong-Yeon

    한상현, 여규권, 김홍연

    In this study, the engineering properties including bearing capacity of subgrades stabilized with a binder are analyzed by laboratory and field experiments. ...

    본 연구에서는 고화제를 이용하여 개량된 노상재료의 배합에 따른 공학적 특성과 지지력을 분석하기 위하여 실내 및 현장시험을 실시하였다. 노상토 개량에 고화제로 사용된 재료의 ...

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    In this study, the engineering properties including bearing capacity of subgrades stabilized with a binder are analyzed by laboratory and field experiments. The main components of the binder are CaO and SO3. After the binder was mixed with a low plasticity clay, the passing rates were relatively decreased as the sieve mesh size increased. Not only did the soil type change to silty sand, but engineering properties, such as the plasticity index and modified California bearing ratio (CBR), were improved for the subgrade. A comparison of the compaction curves of the stabilized subgrade and field soil compacted with the same energy demonstrated an increase of approximately 6% in the maximum dry unit weight, slight decrease in optimum moisture content, and considerable increase improvement in grain size. In the modified CBR test, the effect of unit weight and strength increase of the modified soil (with a specific amount of binder) was remarkably improved. As the proportion of granulated material increased after the addition of binder, the swelling was reduced by 3.3 times or more during initial compaction and 6.5 times by final compaction. The unconfined compressive strength of the specimens was maintained at the homogeneous value with a constant design strength. The stabilized subgrade was validated by applying it in the field under the same conditions; this test demonstrated that the bearing capacity coefficients at all six sites after one day of compaction exceeded the target value and exhibited good variability.


    본 연구에서는 고화제를 이용하여 개량된 노상재료의 배합에 따른 공학적 특성과 지지력을 분석하기 위하여 실내 및 현장시험을 실시하였다. 노상토 개량에 고화제로 사용된 재료의 주성분은 CaO와 SO3이다. 고화제를 현장 토공재료인 저소성 점토(CL)와 혼합한 후 입도분포는 체 굵기가 커질수록 상대적으로 통과율이 낮아져 실트질 모래(SM)로 흙의 종류가 바뀌었을 뿐 아니라 소성지수와 수정 CBR 등의 공학적 특성이 노상토에 적합하게 개선되었다. 동일한 에너지로 다짐된 개량토의 다짐곡선으로부터 최대건조단위중량은 현장토 대비 약 6%가량 증가하고 최적함수비는 약간 감소하여 상당히 입도가 개선되었다. 실내 CBR 시험에서도 동일한 다짐에너지에서 적당량의 고화제를 투입한 개량토의 단위중량과 강도 증대효과가 현저히 크게 나타났다. 고화제 투입 후 조립분의 비율이 상대적으로 증가함으로 인하여 현장토 대비 초기다짐 시 팽창비가 3.3배 이상 감소되었고, 최종다짐 시에는 6.5배 이상 작게 나타났다. 시험시공이 이루어진 구간에서 일축압축강도는 설계강도 이상을 확보하면서 균질한 값을 유지하였다. 동일한 시공조건으로 현장에 적용한 후 확인시험 결과에서도 다짐 1일 후 시험한 6개소 모두의 지지력계수가 적절한 수준에서 목표값을 상회하고 그 변동성도 양호한 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Study on the Applicability of Dynamic Pile Load Test to Check Integrity during Installation of Extension Plate Attached PHC Piles and Bolts Spliced PHC Piles and the Correct Proof Test of the Transformed-installation PHC Piles

    확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음을 사용한 PHC말뚝의 시공 중 건전성 확인을 위한 동재하시험의 적용성 및 변형시공법 PHC말뚝들의 올바른 검증시험에 관한 연구

    김명학, 최용규

    Kim, Myunghak, Choi, Yongkyu

    Extension plate attached PHC piles and bolts spliced PHC piles were installed in field test site. Pile integrities were checked during installation ...

    현장 시험 부지에서 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음 PHC말뚝에 대한 시험시공을 실시하고 시공중 건전성을 동재하시험으로 확인하고 시공 후 말뚝의 건전성을 직접 ...

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    Extension plate attached PHC piles and bolts spliced PHC piles were installed in field test site. Pile integrities were checked during installation with dynamic pile test and the actual pile conditions after installation were compared with integrity index (β index) by PDA test. Theoretically the break in near pile end or pile end (especially extension plate itself) was very difficult to access by integrity index (β index) and also require a high level of knowledge and field experience on PDA test. First actual wave equation of bolts spliced PHC piles due to bolts spliced equipment can be different with welding spliced. Second wave length of the stress wave from installing can be longer than the height of bolts spliced equipment (about 100 mm). Third Beta processing in PDA analysis function is very difficult to access without a high level of knowledge and field experience on wave equation. Above-mentioned three reasons can make conclusion that traditional PDA test in domestic site can not access the integrity of bolts spliced equipment in bolts spliced PHC piles.


    현장 시험 부지에서 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음 PHC말뚝에 대한 시험시공을 실시하고 시공중 건전성을 동재하시험으로 확인하고 시공 후 말뚝의 건전성을 직접 확인하였다. 그 결과를 분석하여 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음 PHC말뚝의 시공 중 건전성을 동재하시험의 건전도지수(β지수)로 평가할 수 있는지에 대하여 연구하였다. 이론적으로 말뚝 선단에 매우 인접하거나 선단끝단에서 발생하는 손상(특히 확장판 선단부착구 자체의 변형)은 시험기술의 특성상 건전도지수로 정확한 평가하는 데에는 한계가 있었다. 말뚝의 선단부에 바로 인접해서 발생하거나 말뚝선단 끝단에서의 손상을 PDA시험을 통하여 명확하게 평가하는 데에는 시험기술의 이론에 대한 고도의 지식과 경험이 요구되었다. 다른 볼트 수직이음구로 인하여 실질적인 1차원 파동전달이 용접이음에서와 다를 수 있다는 점, 타격에 의해 발생하는 응력파의 파장이 볼트 수직이음구 높이(약 100mm)보다 클 수 있다는 점, PDA 분석 기능 중 베타 프로세싱(Beta processing)이라는 기능 등이 매우 심도 있는 지식과 경험을 토대로 평가해야만 더욱 정밀한 판단이 이루어질 수 있다는 점 등을 종합적으로 고려할 때 일반적인 건전성 평가기술로 볼트 수직이음의 건전성을 평가하는 데에는 한계가 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Lateral Behavior of Hybrid Composite Piles Using Prestressed Concrete Filled Steel Tube Piles

    긴장력이 도입된 콘크리트 충전 강관말뚝을 사용한 복합말뚝의 수평거동 특성

    Park, No-Won, Paik, Kyu-Ho

    박노원, 백규호

    Concrete filled steel tube (PCFT) piles, which compose PHC piles inside thin steel pipes, were developed to increase the flexural strength of ...

    수평하중에 대한 말뚝의 휨강도를 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 콘크리트 충전 강관(PCFT)말뚝이 개발되었다. PCFT말뚝의 휨강도를 강관말뚝과 비교하기 위하여 직경이 ...

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    Concrete filled steel tube (PCFT) piles, which compose PHC piles inside thin steel pipes, were developed to increase the flexural strength of the pile with respect to the horizontal load. In order to compare the flexural strength of PCFT pile with that of steel pipe pile, several flexural tests were performed on the PCFT and steel pipe piles with the same diameter and the P-M curves for both piles were constructed by the limit state design method. Four test piles were also installed and lateral pile load tests were performed to compare the lateral load capacities and lateral behaviors of the hybrid composite piles using PCFT piles and the existing piles such as HCP and steel pipe piles. The flexural test results showed that the flexural strength of PCFT piles was 18.7% higher than that of steel pipe piles with thickness of 12mm and the same diameter, and the mid-span deflection of piles was 50% lower than that of steel pipe piles at the same bending moment. From the P-M curves, it can be seen that the flexural strength of PCFT piles subjected to the vertical load is greater than that of steel pipe piles, but the flexural strength of PCFT piles subjected to the pullout load is lower than that of steel pipe piles. In addition, field pile load tests showed that the PCFT hybrid composite pile has 60.5% greater lateral load capacity than the HCP and 35.8% greater lateral load capacity than the steel pipe pile when the length of the upper pile in hybrid composite piles was the same.


    수평하중에 대한 말뚝의 휨강도를 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 콘크리트 충전 강관(PCFT)말뚝이 개발되었다. PCFT말뚝의 휨강도를 강관말뚝과 비교하기 위하여 직경이 동일한 PCFT말뚝과 강관말뚝에 대해 휨강도시험을 수행함과 동시에 한계상태설계법으로 P-M 상관도를 작도하였다. 그리고 PCFT말뚝의 하단에 PHC말뚝을 연결한 PCFT 복합말뚝의 수평지지력과 수평거동을 기존의 강관 복합말뚝(HCP) 및 강관말뚝과 비교하기 위하여 총 4본의 시험말뚝을 시공하고 수평재하시험을 수행하였다. 휨강도시험 결과 PCFT말뚝의 휨강도는 두께 12mm의 강관말뚝보다 18.7% 향상되었고, 동일한 휨하중에서 말뚝의 변위량은 강관말뚝보다 50% 감소하였다. 그리고 P-M 상관도로부터 연직하중을 받는 PCFT말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 크게 증가한 반면, 인발하중을 받는 PCFT말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 감소함을 알 수 있었다. 또한 시험말뚝에 대한 수평재하시험의 결과에 따르면 상부말뚝의 길이가 동일한 경우 PCFT 복합말뚝은 HCP보다 수평지지력이 60.5% 컸고, 두께가 12mm인 강관말뚝보다 35.8% 큰 것으로 나타났다.

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    December 2018
  • Research Article

    Crack Detection of Concrete Structure Using Deep Learning and Image Processing Method in Geotechnical Engineering

    딥러닝과 영상처리기법을 이용한 콘크리트 지반 구조물 균열 탐지

    Kim, Ah-Ram, Kim, Donghyeon, Byun, Yo-Seph, Lee, Seong-Won

    김아람, 김동현, 변요셉, 이성원

    The damage investigation and inspection methods performed in concrete facilities such as bridges, tunnels, retaining walls and so on, are usually visually ...

    교량, 터널 옹벽 등의 콘크리트 구조물에서 수행되는 손상 조사 및 검사 방법은 일반적으로 검사원이 현장에서 직접 측량 도구를 사용하여 시각적으로 검사하는 방법이다. ...

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    The damage investigation and inspection methods performed in concrete facilities such as bridges, tunnels, retaining walls and so on, are usually visually examined by the inspector using the surveying tool in the field. These methods highly depend on the subjectivity of the inspector, which may reduce the objectivity and reliability of the record. Therefore, the new image processing techniques are necessary in order to automatically detect the cracks and objectively analyze the characteristics of cracks. In this study, deep learning and image processing technique were developed to detect cracks and analyze characteristics in images for concrete facilities. Two-stage image processing pipeline was proposed to obtain crack segmentation and its characteristics. The performance of the method was tested using various crack images with a label and the results showed over 90% of accuracy on crack classification and segmentation. Finally, the crack characteristics (length and thickness) of the crack image pictured from the field were analyzed, and the performance of the developed technique was verified by comparing the actual measured values and errors.


    교량, 터널 옹벽 등의 콘크리트 구조물에서 수행되는 손상 조사 및 검사 방법은 일반적으로 검사원이 현장에서 직접 측량 도구를 사용하여 시각적으로 검사하는 방법이다. 이 방법은 검사원의 주관성에 크게 의존하기 때문에 기록의 객관성과 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서 균열을 자동으로 탐지하고 균열 특성을 객관적으로 분석할 수 있는 새로운 이미지분석기법이 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 이미지에서 균열을 검출하고 특성(균열의 길이, 폭)을 분석하기 위한 딥러닝 및 이미지분석기법을 개발하였다. 균열 검출과 해당 균열의 특성을 얻기 위해 두 가지 단계의 방법이 제안되었다. 제안된 방법의 성능을 검증하기 위하여 라벨이 있는 다양한 균열 이미지가 사용되었으며, 균열 판단과 구획화에 대해 90% 이상의 정확도를 확인하였다. 최종적으로 실제 촬영된 균열 영상의 균열 특성을 분석하고 실제 측정치와 오차를 확인하여 개발된 기법의 성능을 검증하였다.

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    December 2018