지진피해예측시스템(HAZUS)을 이용하여 지진발생 시 지역별 재해규모를 예측할 수 있으며, 이 결과는 실제상황에서는 신속하고 효과적인 피해복구대책을, 가상지진상황에서는 실효성 있는 종합 지진재해대비책을 수립하는데 큰 도움을 줄 수 있다. 지역적 지반특성에 따라 지진동의 크기가 다르게 나타나므로, 지역적 지반특성을 반영한 지반특성분류도를 작성하여 지진재해예측시스템 구현에 적용하면 보다 신뢰성 높은 피해예측 결과를 산출 할 수 있다. 이번 연구에서는 경주지역에서 발생하는 규모 6.7의 가상지진에 대하여 지반특성분류도를 적용한 경우와 그렇지 아니한 경우 지역별 지진재해예측 결과에 차이가 있음을 확인하였다. 지반특성분류도를 적용하지 않았을 경우에는 지진발생위치로부터 거리가 멀어질수록 점차적으로 재해가 작아지는 일정한 형태를 보인다. 그러나 지반특성분류도를 적용한 경우에는 지진발생위치와 지반특성이 동시에 지역별 재해크기에 영향을 미친다. 경주시의 경우 지진발생위치와 가까이 위치하기 때문에 피해규모가 크고, 포항시 남구의 경우 이 지역에 광범위하게 분포하고 있는 연약지반의 영향으로 경주와 비슷한 피해규모가 예상된다.

국내 폐광산지역에서는 과거 광산개발의 영향으로 지반침하 현상이 빈번하게 발생하고 있어 그에 대한 대책으로 지반침하를 예측하는 기법이나 계측방법이 대단히 중요하게 부각되고 있다. 본 연구에서는 하나의 케이블에 여러 개의 온도센서를 장착한 온도센서배열 케이블을 이용한 다점온도모니터링 기법을 지반침하 우려지역 현장에 응용하였다. 온도센서 간격이 50cm인 온도센서배열 케이블이 지반침하 우려지역 주변에 천공된 시추공(심도 약 50m 내외)에 설치되었으며 15분 간격으로 동시에 온도를 계측하였다. 심도-시간경과에 대한 온도차 그래프에서는 지하 암반거동에 의한 온도 이상대를 확인할 수 있었다. 이러한 온도이상대는 수개월 간 간헐적으로 감지되어 처음 이상징후가 나타난 후 약 4개월 후 지표함몰 현상이 발생하였다. 즉, 매질의 유동이나 이동이 온도분포 계측에 의해 쉽게 파악될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과는 다점온도모니터링 기법이 지반침하 예측에 활용될 수 있음은 물론 향후 지반 거동을 감지해야하는 산사태 예측시스템으로도 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

연약 점성지반 위에 상대적으로 낮은 하중의 구조물이 얹어질 때, 상부에 모래층을 두어 지지력을 증진시킬 수 있다. 이와같은 점토 위 모래층이 놓이는 조건에 대한 지지력 검증은 현장에서 평판재하시험 등을 통해 지지력 검증이 어렵기 때문에 설계단계에서부터 정확한 지지력 예측이 필요하다. 따라서, 본 연구는 점토 위 모래층이 놓이는 지반의 지지력 거동을 파악하기 위해 2차원 실내토조실험과 FEM 해석을 수행하였다. 주요 인자로 깊이비 H/B와 지지력비 qc/qs를 선정하여, 모래층 높이, 점토의 비배수전단강도 그리고 재하 폭을 변수로하였다. 그 결과, 실내토조실험은 FEM 해석과 적합성이 상당히 높게 나타났다. 이론식과의 비교에 있어서 보다 최신 연구인Okamura et al.(1998)의 메커니즘보다 관입전단 메커니즘과 그 유사성이 크게 나타났으며, 하중확산 메커니즘의 적용성을 위하여 등가하중확산각을 제시하였다. 또한, qc/qs에 대하여 무차원 단위의 한계깊이비 Hf의 선형 회귀식을 제안하였다.

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

본 논문은 구조물의 기초지지력에 안정성 평가를 위해서 연구되었다. 구조물의 하부에 설치된 기초의 저면은 지반과 접촉하게 되는데 지반유실 및 기타원인으로 인해 기초와 지반의 접촉면 일부분이 손실되었을 때 접촉비율에 따라 나타나는 지지력안정성을 분석하기 위해서 시행되었다. 이를 위해 기초저면과 지반의 접촉비율을 정량적으로 조절하여 수치해석 및 모형실험으로 지지력 거동을 분석한 결과 기초저면과 지반의 접촉율이 75% 이상일 경우에는 기초의 지지력이 크게 저하되지 않는다는 지지력 안정성 기준을 확립하였다.

이 논문은 직시각형 단면을 갖는 원호형 등단면 띠기초의 자유진동에 관한 연구이다. 띠기초를 지지하는 지반을 두 변수 탄성지반으로 모형화하였다. 두 변수 탄성지반으로 지지된 원호형 띠기초의 휨-비틀림 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 고유진동수 및 진동형을 산정하였다. 띠기초의 경계조건은 자유-자유로 하여 최저저차 4개의 고유진동수를 산정하였다. 수치해석의 결과로, 중심각, 깊이비, 접촉비, 탄성계수비, 지반변수 등 5개의 변수가 고유진동수에 미치는 영향을 보고하였다. 변위 및 합응력의 진동형을 그림으로 나타내었다. 실험을 통하여 이 연구의 결과를 검증하였다

본 논문은 연약지반에서 복수의 신규터널 시공을 모사하기 위해 실시된 모형실험 과정 및 결과에 대해 기술한다. 새로운 터널이 기존터널에 근접하여 시공될 때 기존터널의 거동을 조사하기 위해 1/50의 상사율로 모형실험이 실시되었다. 모형 터널은 압밀된 Speswhite Kaolin 점토에 시공되었으며, 오거 형상 굴착기와 실드로 구성된 터널굴착 장비가 사용되었다. 기존터널의 거동 계측을 위해 스트레인 게이지와 변형계가 사용되었다. 모형시험 분석 결과는 영국 Old Street 런던 지하철 Northern Line 확장공사 현장계측 결과와 비교되었다. 또한, 모형시험 결과는 동일한 실험기구 및 실험방법이 사용된 별도의 모형실험에서 계측된 지반변형 데이터와도 비교되었다.

하이브리드 시뮬레이션 실험방법은 단일실험모드하의 물리적 또는 수치해석적 시뮬레이션에 의하여 지진발생시 구조물을 평가하는 다양한 기술 중에 하나이다. 본 논문에서는 지진하중하의 교량구조 시스템의 해석과 실험을 위해서 계산과 실험 시뮬레이션을 통합한 소프트웨어체제를 개발하였다. 개발한 하이브리드시뮬레이션 소프트웨어체제를 이용하여 대규모 네트워크로 분산된 실험 또는 전산장비에 참여하고 있는 교량구조시스템에 대한 지진응답을 평가할 수 있었다. 본 논문에서는 적용 예를 통하여 지반 구조 상호작용을 고려한 교량의 시뮬레이션 해석방법을 제시하였다.

본 연구에서는 말뚝의 하중-수평변위 거동에 대한 해석 방법 중에서 지반공학적인 측면에서 널리 쓰이고 있는 하중전이함수법에 대해 고찰하였다. 다층지반에 관입되어 사질토에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 실물 수평재하시험을 실시하여 계측결과를 분석하였고, 계측데이타의 분석을 통해 현장에 적용가능한 하중-변위 을 제안하였다. 현장재하시험결과와 유한차분해석 프로그램인 “LPILE”에 의한 기존에 제안된 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 대상으로 비교, 분석을 수행하였다. 계측데이타의 분석에 의해 하중-변위곡선을 여러 함수식으로 표현해본 결과, 지수형 모델인 (여기서 : 변위(mm), : 하중(ton))가 가장 간단하고 적용성이 뛰어난 것으로 분석되었고, 값은 대체로 1.3에, b값은 0.02에 근접한 경향을 보인다. 현장실측결과와 ‘LPILE’에 의한 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 비교, 분석한 결과 수평하중이 작을 때에는 계산된 변위와 실측 변위가 거의 유사한 값을 보이다가 수평하중이 커짐에 따라 계산된 변위가 실측 변위보다 크게 나타나는 경향을 보였다. 하중전이함수의 조합인 Matlock-Reese의 방법과 Matlock-API 방법에 의한 결과를 비교해보면 Matlock-Reese의 방법이 수평변위가 상대적으로 크게 산정되었다.

최근 국내에서 장대교량의 건설이 증가함에 따라 그에 대한 내진설계의 중요성도 증대되고 있다. 이와같은 여건을 반영하여 새로 개정된 케이블 강교량 설계지침(안)의 내진설계편에서 지진파의 파동전달효과와 지반특성효과를 일부 반영하였다. 본 연구에서는 국내 설계규정에 따라 사장교(주경간500m)의 다양한(균등입력, 파동전달효과, 파동전달효과+지반특성효과) 지진응답해석을 수행하여 설계적용시 문제점에 대하여 검토해 본 결과 장대교의 파동전달효과는 지지점간 거리가 짧은 경우에도 지반이 연약한 경우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 지반의 종류에 상관없이 파동전달효과와 함께 지점별로 지반특성을 고려한 해석이 그렇지 않은 해석결과보다 큰 값이 산출되었다. 따라서 장대교의 지진응답해석시 파동전달효과 및 지반특성효과의 적용에 대한 세심한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

연약지반에 시공되는 보강토옹벽과 개비온옹벽에 대해서 옹벽의 안정성을 확보하기 위해 필요한 적정 치환영역을 유한요소해석을 통해 검토하였다. 해석은 연약토층의 압밀단계를 포함하여 시공순서를 모사하는 단계별 해석방법으로 수행되었다. 적정 치환영역의 제안을 위한 첫 단계로 치환깊이를 변화시킨 경우들에 대해서 시공단계에 따른 벽체 및 주변 지반의 거동을 조사하는 일련의 해석을 수행하였다. 이들 해석결과를 문헌연구를 통하여 설정한 옹벽의 안정성을 보장할 수 있는 벽체변위, 지반의 침하량 및 전단변형율 등의 한계값과 비교, 평가하였다. 그 결과, 본 연구에서 검토한 지반조건에서 벽체의 높이가 변하는 경우에 대한 적정 치환영역을 벽체의 높이에 대한 치환깊이의 비로 나타내는 시공표준도를 제안하였다

연약지반에 시공된 지반구조물의 거동은 구조물 하부의 연약지반이나 인접 지반의 특성에 크게 영향을 받는다. 지반 구조물 설계시 사용되는 지반 특성치는 결정론적인 모델이나 확률론적인 모델을 이용하여 나타낼 수 있다. 일반적인 지반구조물 설계시 사용되는 결정론적인 모델은 설계 파라메타로 단 하나의 대표값을 사용하는 반면, 확률론적인 모델은 이산통계나 확률 밀도함수를 이용한다. 연약지반의 압밀도나 침하량등의 산정 결과는 간극비, 압밀계수, 연직 및 수평방향 투수계수등의 불확실성 요소에 영향을 받는다. 본 연구에서는 연직 드레인을 이용한 개량지반에 대한 침하해석시 사용되는 불확실성 인자들에 대한 영향을 분석하여 보았다. 또한, 변동계수가 침하량에 미치는 영향을 분석하였으며 이들 파라메타들이 압밀도나 침하계산시 미치는 영향에 대한 민감도 분석을 실시하였다.

본 연구에서는 개발한 Chemical Compaction Pile(이하 CCP)공법의 연약지반 개량의 적용성을 평가하기 위하여 모형 아크릴 토조와 CCP 전용 토조를 제작하였으며, CCP를 구성하는 주재료인 Bottom Ash, 생석회 및 첨가재의 배합비를 실험변수로 하여 지반의 종류에 따른 함수비, 전단강도의 변화를 측정하였다. 실험결과, 지반의 함수비 감소나 강도증진효과는 생석회의 함유량이 많을수록 크게 나타났으며, 지반개량효과도 짧은 시일 내에 나타나는 것이 확인되었다. 또한, 지반개량에 따른 전단강도의 증진과 함수비의 변화는 지반의 종류에 따라서도 영향을 받는 것으로 나타났다. 그 외에도 개발된 CCP는 충분한 지지력도 확보하고 있어 연약지반개량과 함께 지지말뚝으로써의 기능성이 있는 것으로 평가되었다.

본 연구는 변위억제형 Sheet pile 이 설치된 SCP복합지반의 지지력 특성에 대한 연구로서 원심모형실험과 수치해석을 통하여 SCP 복합지반의 하중-침하 관계, 응력분담특성, 최종함수비 등의 변화에 대해 알아보았다. SCP를 기초폭의 2배로 개량한 조건과 Sheet pile를 기초 한쪽 모서리에 설치한 경우, Sheet pile를 기초 양쪽 모서리에 설치한 경우 3가지에 대하여 연직하중재하 실험을 실시하였다. 한편, 원심모형실험 결과를 모사하기 위하여 상용 유한요소 프로그램인 CRISP을 이용하였으며 수치해석시 모래다짐말뚝은 탄소성모델로 점토지반은 한계평형 상태에 기초한 수정 Cam-clay 모델을 사용하였다. 원심모형실험결과 Sheet pile이 기초파괴활동을 억지하여 항복하중강도가 증가하였으며 Sheet pile 설치에 따른 응력분담비는 2~4의 값을 나타내었다. 또한 수치해석 결과 Sheet pile설치에 따라 지반융기량이 20~30%감소하였고 수평변위는 28~43% 감소효과를 나타내었다.