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.

본 연구는 지반조건을 고려한 브레이스된 강골조 구조물의 연속 및 이산화 내진 최적설계에 관한 내용이다. 지반조건을 고려한 구조해석과 연속 및 이산화 최적설계를 동시에 수행할 수 있는 내진 최적설계 프로그램을 개발하여 이를 브레이스가 없는 경우, Z-형, X-형의 브레이스 배치형태를 사용한 강골조 구조물에 적용하였고, 정하중, 지진하중을 고려하여 해석하였다. AISC-ASD 시방규정과 ATC-3-06에 규정한 사용성, 허용층간변위 및 다양한 제약조건을 모두 만족하는 최소중량, 설계변수 등을 도출하고, 특히 Newmark-Hall 설계스펙트럼 해석과 지반조건을 고려한 ATC 설계스펙트럼 해석 및 ATC 등가정적해석의 해석결과를 비교․분석함으로서 보다 내진에 적합한 브레이스 배치 형태 및 적용한 해석방법이 최적설계에 미치는 영향을 찾고자 하는데 그 목적이 있다.

연약지반의 점토퇴적물을 시멘트와 함께 생석회, 소석회, 석고, 고령토, 제올라이트, 규조토 등의 광물재료를 혼합하여 고화 반응시킨 후 양생시간에 따른 물성변화와 반응생성물을 조사하였다. 그 결과, 시멘트로는 포틀랜드 시멘트보다는 슬래그시멘트가 점토의 고화반응에 따른 강도발현이 큰 것으로 나타났다. 그리고 슬래그시멘트와 함께 각종 광물재료와 고화 반응시킨 실험결과에서는, 석고가 가장 높은 강도발현을 나타냈다 따라서 슬래그시멘트와 석고에 대해 이들의 혼합비를 달리하여 고화 실험을 수행하였다. 그 결과, 슬래그시멘트 70%, 석고 30%의 비율에서 가장 좋은 강도발현을 보이는 것으로 나타났다. 이 실험의 고화반응물에서는 에트린자이트 등의 반응생성물이 포함되었다. 이것은 석고가 슬래그시멘트의 효율적인 수화반응을 촉진시켜서 높은 강도 발현에 기여 한 것으로 생각된다. 이러한 실험 결과는 연약지반의 안정화 처리에 유용한 자료로 이용될 것으로 보인다.