관측된 지반진동은 지진원, 지각감쇠 및 지반의 증폭특성 등 3가지 주요 인자로 구성되어 있고 특히 지반증폭 특성은 지진원 및 감쇠특성을 평가할 때 필요하다. 또한 지진재해도를 분석하기 위해 지반의 증폭 특성에 정보가 내진 공학 뿐만 아니라 암반공학적 특성 분석에서 필수적이다. 지반의 증폭특성 분석을 위해 분석대상 관측소와 기준 관측소 지반진동의 수평/수직 비를 이용하는 방법을 적용하였다. 기존의 기준관측소의 수직성분 방법에 더하여 새로이 기준관 측소의 수평성분 방법을 새로이 시도하였다. 본 연구는 예당저수지 인근에 설치한 4개의 관측소에서 관측된 6개의 가 속도 지반진동을 이용하여 각 지반진동의 S파, Coda파 및 배경잡음 각각을 분석한 지반증폭 특성을 상호 비교하였다. 4개 관측소 공통적으로 S파와 Coda파를 이용한 결과는 상호 유사한 지반증폭 특성을 보였다. 다만 배경잡음은 다른 2 개 지진 에너지와 비교할 때 전혀 다른 지반증폭 특성을 보였고 이는 배경잡음의 발생 원인이 관측소 마다 서로 다르 기 때문으로 입증되었다. 4개 각각의 지진 관측소마다 저주파수 및 고주파수 증폭특성과 관측소 고유의 우월주파수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 또한 본 연구의 결과와 다른 방법의 결과와 비교하면 지반의 동 적특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다.

천해역에서의 해상풍력터빈의 기초 형식으로 모노파일, 트라이포드, 재킷 등의 고정식 기초 사이의 최적의 지지구조물 선별에 대한 논의가 세계적으로 활발하게 되어왔다. 다양한 기초 형식 가운데 어떤 기초를 최종 선택하기 위해서는 경제성과 함께 동적설계 측면에서의 검토도 필요하다. 이 연구에서는 고정식 기초를 해상풍력터빈의 기초로 적용하는 경우 전체 구조물의 고유주파수에 미치는 하중 및 지반 물성치의 불확실성의 영향을 정량적으로 검토하였다. 연구결과, 모노파일의 고유주파수의 변동이 가장 심한 것을 알 수 있었고, 따라서 모노파일 기초를 설계에 반영하는 경우에는 지반 물성치의 불확실성을 최소화시키는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

연성방호책 지주(post)의 설계 지반물성치를 파악하고 이를 이용한 해석방법을 수립하기 위한 방법으로서 공내재하시험(PMT)의 사용가능성을 검토하였다. 공내재하시험 결과를 이용하여 지주의 휨모멘트 및 하중-변위관계를 예측할 수 있는 해석방법의 수립가능성을 검토하였다. 모형지반과 모형지주를 이용한 정재하시험을 실시하여 하중-변위의 발생패턴과 크기를 분석하였으며 이를 공내재하시험 해석방법으로부터 구한 결과값과 비교하여 공내재하시험 해석방법의 타당성을 검토하였다. 또한 모형차(bogie)를 이용하여 모형 지주에 대한 충격시험을 실시하여 지주주변지반의 파괴형태를 파악하였으며 측정된 최대감가속도로부터 정적지지력 대비 동적지지력의 발생크기를 분석하였다. 이와 같은 시험 및 해석결과로부터 공내재하시험이 방호책 지주와 도로지반 사이의 역학적 상호연관성을 분석하기 위한 합리적인 시험방법이 될 수 있음을 확인하였다.

지반의 동적 변형 특성인 전단파 속도(V_s), 압축파 속도(V_p), 그리고 그에 따른 포아송 비(v)는 내진 설계나 내진 성능 평가 외에도 구조물의 거동 평가에 필요한 매우 중요한 지반 정수이다. 지난 수십 년 동안 이러한 지반 정수를 효율적이고 정밀하게 측정하기 위하여, 여러 가지 공내 탄성파 시험 기법들이 개발 및 적용되어 왔다. 본 연구에서는 가장 신뢰성이 높은 현장 탄성파 기법인 크로스홀 탄성파 시험을 지반 동적 물성 획득 기법으로 선정하였다. 지하수위 존재 여부에 관계 없이 토사뿐만 아니라 암반을 대상으로 크로스홀 시험을 성공적으로 수행할 수 있도록, 연직 시추공 안에서 지반을 대상으로 횡방향 가진이 가능한 스프링식 발진 장치를 개발하고, 두 곳의 기존 항만 부두 부지와 신규 LNG 저장 시설 두 부지로 구성된 국내 세 지역을 대상으로 크로스홀 탄성파 시험을 실시하였다. 대상 부지에서의 개발 발진 장치 적용을 통한 크로스홀 시험으로부터 지표 부근 토사부터 하부 공학적 기반암 및 지진학적 기반암으로 구성된 암반까지의 깊이별 V_s,\;V_p 및 v와 같은 지반 동적 특성을 매우 효율적으로 결정하였으며, 적용 대상 시설물인 기존 항만 부두 시설물의 내진 성능 평가 그리고 신규 LNG 저장 시설물의 내진 설계를 위한 근본 자료로 제시하였다.

구조물 지진해석을 위한 구조물 -지반 상호작용 해석에서도 비선형 지반 특성을 고려한 비선형해석이 요구되고 있어 구조물 비선형 지진 해석을 위해 기초 지반에 대한 수평방향 비선형 해석을 수행하였다. 기초지반은 UBC 분류에서 규정한 보통지반인 Sn 지반과 연약지반인 SE 지반을 고려하였고, 지반의 비선형 특성은 Ramberg-Osgood 모델을 이용하였다. 비선형 지반이 기초지반 수평 및 회전 동적 강성 및 감쇠비에 미치는 영향을 조사하기 위하여 얕은 기초와 묻힌기초에 대해 기초 크기, 지반깊이 및 말뚝유무에 따른 동적 강성 및 감쇠비 변화를 조사하였는데, 지반의 비선형 특성이 기초지반의 선형 수평 및 회전 강성과 감쇠비를 크게 감소 또는 증가시키는 것으로 나타났으며, 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무의 영향도 큰 것으로 나타나 구조물 지진해석시 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무와 함께 지반의 비선형성도 고려하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

지반구조물의 동적특성은 미소변형률 수준에서의 변형계수나 이를 결정하기 위한 전단파속도나 압축파속도와 같은 물리적 의미의 체적파속도로 대표되며, 지진과 같은 동적 조건뿐만 아니라 공용상태의 정적 조건의 상태 또는 안정성 평가 과정에서의 중요한 변수이다. 특히, 이러한 체적파속도는 대상 지반 또는 지반구조물에서의 시추공 탄성파시험 수행을 통해 보다 신뢰성 높게 획득할 수 있다. 본 연구에서는 필댐 안정성 평가의 정량적 지표인 댐체 및 기초부의 동적 특성을 결정하기 위한 기법으로 현장 다운홀 탄성파 시험을 수행하고자 하였다. 댐 대상의 다운홀 시험은 추가적인 시추를 통해 시험공을 형성하여 실시하고, 일반적으로 시험 종류 후 시험공을 폐공한다. 이에 기존 댐 대상의 다운홀 시험 과정에 비해 경제적일 뿐만 아니라 댐에 대한 지속적이고 정기적인 동적 특성 평가가 가능한 기법으로서, 지하수위 관측공에 적합한 수진기를 활용한 다운홀 시험을 중심코어형 사력댐을 대상으로 실시하여 댐체와 기초 지반의 전단파속도를 평가하였다. 현장에서의 다운홀 시험은 지하수위 관측공의 초기 설치시 관측공과 지반의 접촉 불량 및 유지 관리 부실로 인해 일부 지하수위 관측공에서는 시험이 성공하지 못하였지만, 관측공 상태가 양호한 경우 깊이별 전단파속도 분포를 용이하게 결정할 수 있었다. 따라서 지하수위 관측공의 설치 및 유지 관리가 적절할 경우 다운홀 탄성파시험을 통해 필댐에 대한 지속적인 동적 특성 결정이 가능하고, 이로부터 중장기적인 안정성 평가와 관련 대책을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

Recently, it is more concerned about securing of its seismic safety, as underground structures are significantly recognized. Especially, it is very important that underground structures such as the tunnel of urban railroad or subway ensure the seismic safety of its, because it can be caused an enormous loss of lives and a economical damage by earthquake. When the subway tunnel of cut-and-cover box type is constructed, grounds are excavated and refilled. In this study, the parametric study is performed and analyzed about factors affecting seismic analysis of cut-and-cover tunnel, such as soil type, refilled range, tunnel location, etc. Consequently, it is hoped to provide the preliminary data for a better reasonable review on seismic design and seismic performance assessment of underground structures.

구조물과 지반상호간의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 분석하여 지진재해로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야 하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되었으나. 최근 S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있어 본 연구에서 S파 에너지에 적용하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.0이상의 모두 12개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 255 여개의 지반진동 자료를 분석하였다. 이를 이용하여 8개 주요 국내 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저진동수, 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수기 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 본 연구의 결과를 다른 분석방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교하면 국내 지반의 동적 특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 줄 수 있다.