KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Geotechnical Hybrid Simulation System for the Quantitative Prediction of the Residual Deformation in the Liquefiable Sand During and After Earthquake Motion

액상화 가능 지반의 진동 도중 및 후의 잔류 변형에 대한 정량적 예측을 위한 하이브리드 시뮬레이션 시스템

  • 권영철 (일본항만공항기술연구소 지반구조부)
  • Received : 2005.10.10
  • Accepted : 2005.12.06
  • Published : 2006.01.31
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Abstract

Despite several constitutive models have been proposed and applied, it is still difficult to choose a suitable model and to estimate adequate analysis parameters. Furthermore, a cyclic shear behavior under the volume change caused by the seepage is more complex. None of the constitutive model is available at present in the expression of the cyclic behavior of soil under an additional volume change condition by seepage. Therefore, a new geotechnical hybrid simulation system which can control the pore water immigration was developed. The system enables a quantitative evaluation of the residual deformation such as lateral spreading and settlement caused by the liquefaction. The seismic responses in a one-dimensional slightly inclined multilayered soil system are taken into consideration, and the soils are governed by both equation of motion and the continuity equation. Furthermore, the estimation and the selection of the soil parameter for the representation of the strong nonlinearity of the material are not required, because soil behaviors under the earthquake motions are directly introduced instead of a numerical soil constitutive model. This paper presents the concept and specifications of the system. By applying the system to an example problem, the permeability effect on the seismic response during cyclic shear is studied. The importance of the volume change characteristics of sandy soil during and after cyclic shear is shown in conclusion.

동적 지반 거동을 해석하기 위해 많은 모델들이 제안되어 사용되고 있지만 여전히 모델에 대한 이해와 합리적인 해석 파라미터의 평가는 매우 어려운 작업이다. 더욱이 지반 진동 해석에서 침투에 의해 추가적인 체적변화가 발생하는 경우에는 이를 설명할만한 적당한 모델이 아직까지 개발되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 공극수의 이동을 제어해 가면서 측방변위나 침하와 같이 액상화에 의해 일어나는 잔류변형을 정량적으로 산정할 수 있는 하이브리드 시뮬레이션 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 초기 전단을 받는 약간 기울어진 지반에 대한 일차원 동적 문제가 주요한 해석 대상이 되며 지반은 운동방정식과 연속조건식의 지배를 받는다. 또한, 이 시스템에서는 요소시험체가 흙의 구성관계를 대신하게 되며, 대상 지반의 동적 응답을 직접 공시체로부터 도입하며 해석을 수행하므로 액상화라고 하는 재료의 강한 비선형성을 재현하기 위한 파라미터의 입력과정을 생략할 수 있게 된다. 본 논문에서는 시스템의 기본 개념을 비롯한 여러 가지 구성요소에 대해 설명하며 해석 예제를 통해 지반 진동 해석에 있어서 투수성이 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과로 진동 도중 및 그 이후의 거동에도 체적 변화 특성이 모래의 동적 거동해석에 중대한 영향을 미치고 있음을 보였다.

Keywords

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