• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.85-101
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• 2020

강도정수의 산정은 암반사면의 안정성 해석에 매우 중요하다. 강도정수를 결정하는 다양한 방법들이 여러 연구자들에 의하여 제안되었다. 암반사면의 안정성 해석을 위하여 강도정수 결정에 사용된 방법들의 빈도를 문헌조사를 통하여 조사하였다. 특히 파괴유형에 따른 강도정수 결정방법의 빈도수를 조사하였다. 사례연구를 통하여 암석과 불연속면의 점착력과 마찰각의 값을 조사하여 RMR값과 함께 제시하였다. 연구 결과에 의하면 점착력은 내부마찰각과 비교하여 상당히 큰 범위를 보였다. RMR은 점착력과는 상관관계를 보이지 않았으나 마찰각과는 뚜렷한 상관관계를 보였다. 파괴유형에 따라 강도정수 결정을 위하여 적절한 방법이 사용되어야 하며 문헌조사를 통하여 결과를 검증해야 한다. 향후 각 지역별로 역해석을 통하여 파괴가 발생한 사면에 대한 강도정수 자료가 축적된다면 강도정수 결정의 신뢰성이 향상될 것으로 기대한다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.177-189
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• 2009

이 연구는 토질역학에서 중요하게 취급되는 전단강도를 몇 가지 토질물성만으로 쉽게 산정할 수 있도록 통계적인 방법의 하나인 선형회귀분석법을 이용하여 전단강도산정모델을 개발하였다. 전단강도는 강도정수인 전단저항각(${\phi}$)과 점착력(c)으로 구분되므로 SPSS의 상관분석을 통해 토질시험 결과들 중 이들 강도정수에 유효한 토질인자를 선별한 후 선별된 인자들과의 관계를 선형회귀분석으로 공식화 하였다. 또한, 개발된 모델과 직접전단시험으로 구한 강도정수를 비교분석하여 모델의 적합성을 검증하였다. 여러 토질물성과 강도정수간의 상관관계를 분석한 결과 전단저항각에 가장 크게 영향을 미치는 토질인자는 간극비 및 건조단위중량이고, 점착력에 크게 유의한 토질인자는 간극비, 건조단위중량 및 소성지수인 것으로 나타났다. 한편, 전단강도산정모델에 의해 산정된 강도정수는 직접전단시험에 의해 구한 강도정수와 거의 유사한 결과를 보였다. 따라서 개발된 전단강도산정모델은 연구지역과 같은 토질조건인 경우 토층의 강도정수 산정을 위한 모델로 이용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.51-61
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• 2005

터널의 주변지반을 보강할 경우 지반의 강도정수는 변화한다. 그러므로 보강된 터널주변지반의 지보, 보조 및 보강, 굴착설계 시 보강된 주변지반의 강도기준에 대하여 고려하여야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 터널의 주변지반을 보강할 경우 터널주변지반의 복합거동에 대한 연구로써 간편 터널 지보/보강 설계법과 보강된 주변지반의 강도정수변화에 대하여 이론적 및 실험적으로 연구하였으며, 또한 터널주변 강도정수 변화 결과에 따른 복합항복함수에 대해서도 제시하였다. 연구결과, 록볼트의 경우에는 터널주변지반의 내부마찰각의 증가보다는 점착력의 증가에 많은 영향을 준다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.73-85
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• 2014

암반설계에 필요한 암반의 강도정수 값을 산정할 시에는, 암반 내 원위치시험이 극히 제한적이며 비용이 고가여서 주로 Hoek-Brown 파괴기준을 이용한 추정식을 사용하고 있다. Hoek-Brown 파괴기준식을 사용할 때에는 이 식을 Mohr-Coulomb 파괴기준식으로 변경하여야 지반의 강도정수 값을 추정할 수 있다. 그러나 파괴기준의 변경과정은 계산 및 분석단계 등 여러 단계를 거쳐야 하는 불편함이 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 접할 수 있는 다양한 조건의 암반상태를 모델링한 후, 일차적으로 Hoek-Brown 파괴기준을 이용하여 강도정수 값을 산정하였다. 그 결과를 분석하여 RMC, 암석의 일축압축강도(${\sigma}_c$), 암석계수($m_i$)의 3가지 사용요소를 이용하여 한번의 계산과정을 통해 암반의 강도정수를 추정할 수 있는 추정식 및 현장에서 손쉽게 강도정수를 산정할 수 있는 추정도표를 제안하였다. 이러한 제안 도표 및 제안식을 기존의 Hoek-Brown 및 Mohr-Coulomb 파괴기준식과 비교, 검토함으로써 본 제안의 타당성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.5-19
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• 2019

암반으로 구성되어 있는 급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)비탈면이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 자연현상을 고려할 때, 설계 및 초기 시공 단계에서 위와 유사한 지반 상태로 이루어진 깎기 암반비탈면에 대해 1:0.5(발파암 경사 기준)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반비탈면의 안정성을 검토하는 과정에서, 설계실무 측면에서 범용적인 암반강도정수 산정방법이 필요하게 되었다. Hoek 등(2002)이 수정 보완하여 발표한 Hoek-Brown 파괴기준과 GSI분류는 불연속구조의 영향을 충분히 고려한 암반특성화 시스템으로 평가되었으며, 응력변화에 따라 등가 Mohr-Coulomb 강도정수(등면적법)를 산출하는 방법을 제안하였다. 비탈면에서는 등가 M-C 강도정수가 최대구속응력(${{\sigma}^{\prime}}_{3max}$ 또는 수직응력)변화에 따라 민감하게 변화하므로 실무적으로 활용하기에 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 양호한 연속체 암반비탈면에 대해 최대구속응력 범위이내에서 범용적으로 적용할 수 있는 강도정수산정방법(등각분할법)을 H-B 파괴기준을 응용하여 제안한다. 등각분할법 강도정수(A)의 타당성 및 적용성을 평가하기 위해, 연구대상 암반비탈면을 기존 실시설계 현장 인근에 있는 급경사 비탈면에서 암석종류별(화성암, 변성암, 퇴적암)로 선정하고, Hoek이 제시한 등가 M-C 강도정수(등면적법)들과 비교 분석하였다. 등면적법 및 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 기본적인 자료인 기존 실시설계 현장의 실내 암석 삼축압축시험과 연구대상 암반비탈면의 불연속구조의 특성조사(Face Mapping)를 통해 RocLab 프로그램(H-B 파괴기준을 기본으로 전산화된 지반정수 산정 소프트웨어)을 활용하여 산정하였다. 산정된 등면적법 등가 M-C 강도정수는 상호 연동되어 점착력과 내부마찰각이 아주 크거나($45^{\circ}$ 이상) 작게 나타났다. 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 등면적법 등가 M-C 강도정수의 중간 정도이며, 내부마찰각은 $30^{\circ}{\sim}42^{\circ}$의 범위를 보인다. 연구대상 암반비탈면의 등각분할법 강도정수(A)와 기존 실시 설계 현장에서 연구대상 암반비탈면과 유사한 암반상태(동일 등급 RMR)에 적용한 강도정수(B)와 비교 분석하고, 이 지반정수들로 적용한 비탈면 안정해석(한계평형해석과 유한요소해석) 결과를 통해 제안한 등각분할법의 적용성을 간접적으로 평가하였다. A와 B의 강도정수 차이는 10% 정도이다. 한계평형해석 결과(우기 기준), A적용 안전율(Fs)=14.08~58.22(평균 32.9), B적용 안전율(Fs)=18.39~60.04(평균 32.2)이며, 각 동일한 암석종류에 따라 상호 유사하게 나타났다. 유한요소 해석 결과, A적용 변위=0.13~0.65mm(평균 0.27mm), B적용 변위=0.14~1.07mm(평균 0.37mm)으로 매우 유사하다. H-B 파괴기준을 응용하여 등각분할법으로 산출한 지반 정수를 실무적인 전단강도로 적용할 수 있는 적용성 평가에서 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.147-154
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• 2008

풍화토 사면은 장시간 공기에 노출되거나 물과 접촉을 하게 되면 전단강도가 급격히 저하되며 계절에 따른 수위의 변화가 매우 큰 댐사면의 경우는 강도저하가 더욱 크게 발생한다. 풍화토 사면의 강도저하 파악을 위하여 반복전단시험 및 수침 건조를 반복한 시료에 대한 잔류강도 시험을 통해 포화에 따른 강도의 저하를 파악하였다. 또한 소형동적콘관입시험기를 이용하여 관입타격횟수와 전단강도정수관계를 파악하고 인공신경망 해석을 통하여 관입타격횟수 Nc를 이용한 전단강도정수의 예측이 용이하도록 상관식을 구성하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.25-34
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• 2009

붕적층을 포함하는 복합지반의 경우 역의 최대입자크기가 매우 크고, 붕적층을 구성하는 토질의 입도분포가 지역마다 다양하여 시험을 통한 설계지반정수 산정은 매우 어렵다. 또한 이러한 지층의 응력-변형율 거동은 블록(자갈, 전석 등)과 기질(모래, 실트 등)부 경계면의 공학적 성질에 좌우되지만 통상적으로 강도가 작은 기질부의 특성으로 강도정수가 결정되어 대상지반이 과소평가되기 쉽다. 따라서 본 연구에서는 대상지역에 대한 대규모 트렌치 조사를 실시하고 굴착면에 대한 스캔라인 및 이미지 분석을 통한 역의 분포비율을 결정하고 이들 역의 분포비율과 기질부 강도정수를 BIMROCK 모형곡선에 적용하여 대상지역 붕적층의 강도정수 범위를 추정하였다. 마지막으로 강도정수의 적정성을 대상지층에 대하여 한계평형해석을 통해 검증한 결과 합리적인 전단강도를 평가할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.195-202
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• 1994

본 연구에서는 모래의 전단파괴 포락선의 곡률특성을 구명하고 전단강도와 Been과 Jefferies가 제시한 상태정수간의 매개변수관계를 밝히기 위하여 많은 압밀배수삼축시험의 결과를 분석하였다. 통상적인 삼축시험에서 시료의 단면적 변화와 멤브레인의 영향에 대한 수정은 특히 한계상태를 결정하는데 중요하다고 할 수 있다. 실험결과로부터 전단강도를 밀도와 응력수준의 함수로 표현하는 모델을 제시하였고 모래의 전단파괴포락선의 곡률특성과 상태정수와 전단강도정수간의 관계를 밝혔다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권8호
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• pp.75-84
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• 2012

본 연구에서는 보강재료(폐어망, 본딩처리된 폐어망, 지오그리드)와 보강층수(1층 및 2층)에 따른 정수슬러지 혼합 경량토의 강도 및 용출 특성을 비구속압축시험과 용출시험을 통해 분석하였다. 정수슬러지가 혼합된 경량토는 정수슬러지, 시멘트, 저회를 유동성에 맞춰서 배합 제작되었다. 시험에 사용된 보강재료는 폐어망과 지오그리드이다. 흙입자와 폐어망 사이의 억물림을 증가시키기 위하여 본딩처리를 한 폐어망을 추가로 사용하였다. 정수슬러지가 혼합된 경량토에 대한 강도시험 결과 보강재료에 따른 강도증진은 폐어망, 본딩처리된 폐어망, 지오그리드 순으로 증가하였다. 또한 보강층수가 1층에서 2층으로 증가할수록 강도 역시 증가되는 경향을 나타내었다. 또한 정수슬러지를 혼합한 경량토에 대한 용출시험을 분석한 결과 환경부가 고시한 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.529-535
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• 2016

이론적 연구를 통하여 정수압의 영향을 받는 항복기준인 Mohr-Coulomb 항복기준과 Drucker-Prager 항복기준의 강도정수를 ${\pi}$-평면에 대해 일치시킴으로써 강도정수간의 상관관계를 분석해 보았다. Drucker-Prager 강도정수 ${\alpha}$와 k를 Mohr-Coulomb 강도정수인 c와 ${\phi}$를 이용하여 표현하였는데 k는 c, ${\phi}$의 함수로 표현되었고 ${\alpha}$는 ${\phi}$만의 함수로 표현되었다. Drucker-Prager 강도정수 ${\alpha}$값은 흙의 내부마찰각이 커짐에 따라 증가함을 알 수 있었는데 Drucker-Prager 항복기준을 나타내는 원이 Mohr-Coulomb 항복기준에 외접 및 내접하는 경우의 ${\alpha}$값을 나타내는 ${\alpha}_c$와 ${\alpha}_i$값에 대하여 평균값인 ${\alpha}_{av}$의 값은 내부마찰각에 비례하였는데 내부마찰각이 $10^{\circ}$인 경우 약 0.07이었으며 내부마찰각이 $45^{\circ}$인 경우 약 0.29이었다. 또한, ${\alpha}_c/{\alpha}_i$값은 내부마찰각에 비례하였는데 내부마찰각이 $10^{\circ}$인 경우 약 1.12이었으며 내부마찰각이 $45^{\circ}$인 경우 약 1.62이었다. Mohr-Coulomb 강도정수가 Drucker-Prager 강도정수 k에 미치는 영향을 살펴보았는데 본 연구에서 가정한 흙의 점착력 중 최소값이 10kPa인 경우를 제외하고 흙의 내부마찰각의 영향을 거의 받지 않고 전체적으로 흙의 점착력에 영향을 받음을 알 수 있었다. 일정한 점착력에 대하여 내부마찰각이 증가함에 따라 일축압축시 및 일축인장시의 Mohr-Coulomb 항복기준에 의한 축차응력인 $S_{c0}$와 $S_{t0}$ 그리고 두 값의 평균값인 $S_{0(ave)}$값은 감소하였다. 또한 내부마찰각이 증가할수록 Mohr-Coulomb 항복궤적을 나타내는 육각형이 더욱 불규칙해져 $S_{0(ave)}$로부터 $S_{c0}$와 $S_{t0}$ 사이의 편차가 내부마찰각이 증가함에 따라 커짐을 알 수 있었다.