• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.229-236
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• 2002

본 논문은 실용화된 지반개량용 마이크로시멘트 및 보통포틀랜드시멘트의 주입특성에 관한 연구로서 기초물성, 고결율, 침투성과 같이 실험적으로 주입재의 입도와 다짐정도를 조정하고, 주입대상 토사지반의 투수계수를 3종류로 변화시컥 약액주입의 주요 특성을 검토한 것이다. 주입재의 적용성을 평가하기 위하여 고결성 시험 및 침투성 시험을 실시한 결과, 모형토사지반의 상대밀도에 따른 투수계수를 $10^{-4}$~$10^{-2}$cm/sec로 변화시킨 경우, 마이크로시멘트는 투수 계수 $10^{-4}$cm/sec에서 유효고결율 75%, 침투주입율 86%로서 침투성 및 고결성이 우수한 결과를 나타낸 반면, OPC는 $10^{-2}$cm/sec에서 유효고결율 및 침투주입율이 50% 미만으로서 원활한 침투주입이 될 수 없음을 알 수 있었다. 댐 기초 지반 및 연약지반의 보강을 위해 주입재의 침투성이 요구되는 경우에는 마이크로시멘트가 적용성이 매우 우수한 것으로 판단된다. 동수지중 모형시험 결과 유속이 상대적으로 느린 경우 주입압이 높을수록, 완결형 주입재가 고결효과가 우수한 반면, 유속이 빠른 경우에는 완결형의 경우 주입재의 대부분이 외부로 유출되는 등 유효고결율이 매우 낮아 고결효과가 불량함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.655-666
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• 2013

본 연구에서는 미고결 퇴적암을 통과하는 국내 최초 터널현장을 대상으로 시공현장의 시추코어를 이용하여 정량적인 슬레이크 내구성 시험과 점하중 강도시험을 통하여 미고결 퇴적암에 대한 정량적인 평가 방법을 제시하고 고결 정도에 따른 적절한 굴착 및 보강방법 등을 제안하고자 한다. 슬레이크 내구성 지수의 경우 3-cycle에서 변화량이 수렴되어 내구성을 구분하는 기준으로 $Id_3$ 값을 사용함이 합리적인 것으로 분석되었으며, 미고결 퇴적암의 $Id_3$ 평균값은 71.80, 점하중 시험결과 평균 일축압축강도 값은 10.8 MPa로 측정되었다. 실험 결과를 분석하여 일축압축강도, 고결상태, 막장확인, 습윤상태, 슬레이크 내구성 지수($Id_3$)를 포함하고 있는 미고결 퇴적암 터널 시공 시 적용 가능한 암반분류 기준을 제안하였다. 또한, 미고결 퇴적암 터널에 적합한 3가지 유형의 지보패턴을 제시하였고, 이는 시공 중인 터널의 내공변위 계측자료를 분석하여 적정성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.31-42
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• 2019

카제인은 우유 속에 약 3% 함유되어 있으면서, 우유에 함유된 전체 단백질의 약 80%를 차지한다. 카제인에 수산화칼슘 및 수산화나트륨 수용액을 섞으면 고결력이 발생하며, 이러한 고결방식은 목재나 건조한 환경에 적용하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 지하수위가 존재하는 토사의 고결을 위해 물에 약한 카제인 고결제의 구성성분을 조절하거나 새로운 성분을 추가하여 내수성을 향상시키고자 하였다. 이를 위해 낙동강모래에 고결제로 가장 많이 사용되는 시멘트뿐 아니라 위스콘신대학에서 제시한 표준 카제인 고결제를 비롯한 다양한 카제인 고결모래 공시체를 제작하였다. 6 종류의 카제인 고결모래 중에서 표준 카제인 고결제에 수산화칼슘을 30% 증가시키고 수산화나트륨을 50% 감소시킨 것이 가장 우수한 강도와 내구성을 나타내었다. 이렇게 개선된 카제인 고결제를 1-4% 혼합하여 만든 공시체의 일축압축강도와 반복건습으로 인한 내구성지수를 시멘트 고결모래 공시체와 비교하였다. 그 결과, 카제인비 4%인 고결모래 공시체의 입축압축강도와 내구성지수는 6,253kPa 및 92%로 일축압축강도 1,500kPa 및 내구성지수 62%인 시멘트비 8%인 고결모래 공시체보다 우수한 것으로 나타났다. 또한, 카제인이 3% 이상 함유된 고결모래 공시체는 반복적인 건습 작용에도 80% 이상의 양호한 내구성을 유지하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.85-94
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• 2006

본 논문에서는 고결(Cementation)에 의한 모래의 비배수 거동변화를 파악하기 위하여 석고를 고결유발제로 사용한 시료를 조성한 후 등방삼축시험(CIU)을 실시하였으며, 상대밀도 및 고결정도에 따른 거동 양상을 분석하였다. 연구결과 모래의 고결은 항복강도$(q_y)$, 항복시 할선탄성계수$(E_y)$, 첨두마찰각$(\Phi_p)$의 상당한 증가를 유발시키고, 상대밀도보다 모래의 거동에 더 큰 영향을 끼치는 것으로 확인되었다. 그러나 고결결합이 파괴된 이후, 모래의 거동은 고결보다는 상대밀도의 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 고결결합에 의한 압축성 감소는 간극수압 발생율을 감소시켜 고결모래의 유효응력 경로가 미고결 모래의 전응력 경로쪽으로 편향되어 발생하였다. 고결결합이 파괴되기 전에는 다일레이션 경향이 감소하지만, 결합이 파괴된 후에는 미고결 모래보다 더 큰 다일레이션 경향이 유발되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제3권4호
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• pp.37-49
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• 2002

본 연구에서는 고강도 고내구성 및 환경에 대한 안정성이 높은 주입재료를 주입재 형태별로 즉 현탁액형, 용액형 주입재에 배합설계를 실시하여 주입압, 지반조건에 따른 주입효과와 환경적 유해성을 분석 검토하고자 한다. 주입재 특성 및 주입효과에 대한 연구결과, 현탁액형 주입재에서는 초미립자시멘트가 보통시멘트에 비하여 상당히 높은 침투성 및 고결율을 나타냄을 알 수 있었고 용액형 주입재에 사용된 인산과 탄산수소나트륨의 경우 초미립자시멘트와 유사한 경향을 나타내었다. 주입된 고결체의 압축강도 시험결과, 현탁액형 주입재의 초미립자시멘트가 상당한 고강도를 나타났으나 용액형 주입재의 경우 현탁액형 주입재에 비하여 매우 낮은 강도를 나타내었다. 또한 주입재가 가지고 있는 환경적 유해성 여부를 평가하기 위해 대상시료를 주입재의 원재료 및 주입재의 고결시편의 양생일수에 따라 중금속 용출시험을 실시한 결과, 선정한 약액조합 및 고결체의 중금속 함량은 규제기준을 만족하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권11호
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• pp.79-86
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• 2012

최근 소량의 시멘트를 혼합한 고결토가 도로 보조기층, 뒤채움재, 가물막이 댐 등 각종 토목 현장에서 많이 사용되고 있다. 이와 같이 시멘트비가 낮은 고결토는 반복되는 건습이나 다양한 풍화작용에 의해 내구성이 저하될 수 있다. 하지만 암석과 달리 고결토의 내구성을 평가하는 방법에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 슬레이크 내구성시험과 초음파 세척기를 이용하여 시멘트가 혼합된 고결토의 내구성을 평가하기 위한 시험법을 개발하고자 하였다. 고결모래의 시멘트비(4, 6, 8, 12%)를 달리하여 원기둥 형태의 공시체를 제작한 다음 수중 또는 대기중에서 3일 동안 양생하였다. 3일 양생 후 건조로에서 1일 동안 건조시킨 다음 다시 1일 동안 수침 시킨 후 슬레이크 내구성시험 및 초음파 세척기를 10분 또는 20분 동안 작동하여 시험 전후의 중량 손실 정도를 계산하여 내구성을 평가하였다. 시멘트비가 4%로 상당히 낮은 경우 고결모래의 중량 손실률은 7-25%인 초음파 세척기 시험법에 비해 슬레이크 내구성시험은 30-60%로 상대적으로 높았으나, 시멘트비가 8% 이상인 경우에는 두 시험방법 모두 중량 손실률이 10% 이내로 큰 차이가 없었다. 내구성지수는 시멘트비가 증가할수록 증가하였으며, 대기중 양생한 공시체보다 수중 양생한 공시체의 내구성지수가 높았다. 시멘트비가 낮은 고결토의 내구성을 평가하기에는 중량 손실이 많은 슬레이크 내구성시험보다 본 연구에서 새롭게 제안한 초음파 세척기를 이용한 시험법이 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.37-46
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• 2015

본 연구에서는 고로슬래그의 수화반응을 일으키는 극한미생물(Bacillus halodurans) 알칼리 활성화제를 사용하여 현장 지반을 고결시키는 연구를 수행하였다. 현장 토사를 고결시키기 위해 저가의 미생물 배양액을 대량으로 제조하였으며, 제조된 미생물 배양액에 대한 생장실험을 실시하여 기존 미생물 배양액과의 효율성을 비교하였다. 현장 적용은 고로슬래그와 미생물 배양액을 혼합한 알칼리 활성화제로 고결된 지반(미생물 고결토), 보통 포틀랜드 시멘트로 고결된 지반(시멘트 고결토), 그리고 무처리된 지반(무처리토)으로 나누어 시험 시공하였다. 현장 지반 3곳 모두 동일한 크기인 가로 2.6m, 세로 4m, 깊이 0.2m로 시공하였다. 현장 시공 후 28일에 코어를 채취하여 일축압축시험을 실시하였으며, 무처리토 지반은 토베인시험으로 지반의 강도를 평가하였다. 본 연구에서 개발한 미생물 고결토는 시멘트 고결토에 비해 약 1/5 정도 낮은 강도를 보였으나, 무처리토에 비해서는 약 6배 정도 높은 강도를 발휘하였다. 또한, 미생물 고결토의 pH는 10으로 11 이상인 시멘트 고결토보다 낮아 상대적으로 친환경적인 것으로 판단되었으며, SEM-EDS 분석을 통하여 고결도와 고결 물질인 C-S-H 수화물이 생성됨을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.228-228
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• 2018

강변여과는 지하수 인공함양 방식 중 유도함양(induced recharge) 또는 간접함양 방식에 속한다. 이는 하천 및 강변 부근에 집수시설을 설치한 후, 미고결층 대수층(unconsolidated aquifer)의 자연 오염 저감능을 이용하여 지표수를 간접 취수하는 방식으로 수질이 불량한 지표수가 대수층을 관류하면서 희석, 화학적 이온 교환 및 반응, 흡착, 생물막(biofilm; 미생물에 의한 자연저감), 여과 등을 통하여 수질이 개선된다. 강변여과수내의 용존 농도가 높은 철과 망간은 수처리 비용증가, 용수관정 및 시설물의 수명단축을 초래한다. 따라서 강변여과 지역의 미고결 대수층에서 효과적인 철과 망간 동시 제거(vyredox)를 위해 에어서징(air surging)과 블록 서징(block surging)을 실시하기 위해서 실내 물탱크 모델(water tank model)에서 에어서징에 따른 공기 순환 우물시스템을 관찰하였으며, 이를 바탕으로 현장시험(Test bed)에 적용하였다. 미고결 대층수층에서의 철 망간은 음용수 기준치(각각 0.3 mg/L)를 초과하고 있으며, 강변여과 취수 개발 및 이용을 제한하는 요인이 되고 있다. 본 연구에서 사용된 에어서징과 블록서지 기술은 자갈층 및 미고결 대수층에 충진된 슬라임 및 폐색(clogging)을 제거함과 동시에 관정 주변의 대수층의 투수성 개선과 산화환경으로 치환되며, 대수층에 잔존하는 철/망간의 산화물들을 관정내로 빼낼 수 있는 방법이다. 따라서 서징에 따른 폐색 제거효율을 검토한 결과에서 철 망간 이온농도 저감효과와 관정 주변의 수리전도도(hydraulic conductivity) 및 저류계수(coefficient of storage)가 증가한 것으로 나타났다. 이와 같이 강변여과에 의한 폐색은 미고결층내 공기주입 및 블록서지를 통하여 철/망간 이온농도 저감 및 수리특성 개선 효과에 유용한 것으로 평가된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.75-84
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• 2011

흙 속에 존재하는 미생물 중에는 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성시키는 미생물이 있으며, 이렇게 생성된 탄산칼슘은 지반 내의 공극에 침전되어 수밀성을 높이거나 지반을 고결시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 미생물이 지반 내에서 광물질을 어느 정도 생성하는지와 생성된 광물질이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 현장지반의 약한 고결상태를 모사하기 위하여 모래에 3%의 시멘트를 섞어 3일 동안 양생시킨 원형공시체를 제작하였다. 약하게 고결된 공시체에 Sporosarcina pasteurii 균 용액을 20일 동안 최대 10회 반복 주입한 다음 공시체의 일축압축강도와 공극을 채운 광물질을 분석하였다. 미생물을 1회 주입한 경우 공시체의 일축압축강도는 미생물이 들어가지 않은 경우보다 5% 정도 증가하였으나, 2회 이상 주입할 경우 강도는 오히려 감소하였으며 주입 횟수가 증가할수록 일축압축강도는 계속 감소하여 최대 50%까지 감소하였다. 미생물을 반복 주입할 경우 주입 횟수에 따라 고결모래 내에 탄산칼슘이 지속적으로 생성되면서 공극을 채우는 정도가 증가하였다. 하지만, 약하게 고결된 지반 내에 탄산칼슘이 일정 이상 침전될 경우 강도는 오히려 감소하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.25-37
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• 2018

미고결 암석에 대한 Creep 특성을 분석하고자 Burger 모델을 이용하였다. Burger 모델은 자료쌍 D(u,t)으로부터 4개의 역학적 매개변수를 결정 하여야 한다. 본 연구에서는 수학적 개념 해를 적용하여 매개변수를 결정 하였다. 미고결 암석에 대한 Burger 모델의 결정된 매개변수를 이용하여 Creep을 3년간 가속시켰다. 그 결과 Creep 거동은 수렴이 되지 않고 지속적인 변형거동을 보였다. 따라서 본 광산에서는 Roofbolt 보다 U-Beam 적용이 안정성 측면에서 더 적합 할 것으로 분석 되었다.