• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.181-190
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• 2006

본 연구에서는 석고함유율을 달리한 고결된 모래 시료를 조성하여 고결정도 및 상대밀도에 따른 고결모래의 거동양상을 분석하였다. 상대밀도 25, 40, 60%의 모래에 모래중량비 5~20%의 석고를 혼합하여 교반시킨 후 상재하중 55kPa 상태에서 양생하여 시료를 조성하였다. 조성된 고결시료는 일정한 구속압(200kPa)상태에서 비배수 전단시험(CIU)이 실시되었다. 실험 결과 고결정도의 증가에 따른 고결된 모래의 항복강도 및 강성의 증가양상을 확인하였고, 고결 결합이 파괴되기 전에는 다일레이션 경향이 억제되지만, 결합이 파괴된 직후 다일레이션 경향이 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 또한 고결정도 및 상대밀도에 따라 간극수압 발생경향이 변하였으며, 고결에 의해 상전이선 및 파괴포락선에서의 유효응력비가 변하는 것을 유효응력경로 분석을 통하여 확인하였다. 일반적으로 상대밀도에 비해 고결정도가 고결된 모래의 거동에 더 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.143-151
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• 2007

고결모래의 거동은 고결정도, 상대밀도, 응력조건, 그리고 입자특성 등에 의해 영향을 받으며, 특히 고결모래의 강도에 영향을 끼치는 고결결합은 응력에 의해 파괴되기 때문에 고결모래의 강도정수는 응력조건을 고려하여 평가되어야 한다. 일반적으로 고결모래의 마찰각은 고결결합에 의해 영향을 받지 않기 때문에 미고결 상태의 마찰각과 동일한 반면, 점착력은 고결결합에 의해 증가하는 것으로 알려지고 있다. 따라서 본 연구에서는 석고를 고결유발제로 하는 고결시료를 조성하여 다양한 구속압 조건에서 배수전단시험을 실시함으로써, 구속압 변화에 따른 고결모래의 강도정수를 평가하였다. 실험결과 고결모래의 점착력은 고결정도와 구속압의 크기에 따라 고결지배구간, 천이구간, 응력지배구간에서 다르게 평가되었다. 또한 본 연구에서는 고결결합을 파괴시키지 않고 강도정수를 평가하기 위한 적정 구속압을 결정하기 위해 고결정도를 표현하는 일축압축강도와 고결결합을 파괴시키지 않는 최대 구속압의 관계를 결정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.91-100
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• 2008

본 연구에서는 Mohr-Coulomb 파괴기준에 따라 고결모래의 전단강도를 유도하고, 삼축 및 일축압축시험으로 검증하였다. 모래의 마찰각은 고결의 영향을 받지 않으며, 일정구속압 이하에서 고결모래의 점착력은 고결정도에 따라 일정하다. 따라서 고결모래의 전단강도는 미고결 모래의 전단강도와 고결모래의 일축압축강도의 합으로 표현되며, 고결모래의 점착력은 마찰각과 일축압축강도의 함수로 표현되었다. 또한 고결결합 파괴구속압 이후인 전이구간에서 고결모래의 전단강도는 비교적 일정하게 유지된다고 가정하여 전이구간에서 고결모래의 전단강도와 점착력을 유도하였다. 추정된 고결모래의 전단강도와 점착력은 실험결과와 잘 일치하였다. 실험 결과는 또한 고결모래의 점착력 변화에 큰 영향을 미치는 고결결합 파괴구속압이 일축압축강도와 선형비례관계임을 보여준다.

• 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.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.17-30
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• 2023

본 논문에서는 직접전단시험을 이용하여 수침이나 고온이 고결모래의 전단강도에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 고결제로 초속경 시멘트와 에폭시 수용액을 사용하여 표준사인 주문진표준사를 고결시켰다. 고결제는 4, 8, 또는 12%로 혼합한 다음 다짐방식으로 직경 64mm, 높이 25mm의 원주형 고결 공시체를 제작하였다. 양생일은 모두 3일로 동일하며, 양생조건은 대기중 양생, 수침 및 가열 조건이다. 여기서 가열 조건은 수침한 공시체를 전자레인지로 3분씩 3회 반복하여 공시체 내부에 90℃ 정도의 고온을 발생시켰다. 고결제의 종류에 관계없이 고결제 함유량이 증가할수록 고결모래의 점착력은 증가하였으나, 내부마찰각은 약간 증가하거나 오히려 감소하였다. 초속경 시멘트 고결모래에 비해 에폭시 고결모래가 평균적으로 점착력은 5배, 마찰각은 10° 정도 높게 나타나 더 높은 강도를 보였다. 전반적으로 고결제의 종류에 관계없이 수침 시 전단강도는 감소하고 가열 시 전단강도는 증가하였다. 특히, 에폭시 고결모래의 경우 가열 시 점착력은 평균 3배, 내부마찰각은 20° 이상 증가하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.67-77
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• 2009

본 연구에서는 대형 챔버에 조성된 고결시료에 미니콘 관입시험과 딜라토미터 시험을 수행하고, 각 시험결과에 반영된 고결영향을 평가하였다. 시험결과 딜라토미터 시험이 콘관입시험보다 모래의 고결에 좀 더 민감하였으나, 두 시험 모두 관입주변의 고결결합을 파괴하기 때문에 고결모래의 변형특성을 정확히 평가할 수 없었다. 모래의 고결정도가 증가할수록 고결모래의 딜라토미터 계수와 콘선단저항의 비($E_D/q_c$)가 증가하였으나, 기존 연구와는 달리 고결모래와 미고결모래의 수평음력지수와 콘선단저항의 관계는 명확히 나타나지 않았다. 콘선단저항과 딜라토미터 횡방향구속 변형계수($M_D$)의 관계로부터 고결모래의 점착력과 횡방향구속 변형계수(M)를 평가하였다.

• 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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• 제24권12호
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• pp.53-63
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• 2008

본 연구에서는 대형 챔버시험을 통해 결정된 고결모래의 콘선단저항과 고결모래의 횡방향구속 변형계수, 일축압축 강도, 전단강도와의 관계를 검토하였다. 시험결과 모래의 상대밀도나 연직구속압 뿐만 아니라 고결효과가 커질수록 콘선단저항과 횡방향구속 변형계수가 증가하였다. 모래의 횡방향구속 변형계수는 상대밀도나 연직구속압보다 고결의 영향이 더 크게 작용하며, 반면 콘선단저항은 변형계수보다 상대밀도나 연직구속압의 영향이 더 크게 나타났다. 고결결합 미파괴 상태로 간주될 수 있는 일축압축강도, 전단강도, 횡방향구속 변형계수와는 달리 콘선단저항은 고결결합을 파괴하며 측정되기 때문에, 고결모래의 변형계수를 $70{\sim}85%$ 정도 과소평가하였다. 또한 본 연구에서는 회귀분석을 통해 고결모래의 콘선단저항과 전단강도의 관계, 콘선단저항과 일축압축강도의 관계, 그리고 횡방향구속 변형계수와 콘선단저항, 일축압축강도의 관계가 표현되었다.