• 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.

• 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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• 제24권2호
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• pp.87-97
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• 2008

단단한 모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 Engineered soils을 고결화 시킨 후 $K_o$ 상태에서의 거동 특성을 분석하였다. 고결화 효과에 따른 영향 및 모래부피비에 따른 영향을 파악하기 위하여 다양한 모래부피비를 가지는 비고결화 및 고결화 시료를 준비하여, 수직 응력에 따른 변형 및 탄성파 속도를 측정하였다. 탄성파 속도 측정은 벤더 엘리먼트와 PZT 엘리먼트를 이용하였다. 고결화 이 후 응력에 따른 수직 변형율의 기울기는 이중 선형 관계를 보이며 고결화 결합 파괴 이후에는 비고결화 시료와 비슷한 기울기를 가진다. 정규화된 수직 변형량은 응력에 따라 capillary force, cementation, decementation 구간으로 나눌 수 있다. 근접장 내에서 측정된 전단파 신호의 첫 번째 움직임은 압축파의 도달과 일치하였다. 고결화에 의해 탄성파 속도는 수직 응력의 증가 없이 급격한 증가를 보였으며, 고결화 이후 추가적인 응력 증가에도 일정한 값을 보였다. 고결화 파괴 후 지속적인 수직 응력의 증가에 따라 탄성파속도는 증가하였다. 고결화는 비고결화 시료에서 나타나는 유사고무, 유사모래, 전이 3가지의 거동을 방해한다. 고무-모래 혼합재의 고결화 결합의 파괴 메커니즘은 모래부피비에 따라 다르며 낮은 모래부피비의 시료는 입자 모양의 변화가, 높은 모래부피비 시료에서는 입자 구조의 변화가 고결화 결합의 파괴가 주요한 원인이다. 본 연구를 통해 연약한 고무 입자와 단단한 모래 입자의 혼합재인 Engineered soils의 거동은 고결화 및 고결화 파괴에 따라 비고결화 시료와 구분됨을 알 수 있었다.

• 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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• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2C호
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• pp.51-58
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• 2009

본 연구에서는 챔버에 조성된 미고결, 고결모래에 대한 벤더엘리먼트 시험으로부터 사질토 미소변형 전단탄성계수인 $G_{max}$를 평가하였다. 시험결과, 본 연구에서 사용된 파쇄모래의 $G_{max}$는 기존의 연구에 사용된 자연상태 모래의 $G_{max}$보다 35~50% 작게 평가되었으나, 고결모래의 $G_{max}$는 이전 연구 결과보다 크게 평가되었다. 모래의 $G_{max}$는 고결유발제로 사용된 석고의 함유율에 가장 큰 영향을 받았으며, 석고함유율에 따라 지수적으로 증가하였다. 상대밀도의 증가는 미고결 모래보다 고결모래의 $G_{max}$ 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 관찰되었으며, 유효연직응력의 증가는 고결모래의 $G_{max}$보다 미고결 모래의 $G_{max}$ 증가에 더 큰 영향을 미쳤다. 이와 같은 영향요인 분석을 바탕으로 고결모래의 $G_{max}$를 간극비, 유효연직구속압 뿐만 아니라 석고함유율에 따른 함수로 표현하였다.

• 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.

• 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.