• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.717-724
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• 2023

잔류전단강도(residual shear strength)는 산사태와 토석류 해석시 사용되는 중요한 인자이다. 잔류전단강도는 흙이 전단될 때 발현되는 최소 전단응력으로 산사태 발생시점에서의 전단강도이다. 본 연구는 링전단시험장치를 사용하여 주문진 모래에 대한 잔류전단강도를 측정하였다. 거칠기 효과를 검증하기 위하여 링전단상자를 거친면(rough surface)과 매끈면(smooth surface)으로 달리 제작하여 흙 시료가 전단될 때 거칠기(roughness)에 따른 전단특성을 조사하고자 하였다. 시험은 조립상태, 배수조건에서 전단속도를 0.01, 0.1, 1, 10, 50, 100 mm/s로 달리 적용하여 각 전단속도에 따른 전단응력을 측정하고, 각 시험단계별 잔류전단강도를 측정하였다. 실험결과에 따르면, 일반적으로 전단강도는 전단속도가 증가하면 증가한다. 또한 전단시간이 길어질수록, 전단속도가 증가할수록, 링전단상자 하부링에서 더 많은 미립분이 쌓인다는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 입자 파쇄량이 증가할수록 산사태 발생이후 토석류 확산시에 유동성을 증가시키는 원인으로 판단할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.307-314
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• 2016

흙의 전단특성을 조사하기 위하여 다양한 전단시험장치가 사용되고 있다. 특히 흙의 무한변형에 따른 잔류전단강도(residual shear strength)를 측정하고자 할 경우 링전단시험장치가 사용된다. 본 연구는 배수, 압밀 및 전단속도 제어가 가능한 비배수전단강도 측정용 링전단시험장치를 사용하여 전단동안 발생하는 누수현상(water leakage)이 전단특성에 미치는 영향성에 대하여 조사하였다. 실험은 비배수조건에서 동일한 수직응력(50 kPa)을 재하하고 전단속도(0.01, 0.1, 1 mm/sec)를 3단계로 구분하여 적용하였다. 실험결과에 따르면, 동일한 수직응력에서 비배수전단강도는 전단속도에 의존하는 것으로 나타났다. 하지만, 상대적으로 낮은 전단속도(V = 0.01 mm/sec)에서는 변형률 경화 거동(strain hardening behavior)을 보였고 상대적으로 높은 전단속도(V ≥ 0.1 mm/sec)에서는 변형률 연화 거동(strain softening behavior)을 보였다. 시험기 성능평가를 통하여 누수가 발생할 경우 전단속도 크기에 관계없이 전단응력은 증가하는 것으로 나타났다. 누수가 크면 클수록 전단응력이 증가된다. 이러한 실험결과는 전단동안 발생하는 누수로 인한 흙 입자의 재배열과 다짐도의 증가에 따른 것으로 판단된다. 따라서 육안조사 및 반복적인 포화와 압밀과정을 통하여 실험오차를 최소화할 수 있는 작업이 필요하다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권2호
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• pp.164-174
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• 2021

본 연구는 육상 기원 조립질 하상 퇴적물의 높은 이동성에 영향을 미치는 전단과 파쇄특성을 조사하기 위하여 링전단실험을 수행하였다. 평균 입경 6 mm 자갈에 대하여 링전단시험장치를 사용하여 전단시간(shear time)과 전단속도(shear velocity)에 따른 전단-변형률 역학특성과 입자파쇄 특성을 조사하였다. 특히 배수(장시간 전단)와 비배수(단시간 전단)조건을 고려하기 위하여 초기 전단속도(0.01→0.1→1 mm/sec와 0.1→0.01→1 mm/sec)에 따른 링전단실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면, (i) 배수와 비배수조건 모두에서 입자파쇄 특성이 확인되었지만, 비배수조건에서 상대적으로 큰 전단저항을 받는 것으로 나타났다. (ii) 배수조건에 관계없이 수중 자갈의 초기 전단속도는 전단응력-전단변형률 관계곡선을 결정하는 중요한 요인으로 나타났다. (iii) 입자파쇄는 평균 입경에 영향을 받으며 사용된 수중 자갈은 상대적으로 큰 입자파쇄 특성을 보였다. 그리고 (iv) 전단응력 결정에서 가장 크게 영향을 미치는 영향인자는 전단시간과 초기 전단속도임을 확인할 수 있었다. 결론적으로 모래와 자갈을 다량 함유한 조립질 하상 퇴적물은 입자-입자 간 상호접촉, 마모, 맞물림, 마찰 등의 물리적 이동과정을 통해 입자파쇄와 세립토 함량이 증가되고 이러한 현상은 하상 퇴적물의 고유동성을 초래하는 원인이 되는 것으로 판단된다.