• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.335-342
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• 2003

엄밀한 변형해석을 위해서는 전체변형률 범위에서 신뢰성 있는 변형특성 평가가 가능한 현장시험 기법이 개발되어야 한다. 공내재하시험은 현장지반의 변형률 크기에 따른 전단탄성계수를 직접 평가할 수 있는 유일한 시험기법이다. 본 연구에서는 $10^{-5}$% ∼20%의 전체변형률 범위에 대하여 적용 가능한 공동변형 측정방법을 고안하였다. 개발된 장비의 순응성 검증을 위하여 검증토조에 대한 시험과 현장시험을 수행하였다. 개발된 장비는 $5\times 10^{-2}$% 이상의 변형률 범위에서 신뢰성 있는 전단탄성계수 측정이 가능하였다. 미소한 공동변형을 측정하는데 발생하는 주요 오차의 원인은 공동변형 측정 시스템 자체보다는 측정봉과 멤브레인 사이에서 역재하-재재하 과정에 발생하는 마찰인 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권9호
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• pp.53-64
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• 2005

지반설계에 있어 지반거동은 일반적으로 단순화된 선형탄성이나 완전소성으로 간주되어 적용되고 있으나, 비선형 응력-변형률 거동, 응력이력 및 함수비 등의 현장 지반조건 또한 정밀한 지반설계를 위해서는 적절히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 삼축압축시험과 공진주시험을 포함한 일련의 실내시험을 통하여 실트함유량, 상대밀도, 응력상태등 다양한 지반조건과 과압밀비 및 함수비의 변화와 같은 현장 지반조건을 고려하여 사질토의 강도 및 강성도 특성을 분석하였다. 그 결과 최대전단강도 및 초기전단탄성계수에 대한 과압밀의 영향은 미소하게 나타났으나, 초기 미소변형률 이후부터 파괴까지의 비선형 탄성구간에서는 과압밀의 영향이 무시할 수 없는 영향인자임을 확인할 수 있었다. 함수비의 경우 구속압과 상대밀도가 낮은 경우 함수비가 증가함에 따라 초기전단탄성계수는 세립분 증가와 함께 감소하였으며, 구속압이 증가할수록 함수비의 영향은 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.13-23
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• 2008

시간영역에서 수행되는 비선형 지반응답해석에서 지반의 미소변형률 감쇠는 Rayleigh 감쇠공식을 이용하여 점성감쇠로서 모사된다. 실제 지반의 미소변형률 감쇠는 주파수의 영향을 받지 않는 반면 시간영역해석에서의 점성감쇠는 주파수의 영향을 크게 받으며 이의 영향정도는 Rayleigh 감쇠공식에 따라서 결정된다. 본 연구에서는 국내 지반에 대한 비선형 지반응답해석시 감쇠공식의 영향을 평가하고자 일련의 해석을 수행하였다. 해석결과 점성감쇠공식은 계산된 응답에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 널리 사용되는 Simplified Rayleigh 공식은 심도 30m 이상의 지반에서 수치적으로 발생하는 인공감쇠로 인하여 고주파수에서의 에너지 소산을 과대예측하는 것으로 나타난 반면, Full Rayleigh 공식을 사용하며 적절하게 최적주파수를 선정한 경우, 인공감쇠는 크게 감소하는 것으로 나타났다. 나아가 해석결과를 등가선형해석과 비교한 결과 20m 미만의 얕은 심도 지반에서도 등가선형 해석은 최대가속도를 과대예측 할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.27-31
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• 2015

도심지 구간에 위치한 지반공학 관련 공사 현장에서는 충분한 안전율 확보와 더불어 사용성도 확보해야 한다. 이를 위해서는 공사 중 인접지반에 발생하는 변형을 제어해야 하므로 지반구조물과 관련된 기술 요구사항도 더욱 높아지고 있다. 사용성 확보를 위해서는 지반의 변형을 예측해야 하므로 지반의 강성을 분석해야 한다. 특히 강성의 비선형성과 이방성은 주요인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 깊은 굴착 중 지반이 경험하는 응력경로에 따른 강성의 비선형성과 이방성에 대해 실내시험 결과와 전산 해석 결과를 비교하였다. 강성은 변형률이 작은 미소변형률 구간에서 비선형성이 두드러졌으며, 응력경로에도 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 실내시험 결과 압축은 작은 강성을 인장은 큰 강성을 나타내었으며, 깊은 굴착 시 지지벽체 뒤는 압축이 앞은 인장이 지배적인 응력경로를 나타내었다. 굴착 중 발생하는 지반의 변형을 정확히 예측하기 위해서는 지반이 경험하는 응력경로에 따라 변하는 강성의 변화 특성을 고려해야 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.9-16
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• 2006

기존 대부분의 구조물 건전도 모니터링 시스템에서는 제한적인 위치와 범위에서의 변형률 계측이 가능한 국부 변형률 센서를 이용하여 구조물 또는 구조 부재의 부재력을 계측하고 이에 기반하여 구조 안전성을 평가하고 있다. 그러나 실 구조물의 부재력 계측을 통한 안전성 평가는 하중의 크기 및 분포에 대한 불확실성 등의 다양한 이유로 부재 내 최대응력 작용점을 정확하게 파악하기 어렵다. 이러한 경우 구조물의 사이즈에 비하여 센서의 길이가 미소한 국부 변형률 센서를 이용한 안전성 평가의 적절성은 센서의 위치 및 개수에 좌우되는 한계를 가지게 된다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 센서의 수를 증가시키면 처리해야하는 데이터의 양과 비용이 증가하게 되므로 현실적인 적용성에 문제점을 가지게 된다. 그러므로 본 연구에서는 이러한 한계와 문제점을 극복할 수 있는 대안으로 장대광변형센서에 의한 평균변형률을 이용한 보-기둥의 부재력 계측 기법을 제시하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권4호
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• pp.67-80
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• 1992

동적인 문제를 해석하는 데 있어서 최대전단탄성계수의 결정은 어떤 변형률에서의 전단응력을 추정하는데 필연적이라 할 수 있다. 그동안 실리카질 모래에 관한 모델이 준시되어 왔지만 그러한 모델을 부서지는 모래에 직점적으로 적용하는 데는 모래의 부서짐(crushability)때문에 어려움이 있다. 본 연구에서는 부서지는 모래의 미소변형률에서의 동적인 거동이 평가되었으며 실험한 모래의 최대 전단탄성 계수에 관한 모델이 제시되었다. 부서지는 모래의 전단탄성 계수는 느슨한 모래의 경우는 실리카질 모래와 유사한 값을 보이나 밀도가 증가하면 입자간의 접촉면적이 커져서 비틀력 (torsional force)으로 인해 모래가 부서져 전단저항이 작아지는 것으로 보인다. 그리고 계수치 (modulus number) 가 Been과 Jefferies (1985)의 상태 정수 (state parameter)로 표현되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.543-552
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• 1994

본 연구는 공중낙하법으로 만든 공기건조 상태의 일본의 표준사인 풍포사(豊浦砂)(Toyoura sand)와 영국의 표준사인 Silver Leighton Buzzard sand 공시체를 배수상태에서 평면 변형율 압축시험을 실시하여, 구속압이 모래의 변형 강도특성에 미치는 영향을 조사하였다. 축방향 변위와 수평방향의 변위는 변형율수준(strain level) $10^{-6}$에서 파괴상태까지를 연속적으로 구할 수 있는 장치를 사용하여 정도 높게 측정함으로써 미소변형에서 파괴상태까지의 응력 변형율 특성을 상세히 연구하였다. 그 결과, 극저구속압에서는 구속압이 작아져도 내부마찰각 ${\sigma}^{\prime}{_{max}}=arcsin\{({\sigma}{_1}^{\prime}-{\sigma}{_3}^{\prime})/({\sigma}{_1}^{\prime}+{\sigma}{_3}^{\prime})\}_{max}$가 급격히 크게 되지는 않아, Bolton의 경험식을 사용할 시는 어느 정도 구속압이 클 때만 적용 가능하다는 것을 알았다. 또, 모래의 강성률은 근사적으로 구속압의 m승에 비례하는데(G or $E{\propto}{\sigma}{_3}^{{\prime}m}$), 이때 m은 변형율수준 $10^{-4}$이하에서는 약 0.4 정도이고 변형율=$10^{-1}$에서는 $m{\fallingdotseq}0.9$ 정도이었다. 이러한 경향은 모래의 종류, 혹은 시험종류에 따라 거의 변화하지 않음을 알았다. 이것은 구속압이 작을수록 강성률의 변형율수준 의존성, 응력수준 의존성이 크게 되는 것과 대응한다. 끝으로, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 미소 변형율수준($10^{-4}$ 이하)에서 파괴까지 거의 직선적으로 성립하고, 구속압의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알았다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.13-24
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• 1997

화강풍화토는 국내 지반의 2/3이상을 차지할 정도로 광범위하게 분포하며 도로, 지하철, 사면조성, 건물의 기초설치 등 여러 건설현장에서 빈번히 접할 수 있다. 화강풍화토의 입자구조는 풍화정도와 모암의 구성광물에 의해 영향을 받고 특히 보통의 구속 암에서도 입자 파쇄가 발생하며 비교란 지반의 특성과 다짐토 지반의 특성이 큰 차이가 있다. 본 연구에서는 현장에서 직접 삼축시험용 비교란 화강풍화토시료를 채취할 수 있는 시료채취기를 개발하였고 이를 이용하여 채취한 비교란 시료와 정적으로 다져진 시료에 대하여 공진주/비틂 전단시험과 삼축압축시험을 수행하였다. 시험결과로부터 미소한 변형률에서의 거동특성과 비교란 및 다짐 화강풍화토의 강도특성을 검토하였다. 대상으로 한 지반의 경우 1% 이내의 미소한 변형률 영역에서는 다짐시료와 비교란시료의 탄성계수가 거의 일치하였으며 강도의 뚜렷한 차이 또한 발견할 수 없었다. 비교란화강풍화토의 경우는 시료의 불균일성 등으로 인하여 파괴시의 변형률이 매우 넘게 분포하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.37-48
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• 2004

본 연구에서는 사질토의 취성적 응력-변형률 관계와 전단시 체적팽창을 고려할 수 있는 구성모델에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 모델은 일반등방경화규칙에 의거한 비등방 경화규칙을 적용하였으며, 미소변형에서 대변형에 이르는 전체변형률 영역의 거동을 모델할 수 있도록 적합한 경화함수를 이용하였다. 항복면의 형태는 응력공간에서 원통형으로 나타나는 단순한 형태로 실용적으로 적용하기 편리하도록 하였다. 또한 유동규칙을 단순화하여 소성 체적 변형률을 팽창률을 이용하여 정의하였다. 이로 인하여 사질토에서 나타나는 전단시 팽창을 모델하는 것이 가능하였다. 또한 가상적인 첨두응력비를 정의하여 취성적 응력-변형률 관계를 모델하는 것이 가능하였다. 이 때 제안된 모델의 계수를 체계적으로 결정하기 위하여 실수형 유전자 알고리즘이 적용된 최적화 기법이 적용되었다. 이를 통하여 구성 모델에 필요한 계수를 결정할 수 있었다. 제안된 모델을 검증하기 위하여 풍화토시료에 대한 $K_0$ 압밀 삼축시험을 수행하였다. 이러한 시험결과를 제안된 모델과 비교한 결과 $K_0$ 압밀 시험에서 나타나는 취성적 응력-변형률 관계 및 체적의 팽창과 같은 실제 유효응력 거동을 합리적으로 모델하는 것이 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.31-40
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• 2022

본 연구에서는 기초 지지층의 응력-침하특성을 평가하기 위해 변형률 범위가 다른 두 가지 강성측정 시험법으로 산정한 탄성계수를 비교하였다. 미소변형률 범위의 흙강성측정기(SSG)와 중변형률 범위의 평판재하시험(PLT)이 탄성계수 산정에 이용되었다. 변형률 범위가 다른 시험방법으로 구한 탄성계수를 기초설계 및 시공실무에 적용하기 위해서는 각각의 값에 대한 상관관계가 사전에 파악되어야 한다. 국내의 대표적인 지지층인 풍화토 및 풍화암에서 두 가지 방법에 의한 탄성계수를 비교·분석한 결과에 따르면, 지반의 종류 및 응력조건에 따라 탄성계수가 상이하게 평가되는 것으로 나타났다. 다양한 조건의 지반에 대해 평판재하시험으로 산정한 정적 탄성계수는 흙강성측정기로 측정한 동적 탄성계수와 비교할 때, 시험의 변형률 수준 차이로 인해 56% 감소된 결과를 나타냈다. 따라서, 평판재하 시험을 대체하여 흙강성측정기를 효과적으로 사용하기 위해서는 지반강성에 따른 응력분포, 응력수준, 동적효과에 대한 영향을 보정하여 측정값을 적용할 필요가 있다.