• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.57-65
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• 2007

토목구조물의 안정성에 영향을 미치는 인자 중 지진에 의한 피해를 들 수가 있다. 최근의 지진 피해 사례를 분석하여 보면 모래와 같은 조립토뿐만 아니라 점성토, 실트 등과 같은 세립토에서도 크고 작은 피해 사례가 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 지진에 의한 기초지반의 강도저하를 평가하는 방법을 조사하기 위하여, 반복단순전단시험기를 이용하여 비배수상태에서 조립토 및 세립토에 반복하중을 작용시켜 지반의 강도저하특성을 조사하고 조립토의 경우에는 여유간극비, 세립토의 경우에는 소성지수를 이용하여 간단한 평가방법을 제안하였다. 분석결과에 따르면 액상화강도를 비교 분석하여 보면 조립토에서는 여유간극비의 증가에 따라 감소하고, 세립토의 경우에는 소성지수가 증가함에 따라 커지는 것을 알았다. 특히, 화강풍화토는 Collapse현상이 발생하여 다른 흙보다 현저한 강도 감소 경향이 나타났다. 간이강도저하 평가방법을 통해서 조립토와 세립토 거의 대부분이 양대수곡선상에서 -0.15 ~ -0.2의 범위내의 비슷한 기울기 내에서 분포하였지만, 화강풍화토와 같은 흙은 강도저하 경향이 -0.3으로 다른 흙보다 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 강도저하 평가방법은 추가 연구가 필요하지만, 실무에서 간단하게 적용 가능할 것으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.65-75
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• 2024

본 연구에서는 여러 영향 인자들이 사질토의 액상화로 인한 침하에 미치는 영향을 확인하기 위해 변형률 제어조건 하에서 반복단순직접전단시험을 수행하였다. 누적 전단 변형률, 상대밀도, 반복 하중의 형태, 시료 준비 방법 등의 다양한 인자들을 선정하였으며, 지진 하중이 발생하였을 때 인자들이 지반 침하에 미치는 영향을 분석하였다. 시험 결과, 누적 전단 변형률이 낮고 상대밀도가 높은 시료에서 더 작은 부피 변형이 발생하였다. 추가적으로 반복하중의 진폭은 부피 변형에 영향을 미쳤으나, 주파수는 시료의 부피 변형에 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인할 수 있었다. 시료 준비 방법에 따라서도 액상화에 따른 침하가 다른 양상을 보인다는 사실을 확인하였으며, 이와 같은 결과들은 향후 액상화로 인한 침하 예측을 수행할 때 기초 연구로써 의미가 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.493-506
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• 2021

액상화 현상이란 지반이 포화된 느슨한 사질토 지반에 지진과 같은 동적하중이 급속히 작용할 때 과잉간극수압이 발생하고, 지반이 유효응력을 상실하고 액체화 되는 현상을 말한다. 액상화 평가를 위한 실내반복시험은 반복삼축압축시험과 반복전단시험을 통하여 확인이 가능하다. 이와 관련하여 본 연구에서는 반복삼축압축시험을 이용한 모래의 상대밀도와 입도분포에 따른 액상화 저항 강도를 확인하고자 하였고, 실험장비의 신뢰도 검증과 결과의 타당성을 확인하고자 기존의 선행연구와 대조하여 비교·분석하였다. 실험결과, 흙의 분류에 상관없이 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 저항 강도가 높아짐을 확인하였고, 모래의 입도분포에 따른 액상화 저항강도는 SW에 가까운 SP시료의 액상화 저항강도가 상당히 높게 확인되었다. 또한 세립분 0% 대비 세립분 30%를 분석한 결과, 상대밀도 40~70%까지 증가함에 따라 액상화 저항강도가 5~20% 가까이 감소하였고, 국내 풍화토 지반이 주문진 표준사 대비 액상화 저항 강도가 세립분이 10%일 때는 30% 이상, 세립분이 30%일 때는 50% 이상 낮게 측정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.61-71
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• 2006

본 논문에서는 유효응력모델을 이용하여 포화된 사면의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 수치해석에는 저자가 개발한 연성 유효응력모델인 UBSSAND모델을 이용하였으며, 이 모델은 초기전단응력이 수평면에 작용하는 경우와 작용하지 않는 경우를 포함한 반복 직접단순전단시험 자료를 이용하여 검증하였다. 검증된 모델은 느슨한 Fraser River 모래로 성형된 사면을 가진 원심모형모델의 동적거동을 예측하였다. 예측된 과잉간극수압, 가속도 및 변위를 계측치와 서로 비교하였으며, 예측치와 계측치는 비교적 서로 잘 일치하였다. 전단응력도의 응력전환형태는 초기전단응력과 반복전단응력의 크기에 따라 달라지며, 이는 지진시 포화된 사면의 안정해석에 아주 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 전단응력도의 응력전환이 발생하지 않을 경우에 사면근처의 모래는 낮은 유효응력 구속압과 그에 따른 팽창성으로(부의 과잉간극수압발생) 유효응력이 증가하여, 동적하중 하의 사면의 변위를 저지하였다. 이와 같은 유효응력모델은 액상화를 고려한 지반구조물의 내진해석에 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권9호
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• pp.5-17
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• 2018

2017년 11월 15일 경상북도 포항시 흥해읍에서 5.4 규모의 지진으로 논, 공원 또는 도로 등지에서 액상화로 인해 모래와 물이 지표면으로 분출되는 현상이 국내에서 처음으로 발생하였다. 본 연구에서는 포항지역 논에서 분출한 모래를 채취한 다음, 이를 2 종류로 분류하여 이에 대한 반복직접단순전단시험을 실시하였다. 포항모래의 상대밀도에 따른 액상화 거동을 연구하기 위해 느슨하거나 조밀한 상태로 모래를 재성형한 다음 구속응력 100kPa 또는 200kPa를 가한 후 정현파의 반복전단응력을 가하였다. 또한 실제 포항지역에서 계측된 지진파를 실험기기에 입력하여 액상화 발생 여부를 연구하였다. 정현파를 사용한 전단시험 결과 느슨한 시료의 전단저항응력비는 0.12-0.14, 조밀한 시료는 0.17-0.21정도로 조밀한 모래의 액상화 저항력이 느슨한 상태보다 42-50% 정도 높게 나타났다. 모래 종류 및 구속응력보다는 모래의 상대밀도가 액상화 저항력에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 실지진파를 이용한 전단시험 결과는 구속응력에 관계없이 느슨한 모래의 경우는 2회, 조밀한 모래는 3회 정도의 반복입력 시 액상화가 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.173-181
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• 2006

본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.73-81
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• 2016

최근 늘어나고 있는 폐기물량에 따라 해상 폐기물 매립장의 건설이 연구되고 있으며, 매립장 내 폐기물의 보강 및 보호 목적으로 토목섬유가 널리 사용되고 있다. 토목섬유는 흙과의 접촉면을 형성하는데 지진시 접촉면에서의 동적 전단 거동이 폐기물 매립장의 지진시 거동 및 안정성을 지배하는 가장 중요한 요소이다. 따라서 접촉면 동적 전단거동 및 동적상대변위 파악이 매우 중요하다. 이러한 접촉면 거동은 주위 환경 및 하중조건에 의해 영향을 받으며 복잡한 응답을 보이므로 이론적 접근이 곤란하다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분이 반복 전단하중 상태에서 지반-토목섬유 접촉면의 동적 상대변위특성에 대하여 실내 시험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 이를 위하여 동적 접촉면 전단 시험기를 이용하여 산성 및 염기성 용액에 840일 장기수침 시료와 60일 단기수침시료에 대하여 반복 단순전단 시험을 수행 하였다. 그 결과 산성 및 염기성 조건 공통적으로 산성일 경우 접촉면의 상대변위가 가장 큰 값을 나타내어 접촉면 손상 정도의 크기가 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.