• 한국지반공학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.41-48
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• 2022

전단파 속도를 기반으로 포화 지반의 최대 전단탄성계수를 산정하는데 이용되는 매질의 밀도가 명확하지 않아 이를 결정하고자 검증식을 구성하고, 시나리오를 수립하여 실내 실험결과와 비교하였다. 매질의 밀도는 포화, 습윤, 건조, 수중 밀도 조건으로 가정하였고, 각 경우별 건조지반 전단파속도 대비 포화지반 전단파속도의 비를 산정하였다. 포화 밀도 가정시 전단파속도 비는 공진주 실험 결과에 의한 전단파속도 비와 일치하였고, 습윤 밀도 가정시에는 벤더엘리먼트 실험 결과에 의한 값과 일치하였다. 이는 특성 주파수를 경계로 흙입자와 유체의 거동을 정의하는 Biot(1956)의 이론과 일치하는 결과이며, 일반적으로 고려되는 지진의 주파수 범위를 고려한다면 포화 지반에서는 포화 밀도를 적용하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.59-68
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• 2007

사질토의 직교 이방 탄성계수를 실험적 방법과 개별 요소법을 이용하여 측정하고 결과를 정량적으로 비교-분석하였다. 실내 시험에서는 미소 응력 제어 반복재하시험과 벤더 엘리먼트의 측정 결과를 조합하여 탄성 특성을 구하였으며, 개별 요소법에서는 실내 시험 방법과 상응하는 반복재하시험을 모사하였다. 축 방향 및 전단방향에 관련된 탄성 특성의 비교 결과는 제한된 조건에서도 개별 요소법이 복잡한 실내 시험 과정을 모사할 수 있음을 보여주었다. 방사 방향 재하시험 결과에서 나타난 두 방법 간 차이의 비교 분석 결과는 개별 요소법이 실내 시험으로 구한 개별 측정치의 정량적 타당성을 확인하는데 충분히 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.79-87
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• 2008

최근에 벤더 엘리먼트를 이용한 현장탄성파 프로브(probe, MudFork로 명명됨)가 개발되어 정밀하고 수월하게 연약지반의 전단파 속도를 측정할 수 있게 되었다. 이 탄성파시험의 용도를 확장하고자 강성도 측정과 함께 전단강도와 밀도를 추정할 수 있는 상관관계를 시도하였다. 인천의 한 연약지반 현장에서 콘시험과 MudFork를 사용하여 현장탄성파시험을 수행하고, 시료를 채취하여 실내에서 삼축압축시험과 병행하여 공시체의 전단파 속도를 측정하였다. 이 결과로부터 연약지반의 전단강도와 전 단파속도의 상관관계와, 밀도와 전 단파속도의 상관관계를 정립하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3C호
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• pp.105-113
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• 2009

프레셔미터 시험은 하중에 따른 변위 곡선에 기초하여 지반의 변형특성을 평가할 수 있는 시험 방법으로 현장의 응력 상태 및 토체의 입자 구조를 그대로 반영하여 지반의 비선형적인 변형특성을 평가할 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 교란의 영향을 최소화 할 수 있는 하중 재재하 곡선을 이용하여 전단탄성계수의 감쇠 특성을 평가할 수 있는 시험및 해석 방법을 제안하고 있다. 하중 제하-재재하 과정에서 발생될 수 있는 원지반과의 응력 차이를 고려하여 최대 전단탄성계수를 산정하고, 재재하 곡선의 감쇠 특성과 결합하여 변형률 크기에 따라 감쇠되는 전단탄성계수의 특성을 평가하고 있다. 이를 위하여, 대형 압력 토조를 이용하여 다양한 지반 조건에서 프레셔미터 시험을 수행하였으며, 벤더 엘리먼트 시험및 공진주 시험을 통하여 전단탄성계수 감쇠 특성을 평가, 비교하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6C호
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• pp.285-293
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• 2012

표면장력에 의한 겉보기 점착력은 적절한 함수비를 가지고 있는 흙의 경우 생성되며 지반의 강도를 증가시킨다. 본 연구의 목적은 온도에 따라 변화하는 표면장력이 전단파 속도에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 표면장력의 발생 유무를 조절하기 위하여 모래-실트 혼합토를 이용하여 포화도가 다른 아홉 가지의 시료 (0%, 2.5%, 5%, 10%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%)를 조성하였다. 전단파 속도를 측정하기 위해 나일론 재질의 셀을 제작하였으며 전단파 트랜스듀서인 벤더 엘리먼트를 크로스 홀 형상으로 부착하였다. 시료의 온도가 $15^{\circ}C$에서 $1^{\circ}C$까지 변화하는 동안 포화도가 다른 각 시료의 전단파 신호를 연속적으로 측정하였다. 실험결과, 포화도 0%인 시료와 포화도 100%인 시료는 온도변화에 의한 전단파 속도 변화가 미비하였으나, 표면장력이 발생하기에 적절한 포화도를 가진 시료는 온도가 감소함에 따라 전단파 속도는 증가하였다. 또한 완전 포화된 시료를 $70^{\circ}C$에서 건조시키면서 포화도에 따른 전단파 속도를 측정한 시료의 경우, $15^{\circ}C$에서 측정된 시료의 전단파 속도보다 더 낮은 전단파 속도가 측정되었다. 본 연구는 특정한 포화도에서 온도변화에 따라 전단파 속도가 변화하는 원인을 실험을 통해 분석하였으며, 미소변형구간에서의 전단탄성계수 측정과 같은 실내 및 현장실험 시, 온도를 동시에 평가해야 함을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.23-32
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• 2013

해상풍력 기초로 사용되는 모노포드 석션 버켓기초의 지지력 거동에 대하여 원심모형실험과 수치해석을 통하여 연구하였다. 대상 구조물은 서해안 지역을 대상으로 검토된 해상풍력타워 기초로, 실트질 모래층에 설치하는 것으로 설계되었다. 원심모형실험에 사용된 모형지반은 대상 지반과 유사한 물성을 갖도록 조성하였다. 실험 가속 상태에서 소형 콘 관입시험과 벤더 엘리먼트를 사용한 전단파속도 측정을 통하여 물성을 평가하고 모사 대상 지반과의 유사성을 검증하였다. 원심모형실험으로 해상풍력 기초에 작용하는 하중을 재하하고 거동을 계측할 수 있도록 실험 시스템을 구축하였고, 모노포드 석션 버켓기초의 하중-회전각 관계를 통해서 지지력 거동을 평가하였다. 최적의 실험 조건을 선정 및 검증하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 모델의 자중, 모델과 경계면의 거리 및 지반 탄성계수의 변화에 따른 지지력 거동의 차이를 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.35-46
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• 2017

미연소탄소 함량이 높은 플라이애쉬(High carbon contents fly ash, HCFA)는 콘크리트 혼화재로의 사용이 부적합하여 대부분 매립되고 있다. 이에 본 연구는 미연소탄소함량이 높은 플라이애쉬의 지반공학적 활용 방안을 모색하기 위하여 폴리프로필렌섬유(Polypropylene fiber, PP fiber)와 모래로 보강하여 일축압축시험과 벤더엘리먼트가 설치된 일차원 수정 압축실험을 진행하였다. 섬유의 보강효과로 섬유비가 증가함에 따라 일축압축강도(UCS), 일축압축강도시의 변형률과 동일 간극비 상에서의 최대전단탄성계수(Maximum Shear Modulus, $G_{max}$)가 증가하였다. 모래로 보강된 경우 혼합물의 UCS는 다소 증가하였으나 UCS 시의 변형률은 모래비의 영향을 받지 않았으며, 모래입자는 HCFA 입자간의 접촉을 방해하여 혼합물의 $G_{max}$를 감소시켰다. 그러나 20% 이상의 모래비에 대하여 동일 에너지로 다짐하였을 시, 조밀한 상태로 조성되며 그로 인한 보강 효과를 기대할 수 있었다. 섬유나 모래로 보강된 HCFA의 압축지수(Compression index, $C_c$)는 보강재의 종류와 관계없이 주로 초기 간극비에 의해 결정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.37-45
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• 2014

해상 기초구조물은 수평하중에 지배적인 영향을 받으며, 세굴 발생으로 인한 모노파일의 근입깊이 및 지반강성의 감소는 구조물의 안정성을 저하시키게 된다. 본 연구의 목적은 전기비저항 모니터링 기법을 이용하여 기초구조물의 연직 세굴심도를 평가하고, 전단파 토모그래피를 통해 지반강성의 공간적 분포 및 변화양상을 파악하는 것이다. 해상 기초구조물에서의 세굴현상을 모사하기 위하여 하단이 고정된 모형 모노파일을 중앙에 위치시킨 후 모래 및 시멘트를 이용하여 모형 지반을 조성하였다. 전기비저항을 측정하기 위하여 모형 모노파일에 수평 및 수직배열로 구분하여 전극쌍을 설치하였으며, 전단파 측정을 위해서 사각형 프레임에 벤더 엘리먼트를 $7{\times}7$로 배열하였다. 세굴도 변화에 따라 위치별 전기비저항과 전단파 토모그래피 이미지를 측정하였다. 실내실험을 통해 세굴도 변화에 따른 위치별 전기비저항 변화와 전단파 토모그래피를 관찰하였고, 각 단계별 지반 변화양상을 파악하였다. 위치별 전기비저항의 변화를 통해 최대세굴심도 평가가 가능했으며, 전단파 토모그래피를 통해 세굴로 인한 지반의 전단강성 변화를 추정할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 전기비저항과 전단파 토모그래피는 세굴현상으로 인한 해상 기초구조물 주변의 지반특성을 모니터링하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2013

전 세계적으로 새로운 에너지 자원을 개발하기 위해 심해 지역의 시추탐사를 진행하고 있다. 국내의 경우 2007년 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(Ulleung Basin Gas Hydrate Expedition 1)에서 가스 하이드레이트의 부존을 확인하였다. 가스 하이드레이트 생산 및 생산기지 건설을 위해 심해토의 지반공학적 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(UBGH2)에서 획득된 시료를 이용하여 실내실험을 수행하고 지반공학적 특성을 분석하였다. 비중, 아터버그 한계, 비표면적 및 입도분석 등 기본 토질 특성 실험을 실시하고 선행연구의 결과와 비교하였다. 또한 벤더 엘리먼트를 설치한 압밀셀을 이용하여 압밀실험을 수행하면서 압밀특성을 분석하고 수직유효응력에 따른 전단파 속도를 측정하였고, 투수계수값을 구하였다.