• 한국방재학회 논문집
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• 제4권1호
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• pp.25-31
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• 2004

강우침투는 철도성토사면의 불안정성을 유발하는 요인으로 작용하여 때때로 파괴의 결과로 나타나게 된다. 강우량과 철도성토사면 안정성과의 기본적인 상관성이 강우에 의한 성토사면의 불안정성을 분석하여 제안되었다. 사면내부로의 강우침투속도를 규명하기 위하여 실내시험을 수행하였으며, 강우침투실험결과에서 강우침투량은 강우침투속도가 사면경사에 의해 지배되기 때문에 저수지 등의 경우에 있어서의 침투와는 상당히 다르다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 견과에 근거하여 강우의 경계조건을 변화시켜 적용한 후, 다양한 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 강우시 철도 성토사면의 전단강도, 포화도 그리고 간극수압의 변화를 예측할 수 있었으며, 철도사면의 안전율이 강우량-강우지수의 함수로서 표현될 수 있었다. 따라서 이 강우지수가 강우시 열차운전규제기준을 설정하기 위해 유용함을 밝혔다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.39-52
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• 2022

사면의 안전율과 임계활동면을 다층 퍼셉트론 신경망(multi-layer perceptron, MLP)을 이용하여 구할 수 있도록 훈련하였다. 사면의 형상은 한국의 설계기준을 참고한 단순 사면으로, 건조한 경우와 지하수위가 존재하는 경우를 모두 고려하였으며 사면을 구성하는 토질의 물성은 세립분을 포함한 사질토로 고려하였다. 훈련에 필요한 데이터를 만들 때 한계평형해석법을 이용하여 42,000가지 경우의 사면안정해석을 수행하였고, 지하수위가 고려된 도메인의 해석에서 불포화토의 모관흡수력으로 인한 유효응력 증가를 고려하였다. 지하수와 유효응력의 분포를 사면안정해석에 적용할 수 있도록 정상상태 침투 해석을 수행하였다. 사면을 표현하는 물성을 입력하면 안전율과 원호 파괴면을 예측할 수 있는 MLP 모델과 모델의 성능을 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1878-1882
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• 2010

이 연구는 제방의 침투 수리모형 실험의 자료를 이용해 안전도 평가 지표 선정을 위한 자료 제공하고 향후 수행할 침투 수치모의에 필요한 보정 및 검증 자료를 확보할 목적으로 수행하였다. 제방 축조 현장에서 구한 제체재료를 사용하여 실험실에 제방축소모형을 $14.5m{\times}0.6m{\times}1.6 m$의 수조 내부에 제작하였다. 제방 사면의 경사는 1:2, 제방 저면의 길이는 4.60 m, 제방 상부의 길이는 2.40 m, 제체의 높이는 0.55 m로 제작하였다. 모형제방은 제방축조 방법과 유사하게 다짐을 하기위해 흙을 쌓으면서 0.20 m 높이 마다 다짐을 실시하였다. 다짐방법은 고무망치를 이용한 층다짐을 하였다. 들밀도실험에 의한 제방모형의 건조단위중량과 다짐도는 각각 1.71g/cm3, 93%로 측정되었다. 홍수위 증가에 따른 비정상 상태의 침투수위 측정을 수행하였다. 수리모형실험은 약 8일 동안 수행하였다. 침윤선의 수두와 위압계별 수두는 상류쪽(제외지 사면)부터 증가하기 시작하며 하류쪽(제내지 사면)로 확장됨을 알 수 있으며, 실험 초기에는 상류쪽의 수두가 급격히 상승하지만, 점차 상승속도가 둔화되는 등의 일반적인 경향이 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 실험시작 18시간 경과 후부터 제외지 사면 하단부에서 유출이 발생하였으며, 21시간 경과 후부터는 상류부의 수두가 안정되는 현상이 나타났다. 측정된 침투수위의 변화 양상은 향후 수치모형을 이용한 침투해석의 검보정 자료로 활용할 계획이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.75-87
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• 2010

불포화토에 강우가 지속되면 토체내 간극수압이 상승하게 된다. 따라서 토층의 포화로 인해 강도가 저하되고, Suction압이 균형을 이루는 임계 깊이까지 Wetting Front가 하강하여 사면붕괴가 발생한다. 지중 간극수압을 제어할 수 있다면 강도저감을 방지함으로써 사면안정을 유지할 수 있을 것이다. 본고는 지중 간극수를 흡수하여 배출할 수 있는 흡수관 설계를 시도하여 실험성과로 그 가능성을 제시하였다. 흡수관은 사면안정을 위한 보조공법으로 활용하는 것이 효과적일 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.49-59
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• 2013

본 논문은 강우에 의해 발생하는 얕은 사면파괴와 토석류의 원인인 사면 표층에서의 침식과 세굴을 분석하기 위해 무보강 사면에 대한 모형토조 실험을 수행하고, 표면침식의 방지를 위해 flyash를 주재료로 사용한 식생가능 지반 개량재를 이용한 보강사면의 침식작용에 대해 비교분석하였다. 2011년 국토해양부의 비탈면 설계기준에 따르면 우기시 사면의 안정성 평가는 지하수위를 지표면에 위치하여 해석하는 단점을 보완하기 위해 불포화 침투해석을 통한 사면 표층의 얕은파괴에 대한 설계기준을 제시하였다. 추가된 사면 안정성평가를 위해 본 연구에서 언급할 지반 개량재는 기존의 사면표층보호공법인 식생공법이나 이질재료를 덧붙여 보강하는 공법이 아닌 침식 및 세굴에 취약한 원지반토의 전단강도를 증가시켜 침식 및 세굴에 저항을 증가시키고, 표면에 식생이 가능한 지반개량재이다(Bhang, 2007). 본 연구에서 적용한 부분은 사면 표층의 강도 확인과 침식에 대한 감소, 그리고 사면의 안정성 평가에 대한 주된 논의를 하였다. 강우로 인한 표면침식을 확인하기 위해 강우재현장치를 실내에 구축하였으며, 실험결과로 표면침식의 크기는 시료의 전단강도의 크기에 따라 반비례하는 경향을 보였다. 무보강 사면과 보강 사면의 표층에서 침식정도의 비율은 실험결과 1:5 정도로 큰 차이를 보였고, 표층에 흐르는 빗물로 인한 세류침식은 강우량 45mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 25분 경과)의 크기일 때 무보강 사면에서 발생하였으나, 보강사면에서는 보다 강한 330mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 3시간 경과)의 강우량에서도 세류침식을 발견할 수 없었다. 두 가지 사면의 안정성 검토에서, 우기시에 무보강 사면은 표층에서 사면파괴가 발생하였다. 사면 안정성을 위해 soil nailing으로 사면을 보강할 때보다 flyash로 제작한 지반 개량재로 표층을 보강할 때, 경제적인 측면에서의 효율성 제고와 더불어 보다 신속히 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.63-69
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• 2016

본 논문은 삼축압축시험(CD)과 개선된 직접전단시험 결과 얻어진 불포화토의 전단특성을 비교분석하여 새로이 개선된 직접전단시험장비의 실용성을 검증하였다. 2010년 경기도 양평군 토석류 발생사면에서 채취한 시료를 대상으로 불포화토 상태의 전단강도실험을 수행하였다. 다른 두 종류의 실험방법에서 낮은 모관흡수력이 작용하는 경우는 전단강도와 선형적인 관계를 나타내며, 모관흡수력의 증가함에 따라 불포화토의 겉보기 점착력 역시 선형적으로 증가하였다. 다른 두 실험장비에 의한 결과를 비교한 결과, 산정된 불포화토의 강도정수($c^{\prime}$, ${\phi}^b$)는 전단 상자의 구속효과가 있는 개선된 직접전단시험에서 다소 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.5-13
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• 2022

불포화토의 전단 특성 평가는 사면, 제방, 댐 등의 안정성과 투수 특성 평가에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 화강풍화토의 불포화 전단특성을 파악하기 위하여 불포화 삼축실험을 수행하였다. 실험에 사용된 시료는 국내에 분포하는 세립분이 다량함유된 SM계열 화강 풍화토이며, 다짐을 통하여 재성형 하였다. 모관 흡수력 및 시료의 밀도에 따른 불포화 전단 특성을 분석하였으며, 전단 과정에서 일정한 모관 흡수력을 유지 하기 위해 압밀-배수삼축실험(CD-test)을 수행하였다. 본 연구결과 화강풍화토 시료의 겉보기마찰각(ϕ^b)과 AEV(Air Entry Value)는 상대밀도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 모관흡수력이 증가함에 따라서는 점착력(c) 역시 증가하였지만 내부마찰각(ϕ')은 크게 변함이 없는 것으로 확인 되었다.

• 지질공학
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• 제22권3호
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• pp.343-351
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• 2012

본 연구는 기존에 제안된 무한사면 안정해석식을 바탕으로 불포화토 내에 강우침투 시 지표로부터 시간에 따른 토층의 포화깊이비를 새로운 변수로 삽입하여 무한사면 안정해석 수정식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 기존에 고려하지 못했던 시간에 따른 포화깊이비와 지표하 흐름 깊이의 개념을 새로이 도입하였으며, 유사동력학적 습윤지수 이론에서 도출되는 해석대상 지역의 유효상부기여면적, 지표하흐름 깊이, 포화깊이비를 계산하고, 이를 토대로 시간에 따른 포화깊이비를 반영한 무한사면 안정해석을 수행하도록 하였다. 이를 통해 실질적인 시간에 따른 강우의 변화양상과 사면 안전율 변화를 계산할 수 있게 되었다. 한편, 본 연구에서는 Park et al. (2011 a)가 실시한 불포화토 칼럼시험을 통한 강우침투 속도분석 결과를 바탕으로 본 연구에서 제안한 식을 이용하여 토층의 포화깊이비를 고려한 사면안정해석을 실시하였다. 이 해석을 통해 편마암 풍화토의 토층 내 강우 침투속도를 고려하여 포화깊이비가 변화함에 따른 안전율의 변화를 파악할 수 있었다. 해석결과에 의하면, 연속강우의 경우 안전율이 1.3 이하로 감소하는 시간이 강우강도 20 mm/h 조건에서 2.86 ~ 5.38시간이고, 강우강도 50 mm/h 조건에서는 1.34 ~ 2.92시간으로 나타났다. 반복강우의 경우, 안전율이 1.3 이하가 되는 시간은 강우조건별로 3.27 ~ 5.61시간으로 나타났다. 따라서, 토층 내 강우침투속도 차이에 따른 포화깊이비 변화를 고려한 무한사면의 안전율 변화 파악이 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.53-64
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• 2009

강우침투로 인하여 많은 사면이 붕괴되고 있다. 따라서 사면에 대한 최근 연구들은 강우가 유발하는 사면의 불안정성에 초점이 맞춰져 있으며 강우침투 문제는 중요한 사면붕괴 발생 요인으로 인식되고 있다. 강우가 사면 내부의 모관흡수력을 감소시키면서 사면 내부로 침투되며 심지어 지반특성에 따라 표층 근에서 양의 간극수압이 발생할 수도 있다. 이러한 현상은 사면 강도를 감소시켜 사면 붕괴를 유발할 수 있다. 국내 여러 공공기관에서는 지하수위가 표층 또는 밀정 깊이 내에 존재하도록 하여 사면의 포화상태를 가정하는 보수적인 사면 설계방안을 제시하였으나, 이러한 가정은 대부분 부적절하고 이를 만족시키기 위해 때로는 사면설계 단계에서 잘못된 지반물성이 사용되기도 한다. 본 논문에서는 실제 강우침투 현상을 고려하여 보다 합리적으로 사면의 안정성을 평가하는 기법이 제안되었다. 국내 풍화토에 대한 불포화 지반물성(강도, 함수특성곡선, 투수곡선)이 실험적으로 획득되었으며, 인공신경망 모델을 통해 간접적으로도 추정되었다. 또한 현장 계측자료의 불확실성을 보완하기 위하여 사면의 불안정성 평가기법에 대하여 결정론적 해석과 확률론적 해석에 기반한 실시간 사면 붕괴 경보 기준이 모니터링 시스템에 도입되었다. 이러한 사면안정성 평가기법은 사면 내부의 모관흡수력, 함수비와 같은 중요요소를 계측한 현장자료와 접목하여 강우에 따라 불안정해진 사면에 대한 조기 경보시스템으로 활용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1027-1035
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• 2013

사면안정 해석 시, 사면파괴의 주원인인 강우사상의 현실적 접목을 위하여 본 연구에서는 다음 두 가지 방법을 채택하였다. 하나는 시간에 따른 강우량 변화의 영향을 무시한 기존의 설계강우 방식인 I.D.F(Intensity-Duration-Frequency)곡선을 이용하는 방법이며, 다른 하나는 시간의 영향을 고려하여 강우사상을 표현한 Huff 방법이다. 먼저 I.D.F 방법의 강우사상을 적용하여 선행강우효과를 나타내는 초기흡수력의 변화에 따른 사면의 안전율의 변화를 알아보았다. 또한, 두 강우사상의 방식을 적용하여 강우사상이 사면의 안전율 변화에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 그 결과, Huff 방법의 강우사상이 I.D.F 방법보다 더 현실적으로 사면의 안전성 평가가 이루어 질 수 있음을 확인할 수 있었다.