• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.57-65
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• 2011

본 연구에서는 3차원 개별요소해석 코드인 Particle Flow Code, $PFC^{3D}$(Itasca)를 이용, 조립재료의 실내 삼축압축시험에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행하였으며, 해석 모델과 개별요소를 대상으로 다양한 상사 조건에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행, 그 결과를 통해 각각의 스케일 조건이 최종 수치 모델링 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 개별요소 수치 모델링은 기존 2차원 모델링 대비 별도의 간극률 환산 없이 정확한 초기 조건 구현이 가능했으며, 응력-변형 및 체적변화 거동, 강도정수등에 있어 실내시험 결과와 유사한 수치 해석적 예측이 가능하였다. 해석 모델과 개별요소에 대한 다양한 상사비 조건별 수치 모델링 결과, 3차원 해석 시의 안정적 예측결과 도출 및 수치 시험실 활용에 대한 적정성을 확보하되, 해석시간 단축 및 해석 효율성 확보를 위해서는 해석 모델과 개별요소에 대한 적정 상사비 결정이 필요함을 알 수 있었다. 해석 모델의 크기와 개별요소의 입경크기를 변화시켜 개별요소 수치모델링을 수행한 결과, 대부분의 경우 전체적인 응력-변형 거동에 차이가 발생하였지만, 점착력과 내부 마찰각의 강도정수는 $D_{mod}/D_{gmax}$ < 10 조건에 유사한 결과를 보였으며, 개별요소 방법이 수치 시험실 기법을 이용한 강도정수 산정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.85-94
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• 2012

최근 동결지반의 다양한 문제들에 대한 관심이 증대하면서 동결의 영향을 받는 지반의 거동특성에 관한 이론정립 및 체계적인 연구의 필요성이 제기되고 있다. 기존의 정립된 토질역학 이론과는 달리 동결지반에서 온도의 영향과 간극수의 동결에 의한 상변화는 간극수의 이동, 지반팽창, 작용토압의 급격한 증가 등 여러가지 문제들을 야기한다. 본 논문에서는 비동결-동결 전이 상태에서 연속성을 갖는 새로운 응력변수를 도입하여, 동결 작용을 받는 다공질 재료에 대한 THM 역학적 탄소성 구성모델을 유도하였다. 개발된 구성모델을 1차원 팽창압, 동결토의 삼축압축 강도 그리고 일방향 동결실험에 적용하여 해의 안정성과 구성모델의 적용성에 대하여 논의하였다. 수치해석 결과는 동결토의 복잡한 THM현상들을 효과적으로 묘사할 수 있었으며, 동결의 영향하에 있는 지반구조물의 해석과 설계 및 시공될 구조물의 장기거동예측에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.83-97
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• 2002

본 연구에서는 암석의 최대강도 이전의 각 손상단계에서 탄성정수의 변화로 나타나는 손상특성과 최대강도 후거동을 고려할 수 있는 손상모델을 실험적으로 개발하였다. 일축 및 삼축압축실험 결과를 토대로 암석의 손상기준을 결정하였고, 각 손상단계에서 탄성정수의 변화를 구속압의 함수로 최적화시켰다. 또한 최대강도 후 Hoek-Brown상수 mr과 sr을 이용하여 최대강도 후 거동을 모사하였다. 개발된 실험 손상모델을FLAC$^{2D}$의 FISH 함수로 구현하여 수치해석을 실시하였다. Hoek-Brown 최대강도 후 상수들이 해석결과에 미치는 영향을 분석한 결과, 일축압축강도는 mr과 sr 모두에 의해 영향을 받으나 5,에 의해 더 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 반면 m,은 최대강도 후의 응력-변형률 곡선의 기울기에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 분석으로부터 얻어진 최적 손상모델을 수치해석에 적용한 결과 실험실 시험으로부터 얻어진 최대 강도와 암석의 손상에 따른 강성 변화를 잘 예측하였다.다.

• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.147-156
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• 2011

이산화탄소 지중저항을 위한 주입공의 안정성 및 누출제어에 주요 영향을 미치는 그라우팅 시멘트의 물리, 역학적 물성과 파괴 거동 특성을 실내실험을 통해 규명하였다. 물과 조강 3종 포틀랜드 시멘트를 네 종류의 질량비(각각 0.4, 1, 2, 3)로 배합한 시편을 제작하여 시험하였다. 그라우팅재의 제반 물리, 역학적 물성은 물/시멘트 배합비 0.4와 1 사이에서 급격하게 변화하며 전체적으로 물/시멘트 배합비가 증가함에 따라 공극률은 증가, 탄성파속도, 탄성계수, 압축, 인장강도 등은 감소하는 체계적인 변화양상을 보였다. 특히 일련의 삼축압축실험에서는 시편 성형시 물/시멘트 배합비와 시편에 작용하는 구속압 조건에 따라 취성파괴와 연성변형의 경계가 명확히 구분되었다. 규명된 물성 및 파괴거동은 이산화탄소 주입공 주변의 암반응력과 주입압 조건에 따라 발생할 수 있는 그라우팅재의 일차적 변형, 파괴, 균열 등의 모델분석에 주요 입력인자로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.53-60
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• 2007

EPS는 일반적으로 블록형태로 제조되어 토목공사에 이용되고 있으며, 재료특성상 초경량성 및 내압축성을 가지며 자립안정성이 우수하므로 연약지반상 성토재로 적용한 경우 침하 및 측방유동에 대한 대책공법으로 적용되고 있다. 현재 국내에서는 보온 재료로서의 시험 방법 및 품질 규정만이 KS에 규정되어 있고, 공학적 성토 재료로서 활용하기 위한 기준이 확립되어 있지 않다. 따라서 도로공사의 시험시공 및 제조사의 품질시험을 통하여 EPS 설계 기준을 마련하여 적용하고 있는데, 이것들은 주로 재료의 공장제품 즉, 새 제품에 국한되어 연구가 이루어져 왔다. 본 연구에서는 EPS 장기내구성에 주안점을 두어 교대측방유동 대책공법으로 EPS가 적용된 시공현장에서 채취한 EPS시료와 공장제품에 대해 반복재하시험, 동결융해시험, 흡수율시험 등을 통하여 공학적인 장기내구성을 비교 분석하였다. 그 결과 일축압축시험은 채취시료가 공장제품에 비해서 강도가 다소 작게 나타났으며, 삼축압축시험에서 채취시료와 공장제품 모두 일축압축 시험결과에서와 같이 구속응력은 축방향 변형량에 선형비례하는 경향을 나타내었으며, 응력-변형률 관계곡선의 양상은 구속압과 상관없이 유사함을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.93-101
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• 2020

흙의 비선형적 거동특성을 예측하기 위해 비교적 간편하고 예측의 정도가 높은 것으로 평가되는 탄·소성 쌍곡선모델을 선정하였다. 모델의 특성을 알아보기 위해 구성모델에 관련된 함수를 정식화하여 토질매개변수 결정 및 거동해석 프로그램을 개발하였다. 상대밀도 변화에 따른 백마강모래의 배수삼축압축시험 결과로부터 각각의 토질매개변수를 결정하였고 상대밀도에 따른 토질매개변수의 변화 특성을 분석하였으며 각각의 조건에서 결정된 토질매개변수를 이용하여 응력-변형률 거동을 예측하였다. 그 결과 축변형률에 대한 축차응력은 각각의 상대밀도에서 측정치와 예측치가 양호하게 일치하는 것을 확인하였고 축변형률에 대한 체적변형률의 관계에서 상대밀도가 작은 경우는 측정치와 예측치가 일치하는 경향을 보이나 상대밀도가 큰 경우에는 구성모델의 한계로 인해 체적변형률의 예측치가 측정치보다 다소 작게 나타나는 것을 확인 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.91-99
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• 2002

본 연구에서는 변형률 수준별 실내진동시험 및 지진응답해석의 수행을 기초로 하는 새로운 액상화 평가법을 제안하였다. 제안된 평 가법에서는 비 배수조건 하에서 진동전단하중으로 야기된 과잉간극수압의 누적으로 액상화가 발생하는 점을 고려하여 진동하중을 받는 포화지반의 액상화 거동을 실내진동시험결과의 전단응력-전단변형률 이력곡선을 토대로 산정한 교란도와 소성 전단변형률 상각궤도의 변화로 정의하였으며, 이를 실지진 시간이력의 지반 내 거동변화와 연계시킴으로써 지진이 보유한 연속성 및 불규칙성을 합리적으로 고려하도록 하였다. 또한, 제안된 평가법에서는 진동하중의 변화에 관계없이 액상화 발생시 포화사절토의 동적특성은 일정하다는 일련의 연구사례를 토대로 내친 해석시 이용되는 전변형률 수준의 동적물성 획득시험만으로도 액상화 평가가 가능하도록 하였으며 정현하중의 크기를 달리한 진동삼축시험에서 산정된 액상화 발생시의 소성 전단변형률 상각궤도를 비교함으로써 이에 대한 검증연구를 수행하였다. 연구결과, 진동정현하중의 크기에 관계없이 액상화 발생시 지반의 동적특성 치가 유일한 값을 나타내었다 그러므로, 제안된 평가법은 변형률 수준별 실내진동시험을 통해 지반의 동적물성 획득과 액낭화 평가 수행이 가능할 뿐만 아니라, 지진응답해석을 통해 불규칙한 실지진 시간이력 전부를 고려하는 특징으로 육상화 평가결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3C호
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• pp.93-102
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• 2011

지반의 액상화에 관한 연구는 대부분 깨끗한 모래를 대상으로 실시되었다. 하지만 실제 현장 지반이나 매립지는 깨끗한 모래만으로 이루어진 경우보다 실트나 점토와 같은 세립분을 포함한 상태로 존재하는 경우가 대부분이다. 이와 같은 현장 지반조건을 고려하기 위하여 사질토 지반 내에 포함된 세립분이 액상화에 미치는 영향에 대한 연구가 다수 수행되었으나, 대부분의 연구가 실트와 같은 비소성 세립분을 포함한 경우이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강모래에 소성지수가 8, 18, 50, 377인 저소성 실트에서 고소성 점토질 세립분을 10% 함유한 공시체에 대하여 비배수 반복삼축시험을 실시하였다. 습윤 시료를 저다짐방법으로 느슨한 상태, 중간 상태, 조밀한 상태로 성형하였으며, 각각의 공시체에 세 종류의 반복전단응력을 가하였다. 세립분의 양은 동일하지만 공시체에 포함된 점토와 같은 소성 세립분의 소성지수가 높아질수록 액상화 저항강도는 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 한편, 공시체의 상대밀도가 느슨한 경우에는 세립분의 소성지수에 따른 액상화 저항강도 차이가 크지 않았으나, 조밀한 경우에는 세립분의 소성지수가 증가함에 따라 액상화 저항강도가 최대 40%까지 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.47-56
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• 2013

포화토의 개념과 원리로는 실제 지반에서 발생하는 현상과 거동이 제대로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 있다. 불포화토는 부간극수압의 영향으로 겉보기점착력을 보임과 동시에 물의 흐름에 있어서 간극 속에 공기의 함입으로 투수성이 저하하는 등 포화토와는 다른 거동특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서 흙 속의 수분 함량에 따른 공학적 특성을 규명하는 것은 지반강도의 산정, 구조물의 안정성 등을 판단하는데 있어서 중요한 자료를 제공하므로 많은 연구와 노력이 필요하다. 특히, 하천복원 프로젝트인 "4대강 살리기"중 한 곳인 낙동강유역에는 모래 지반이 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있으며, 중소규모의 댐, 홍수조절지, 하천변 저류지 및 저수지 재개발 등 많은 토목구조물이 건설되고 있다. 본 연구에서는 낙동강유역 내 불포화상태에 있는 지반구조물의 설계 시공 및 안정성 검토에 기초적 자료를 제공하고자 낙동강 중하류 실트질 모래를 대상으로 불포화 삼축압축시험을 실시하였다. 시험 결과 최대축차응력은 구속압과 흡인력이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 또한 점착력은 흡인력의 증가에 따라 비선형적으로 증가하였으나, 내부마찰각은 크게 변하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.73-83
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• 2006

조립토 다짐말뚝의 거동특성은 주로 말뚝의 횡방향 팽창을 억제하는 연약한 원지반의 횡방향 구속응력에 의해 지배된다. 따라서 조립토 다짐말뚝의 지반 보강 능력은 원지반의 비배수 전단강도가 $15{\sim}50kPa$ 정도인 경우에 가장 효과적인 것으로 알려지고 있으며, 보다 연약한 지반에서는 구속압력이 충분하게 발휘되지 않으므로 적용성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 연약지반에 대한 조립토 다짐말뚝의 적용성 확대를 위해 등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝 공법을 제안하였으며, 등입도 투수성 콘크리트와 쇄석 및 연약 점성토로 구성된 복합 공시체의 대형삼축압축시험을 통해 제안된 공법의 효율성을 입증하였다. 또한 본 연구에서는 제안된 공법의 실무 적용성 확보를 위해 침하량 산정기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 산정기법의 검증을 위한 목적으로 3차원 유한요소해석을 실시하여 해석결과로 분석된 말뚝의 침하량과 제안식에 의해 산출된 침하량을 상호 비교 분석하였다. 추가적으로 본 연구에서는 다양한 변수분석을 수행하여 설계변수의 영향정도를 평가하였다.