• 지질공학
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• 제34권1호
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• pp.25-38
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• 2024

본 연구에서는 해수와 산성증류수가 암석 풍화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 실내인공풍화가속실험을 수행하였다. 70℃의 해수와 산성증류수(pH 3)를 이용하여 총 45회의 동결-융해 실험을 통하여 5종의 유천층군 화산암에 대하여 화학적·물리적 풍화를 모사하였다. 실내인공풍화가속실험 15회와 45회에 각각 물리적 물성과 일축압축강도를 측정하여 풍화 진행에 따른 물성 변화를 추적한 결과, 물리적 물성의 열화는 대부분은 초기 15회 실험에서 발현되었으며, 산성증류수가 해수보다 물리적 물성 변화에 더 많은 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 실내인공풍화가속실험에 따른 암종별 일축압축강도의 차이를 통계적으로 평가하기 위하여 분산분석법을 사용하였다. 45회 실험 이후의 대조군에 대한 실험군 시료의 일축압축강도의 감소율은 암종과 물리적 물성 변화 추이와 상관없이 유사하게 나타났지만, 물리적 물성 변화와는 달리, 산성증류수보다 해수가 일축압축강도 변화에 더 많은 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.133-140
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• 2021

기존 현장시험법을 이용한 유동성 채움재의 강도 및 강성 특성을 추정하는 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 LWD를 이용하여 CLSM에 대한 강성 특성을 평가하였으며, 일축압축강도시험에서 도출되는 일축압축강도와 할선탄성계수에 대한 상관성을 분석하였다. 5종류의 배합비로 조성된 CLSM시료의 유동성 및 경화특성을 평가하기 위해 플로우시험, 응결시간시험을 수행하였다. 조기 강도 및 강성 특성을 평가하기 위하여, 양생 1일 및 7일이 경과된 시료를 이용하여 일축압축강도시험을 수행하였다. CLSM시료의 회복탄성계수를 추정하기 위하여 LWD 시험도 수행되었다. 실험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가될수록 일축압축강도와 할선탄성계수가 동시에 증가하였으며, 초속경 모르타르의 비율이 가장 큰 시료에서 양생 7일 후 급격한 일축압축강도와 할선탄성계수의 증가를 보여주었다. LWD 시험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 증가되었으나, 양생 7일이 경과되면 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 감소되는 경향이 나타났다. 상관성 분석결과, 일축일축압축강도와 할선탄성계수가 증가할수록 회복탄성계수도 증가되는 선형관계를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.65-74
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• 2014

시멘트 혼합토는 도로 및 댐 현장을 비롯하여 최근에는 연약지반 개량공법에도 자주 사용되고 있다. 시멘트 혼합토의 강도는 주로 현장에서 채취한 코어나 실험실에서 양생한 공시체를 이용하여 실내에서 일축압축시험이나 삼축압축시험을 통하여 측정되고 있다. 이와 같이 현장에서 시료를 채취하거나 실내에서 공시체를 양생하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요된다. 하지만 때론 현장에서 빠르고 신속하게 지반의 고결 정도나 강도를 판단할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 고결된 지반의 강도 예측을 위한 기초연구로서 고결모래의 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계를 연구하였다. 낙동강모래에 보통 포틀랜드 시멘트를 4, 8, 12, 16%로 혼합하여 다짐방법으로 직경 5cm, 높이 10cm의 소형 공시체 제작한 다음, 대기 중에서 7, 14, 28일 동안 양생하였다. 또한 최근 자원 재활용을 위해 자주 사용되고 있는 고로슬래그에 알칼리 활성화제인 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 고결토를 제작하였다. 양생이 완료된 고결모래에 먼저 전단파속도시험을 실시한 다음 일축압축시험을 통하여 강도를 측정하였다. 고결모래의 시멘트비와 고로슬래그비가 증가할수록 공시체의 건조밀도가 증가하고 생성된 수화물로 인해 구조가 치밀해져 일축압축강도가 증가하면서 전단파속도 또한 증가하는 경향을 보였다. 고결제를 16% 이하로 혼합한 고결모래의 경우 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계는 비선형적으로 증가하는 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.37-44
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• 2006

본 연구는 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형 거동과 강도 특성에 대해 조사하였다. 경량혼합토의 압축강도를 증진하기 위해 경량혼합토에 지오그리드를 혼합하였다. 시험 공시체는 다양한 종류의 배합조건 즉, 시멘트 함유율, 함수비, 기포 함유율에 따라서 각각 제작되어졌고, 여러번의 일축압축강도시험이 수행되었다. 시험결과로부터, 경량혼합토의 일축압축강도와 응력-변형 거동은 배합조건에 의해 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 시멘트 함유율이 증가됨에 따라 일축압축강도 또한 증가한다. 그러나 초기 함수비나 기포 함유율이 증가함에 따라 일축압축강도는 감소하였다. 거의 모든 경우에서 지오그리드에 의한 보강 효과 때문에 지오그리드 보강경량토의 강도가 증가되는 것이 관찰되었다. 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형률 관계는 취성거동이라기 보다는 연성적인 거동특성을 가졌다. 보강경량토에서 할선 탄성계수 ($E_{50}$)는 지오그리드 함유로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.249-258
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• 2019

연구목적: 본 연구에서는 서울 경기지역의 화강암을 대상으로 시추조사 시 채취된 암석 시료에서 측정된 물리적 특성 중 탄성파속도와 탄성계수로부터 암석의 일축압축강도와의 상관성을 분석하여 암석의 일축압축강도를 추정하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 119개의 화강암 시추 코아 시료를 대상으로 탄성파 속도와 탄성계수 그리고 일축압축강도와의 상관관계를 도출하기 위하여 실내 암석 실험을 실시하였다. 연구결과: 화강암에 대하여 탄성파속도와 일축압축강도 그리고 탄성계수와의 상호 관계를 단순회귀와 다중회귀로 분석한 결과는 전반적으로 관계식에 나타난 것처럼 신뢰도가 낮음을 확인하였다. 이는 화강암의 구성 입자가 균질하지 못하여 탄성파속도와 탄성계수를 이용한 압축강도 추정에 대한 활용성이 낮은 원인으로 사료된다. 결론: 본 연구에서 암석의 탄성파속도와 탄성계수로부터 일축압축강도를 추정하기 위한 상관관계를 분석하기 위하여 단순회귀분석과 다중회귀분석 방법을 이용하였다. 단순회귀분석은 결정계수($R^2$)가 0.61~0.67 이었으며, 다중회귀분석은 0.71로 나타났다. 따라서 다중회귀분석을 이용하여 암석의 일축압축강도를 추정할 때 다소 신뢰성이 높아질 수 있다. 또한, 향후 탄성파 속도와 탄성계수를 이용한 암석의 일축압축강도를 추정할 때 다양한 통계분석 기법(회귀분석, 인공신경망, 빅데이터 분석 등)을 활용하면 보다 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 본다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.433-442
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• 2003

본 연구에서는 단조하중, 반복하중, 비례하중, 비례하지 않는 하중을 받는 콘크리트 구조물의 3차원 유한요소해석을 위한 비선형 아소성 콘크리트 모델을 개발하였다. 이 구성모델은 등가일축변형률 개념을 기초로 하여 3차원 구성관계를 세 개의 서로 독립된 등가일축 구성관계로 바꾸고 이들 통하여 콘크리트의 거동을 예측하도록 모델되었다. 일축 구성관계는 Willam-Warnke의 파괴면을 이용하여 주응력공간에서 구해진 최대 압축응력으로부터 결정되었다. 특히 중수압축을 따라 재하되는 하중에 대한 콘크리트의 비선형 특성을 예측하기 위하여 파괴면에 캡면을 도입하였다. 일축 구성관계는 Popovis와 Saenz의 모델을 근거로 하여 구속응력이 증가함에 따라 취성에서 연성으로 변화하는 현상을 묘사할 수 있도록 새롭게 유도하였다. 개발된 모델을 모델의 성능을 평가하기 위하여 여러 실험결과와의 비교를 시도하였다. 먼저 일정한 구속응력과 단조하중을 받는 실험결과와 비교하였고, 이축압축실험과 비례하지 않는 하중과 반복하중을 받는 삼축압축 실험결과와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6C호
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• pp.213-220
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• 2011

자연상태의 흙뿐만 아니라 매립 및 성토 지반에는 소량의 실트 또는 점토와 같은 세립분이 사질토 입자 사이에 섞여 있으면서 약하게 고결된 경우가 많다. 이와 같이 약하게 고결된 사질토 지반 내에 포함된 실트나 점토와 같은 세립분은 흙의 투수계수뿐 아니라 역학적 거동에도 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 약하게 고결된 지반 내에 포함된 세립분이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위하여 인위적으로 고결된 사질토를 이용하여 일축압축시험을 실시하였다. 시멘트비(4, 8%)를 비롯하여 공시체 전체에 소량으로 포함된 세립분의 종류(실트와 카오린)와 함유량(5, 10, 15%)을 달리하면서 다양한 공시체를 제작하였다. 공시체 제작방법은 동일한 다짐에너지를 가한 공시체와 다짐에너지를 조절하여 동일 또는 유사한 건조밀도가 되도록 만든 공시체로 구분된다. 동일한 다짐에너지를 가한 공시체의 경우 세립분의 함유량이 높을수록 건조밀도가 증가하여 일축압축강도는 최대 2.6배까지 증가하였다. 하지만 공시체의 건조밀도가 유사한 경우에는 세립분의 함유량이 증가하여도 강도가 약간 감소하거나 크게 증가하지 않았다. 공시체의 제작조건이 동일한 경우에는 카오린보다 실트가 포함된 공시체의 일축압축강도가 더 높게 나타났다. 그리고 세립분의 종류 및 함유량에 관계없이 시멘트비가 증가함에 따라 일축압축강도는 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.159-169
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• 2007

취성적인 파괴를 보이는 시멘트 혼합토의 역학적 특성을 개선하기 위하여 단섬유를 사용한 섬유시멘트 혼합토에 관한 연구를 수행하였다. 낙동강 유역에서 채취한 모래, 보통포틀랜드시멘트 그리고 최근 콘크리트와 시멘트 보강재로 많이 사용되고 있는 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 사용하였다. PVA 섬유는 시멘트와 접착성이 매우 우수하며 비중이 1.3으로 물보다 약간 큰 것이 특징이며 시멘트 보강재로 사용되고 있는 일반 PVA 섬유보다는 다소 직경이 큰 0.1mm의 PVA 섬유를 사용하였다. 깨끗한 낙동강 모래에 시멘트와 섬유를 최적함수비로 잘 섞은 후 5층으로 나누어 층당 55회 다짐하여 공시체를 만든 후 7일간 양생시켰다. 모든 공시체의 시멘트 혼합율은 4%로 동일하지만 섬유의 혼합위치를 다르게 시료를 제작하여 일축압축시험을 실시하였다. 강도시험에서 섬유의 보강 형태와 위치에 따른 일축압축강도의 특성을 비교하였으며, 동일한 양의 섬유가 균일하게 보강된 경우의 일축압축강도가 그렇지 않은 경우보다 약 2배 증가하였다. 층당 섬유 혼합율이 동일할 경우 섬유 보강율이 증가함에 따라 일축압축강도도 증가하였으며, 전층이 보강되었을 때의 일축압축강도는 중간층만 보강된 경우보다 1.5배 이상 강도가 증가하였다. 섬유-시멘트 혼합토 거동에서 섬유의 혼합율과 섬유가 골고루 잘 분산되도록 하는 방법 또는 분산이 용이한 섬유를 선택하는 것이 중요하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.213-220
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• 2008

시멘트로 고결된 사질토의 일축압축강도와 취성적인 거동을 개선하기 위하여 단섬유를 사용한 혼합토에 관한 연구를 수행하였다. 낙동강 모래에 포틀랜드시멘트와 콘크리트 보강재로 많이 사용되고 있는 폴리비닐알코올 섬유를 무작위로 보강하였다. 낙동강 모래에 시멘트와 섬유를 최적함수비로 잘 섞은 다음 5층 다짐으로 공시체를 만든 후 7일간 양생시켰다. 적은 양의 시멘트를 혼합하여 시멘트의 고결효과보다는 섬유의 인장력으로 인한 보강효과에 중점을 두었다. 8% 이하의 시멘트비를 가진 약하게 고결된 혼합토에 섬유비를 다르게 공시체를 제작하여 일축압축시험을 실시하였다. 섬유비와 시멘트비에 따른 일축압축강도의 특성을 비교하였으며, 일축압축강도는 시멘트비가 2%인 경우 섬유비의 증가에 따라 최대 6배까지 증가하였다. 섬유의 인장력으로 공시체의 연성이 증가하여 최대응력 시의 축변형률이 시멘트비가 2%인 경우 섬유비에 따라 최대 7% 정도 증가하였다. 시멘트비가 2%인 혼합토에 1%의 섬유 보강으로 인한 효과를 마찰각의 증가와 점착력의 증가로 분리하여 해석하였으며, 마찰각의 증가로 해석한 경우 섬유로 전달되는 응력은 수직응력의 8% 정도로 계산되었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.547-560
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• 2023

최근 국내외에서 기계학습 기법으로 TBM 굴진 데이터와 지반데이터를 분석하는 지반 분류예측 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들 중 의사결정트리 기반 랜덤포레스트 모델을 3곳의 이수식 TBM 현장에서 획득한 기계 데이터와 지반 데이터에 적용하여 일축압축강도에 대한 다중 분류예측 연구를 하였다. 일축압축강도의 다중 분류 예측을 위해서 학습과 테스트 데이터를 7:3으로 분할하였으며, 최적의 파라미터를 선정을 위해서 분할 교차검증을 포함하는 그리드 서치를 활용하였다. 의사 결정 트리를 기반으로 한 랜덤 포레스트를 사용하여 일축압축강도 분류 학습을 수행한 결과, 다중 분류 예측 모델의 정확도는 학습 세트와 테스트 세트에서 각각 0.983 및 0.982로 모두 높게 나타났다. 다만, 클래스 간 데이터 분포의 불균형으로 인하여 클래스 4에서는 재현율이 낮게 평가되었다. 다양한 현장에서 획득한 일축압축강도의 측정 데이터양을 늘리는 연구가 필요한 것으로 판단된다.