• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.462-470
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• 2012

일반화된 Hoek-Brown 암반파괴조건식을 Mohr-Coulomb 파괴조건에 기초한 암반구조물 해석법에 적용시키기 위해서는 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하는 과정이 필요하다. Balmer(1952)이론에 기초한 기존의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산식은 최소주응력 ${\sigma}_3$의 함수로 표시되므로 등가 강도정수의 정수압 의존성 및 응력경로 의존성을 이해하는 데 적합지 않다. 이 연구에서는 응력불변량을 이용하여 일반화된 Hoek-Brown식의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산하는 방법을 제시하여 기존의 방법이 갖는 단점을 극복하였다. 제시된 방법을 이용한 예제 해석을 통해 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 의존특성 및 파괴곡면의 팔면체 단면에서 Lode각의 의존성을 고찰하였다. 접선 순간마찰각은 삼축신장 응력조건에서 가장 크며, 접선 순간점착력은 삼축압축 응력조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 및 Lode각 의존성은 GSI 값이 큰 양호한 암반에서 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.219-227
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• 2013

Mohr-Coulomb 파괴조건식은 암반구조물의 설계에 활발히 이용되고 있지만 암석의 비선형 강도특성과 중간주응력이 강도에 미치는 영향을 고려할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 Hoek-Brown 파괴조건식이 제안되었으며 최근 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 여러 3-D 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 아직까지도 많은 암반공학적 설계과정에서 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 이용하여 암반의 파괴 가능성이 평가되고 있고 대부분의 현장 기술자들도 내부마찰각과 점착력으로 암반의 강도특성을 이해하는데 익숙하다. 그러므로 Mohr-Coulomb 파괴조건식에 비해 개선된 비선형 혹은 3-D 파괴조건식의 접선마찰각 및 접선점착력이 구해지면 기존의 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 활용하는 틀 안에서 개선된 파괴조건식들의 장점을 이용하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 접선마찰각과 접선점착력을 응력불변량으로 표시하는 방법을 제시하고 이를 일반화된 Hoek-Brown 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 3-D로 확장시킨 HB-WW 파괴조건식에 적용하였다. 또한 파괴조건식의 중간주응력 의존성을 3차원 주응력 공간에서 기하학적으로 해석하는 새로운 접근법을 제안하였다. 제안된 방법의 실행 사례를 통해 HB-WW 파괴함수의 접선마찰각과 접선점착력은 2-D 파괴함수의 경우와 달리 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받음을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.473-482
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• 2008

본 연구의 목적은 최근 끝막이 공사가 완료된 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 분석하는 것이다. 침식실험은 국내 최초로 제작되고 그 타당성이 검증된 전북대 환형수조를 이용하여 각기 다른 밀도를 갖는 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력 및 침식률계수가 정량적으로 산정되었다. 한편, 일반적으로 점착성 퇴적물의 침식특성은 퇴적물의 물리.화학적 기본특성에 따라 크게 변화하므로, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 이러한 특성 또한 조사되었으며, 이와 연계하여 침식특성이 해석되었다. 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 경우에, 저면밀도 $1.17{\sim}1.34g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력은 $0.26{\sim}0.52N/m^2$로 로그함수적으로 증가하였으며, 침식률계수는 $14.28{\sim}6.02mg/cm^2\;hr$ 범위로 지수함수적으로 감소하였다. 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 또한 비교/분석되었으며, 그 값은 정량적으로 지역마다 크게 다른 것으로 나타났다. 특히 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력은 군산해역 퇴적물보다는 크며, 시화호 퇴적물과는 유사한 것으로 나타났으며, 반면에 새만금 인공호 퇴적물의 침식률계수는 군산해역 퇴적물보다는 작은 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.172-183
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• 2019

Hoek et al.(2002)이 개발한 일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴기준식은 암반의 파괴응력 조건을 정의하는 비선형 함수이다. 관련 강도정수들은 GSI 지수값을 이용하여 체계적으로 결정된다. GSI 지수는 현장 암반의 상태를 정량화한 수치이므로 GHB 파괴기준식은 현장의 암반조건을 파괴기준식에 반영할 수 있는 실용적인 암반파괴함수이다. 대부분의 암반공학 기술자들이 선형 Mohr-Coulomb 파괴기준식에 익숙하며, 다수의 암반공학 소프트웨어들이 Mohr-Coulomb 식을 채택하고 있음을 고려하여 등가마찰각과 등가점착력 계산식이 GHB 파괴기준식 발표와 함께 제시되었다. 그러나 이 목적으로 제시된 등 가마찰각 및 등가점착력 계산식은 선형 최적화가 수행되는 최소주응력 범위의 하한 값을 암반의 인장강도로 고정시키고 있다. 따라서 해석영역에 인장응력이 분포하지 않은 경우 Hoek et al.(2002)의 제안식을 이용한 등가마찰각 및 등가점착력 산정결과는 정확성이 떨어질 수 있다. 이러한 기존 등가마찰각 및 등가점착력 산정수식의 단점을 극복하기 위하여 이 연구에서는 임의의 최소주응력 구간에 대해서도 최적 등가마찰각과 등가점착력을 계산할 수 있는 해석적 수식을 유도하고 결과식의 정확성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.909-914
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• 2008

미세-점착성 퇴적물로 구성되는 퇴적저면의 침식특성을 해석하기 위해, 고령토 퇴적저면에 대한 침식실험이 환형수조를 이용하여 수행되었다. 현재, 퇴적저면의 침식특성 연구에 대한 국내사례는 전무한 실정으로, 본 연구는 퇴적저면에 대한 침식실험 방법 및 결과의 타당성 검증을 목적으로 한다. 이를 위하여, 본 연구에서는 압밀시간 조건에 따라 4가지의 서로 다른 퇴적저면이 조성되었고, 각 저면별로 저면깊이에 따른 저면밀도의 변화가 우선적으로 정밀 측정되었다. 각 퇴적저면별 침식실험으로부터는, 바닥전단응력(${\tau}_b$)의 변화에 따른 저면 침식깊이(즉, 수층 부유사 농도)의 변화 측정을 통하여, 저면깊이에 따른 저면전단강도(즉, 침식한계전단응력, ${\tau}_S$)의 변화 값들이 정량적으로 분석되었으며, 최종적으로 잉여전단응력(${\tau}_b-{\tau}_S$)과 침식률 간의 관계식이 산정되었다. 퇴적저면 침식특성에 관한 과거 해외 연구 결과와의 비교 검토를 통하여, 본 연구에서 사용 혹은 적용된 실험장치, 실험 방법 및 실험결과가 타당성이 있음이 확인되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.27-37
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• 2003

본 연구에서는 삼축 조건하에서 지오셀-흙 복합체의 응력-변형 거동과 지오셀에 의한 강도증가를 고찰하였다. 연구를 위하여 직경 50mm, 높이 100mm인 시료 중앙에 직경 50mm, 높이는 각각 35, 50, 70mm인 연성의 모형셀을 넣고 3개의 밀도 변화에 따른 일련의 삼축시험을 수행하였다. 시험결과 지오셀의 구속은 모래의 등가점착력을 유발시키는 것으로 나타났으나 점착력은 지오셀 재료의 특성에 관계되는 것으로 나타났다. 기존의 지반보강재에 의한 강도증가가 등가점착력의 유발만 나타난 것과는 달리 본 연구에서 사용된 탄성의 고무지오셀 재료는 등가점착력의 유발뿐만 아니라 내부마찰각도 증가시키는 것으로 나타났다. 지오셀-모래 복합재의 강도를 쌍곡선 모델에 적용시킨 결과 지오셀 복합재료의 거동이 일반 흙과는 거동이 다르므로 적용된 설계하중 범위에서의 첨두강도 결정이 거동을 묘사하는데 중요한 것으로 인식되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.581-585
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• 2007

본 연구는 시화호 표층에 분포하는 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 산정하고 산정된 침식특성의 지엽적 변화 및 타 지역 침식특성 결과와의 비교/분석을 통한 공간적 변화 해석을 목적으로 환형수조를 이용한 침식 실험을 수행하였다. 또한 퇴적물 자체의 물리 화학적 특성 및 해수 특성이 침식특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 시화호 점착성 퇴적물에 대한 물리 화학적 특성 및 해수 특성에 대한 분석이 수행되었다. 침식실험은 균일저면 조건에서 3개 지점에 대해 지점별로 $5{\sim}7$회씩 총 17회의 실험이 수행되었으며, 본 연구를 통하여 도출되어지는 시화호 점착성 퇴적물의 침식특성 매개변수들은 시화호 해역에서의 수층 탁도 분포 및 세굴/퇴적량 산정 등을 위한 수치모형실험 시에 기초 입력 자료로 크게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권2호
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• pp.119-128
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• 2005

미세-점착성 퇴적물의 침식률 산정을 목적으로 국내 최초로 환형수조가 제작되었으며, 수조의 성능, 실험 방법 및 결과 등에 대한 타당성 검증을 목적으로 고령토를 이용한 침식실험이 수행되었다. 각기 다른 밀도를 갖는 균일저면 조건하에서 총 4회의 실험이 수행되었으며, 이 결과로부터 점착성 퇴적물의 침식한계 전단응력과 침식률 계수가 산정되었다. 기존의 타 연구결과와의 비교$\cdot$검토를 통하여, 본 연구에서 특수 제작된 환형수조는 성능상에 문제가 없음이 간접적으로 확인되었으며, 균일저면의 제작과정을 포함하는 침식실험 방법 및 실험 결과의 타당성이 입증되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.159-165
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• 2012

본 연구에서는 환형수조를 이용한 일련의 퇴적실험을 수행하여, 국내 최초로 자연 점착성 퇴적물 시료에 대한 퇴적 매개변수가 정량적으로 산정되었다. 퇴적실험을 위해 광양만이 대표 해역으로 선정되어 시료가 채취되었으며, 퇴적실험은 초기농도가 동일한 조건에서 바닥전단응력의 크기만을 변화시키면서 총 18회의 실험이 수행되었다. 퇴적실험결과, 광양만 갯벌 점착성 퇴적물의 최소전단응력 ${\tau}_{bmin}$과 퇴적률 매개변수들 ${\sigma}_1$, $({\tau}_b^*-1)_{50}$은 각각 $0.11N/m^2$, 0.68, 0.85로 산정되었으며, 과거 타 연구결과와의 비교검토를 통하여 본 실험에서 도출된 결과의 타당성이 입증되었다.