• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.304-317
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• 2009

대부분의 결정질 암석은 압축강도에 비해 인장강도가 현저하게 낮으므로 근본적으로는 인장에 의한 취성파괴의 형태를 나타낸다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 과지압을 받는 심부터널 주변 암반의 취성파괴 특성을 파악하기 위하여 국내 대표 암종인 흑운모 화강암과 화강암질 편마암의 대심도 암석시료에 대한 손상제어시험을 수행하고, 이로부터 점착력과 마찰각의 변화특성을 파악하였다. 또한 그 결과를 이용하여 CWFS 모델을 구성하고, 이 모델을 지하심부에 굴착되는 터널에 적용하여 터널주변 암반에 발생하는 취성파괴 양상 및 파괴가능 심도를 M-C 모델 결과와 비교 및 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권2호
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• pp.167-181
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• 2020

본 연구에서는 단층핵의 각력(≥4.75 mm) 함량에 따라 각각 5 wt.% (Case-I), 10 wt.% (Case-II) 및 15 wt.%(Case-III) 단위로 전단강도(최대 전단강도)에 대한 모집단을 분류한 후, 각 Case에 대한 분산분석(ANOVA, analysis of variance)과 다중비교분석(multiple comparison analysis)을 수행하였다. 각 수직응력(54 kPa, 108 kPa, 162 kPa)에서 모집단별로 전단강도의 평균과 표준편차를 계산하고, 전단강도의 분산에 통계적으로 유사한 영향을 미치는 각력 함량을 그룹화함으로써 각력 함량과 전단강도 사이의 관계를 정량적으로 분류하였다. 분석 결과, 전단강도는 각력 함량을 15 wt.% 단위로 범주화한 Case-III에서 집단 1(각력 함량 0~15 wt.%)과 집단 2,3(각력 함량 15~30 wt.%와 30 wt.% 이상)으로 명확하게 분류되었다. Case-III의 각력 함량 15 wt.%에서 분류 기준이 되는 전단강도를 산정한 결과, 수직응력별(54 kPa, 108 kPa, 162 kPa)로 각각 43.6 kPa, 77.6 kPa, 118.6 kPa로 산정되었다. 이 결과를 바탕으로 점착력과 내부마찰각의 분포 범위를 산정한 결과, 점착력의 분포 범위는 각력 함량 15 wt.% 이하에서 0~43.6 kPa, 15 wt.% 이상에서 0~70.0 kPa이며, 내부마찰각의 분포 범위는 각력 함량 15 wt.% 이하에서 0~45.7°, 15 wt.% 이상에서 16.7~57.5°로 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.71-77
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• 2008

본 연구에서는 CPT 결과인 콘관입저항치 $q_c$값을 이용하여 말뚝의 극한수평단위지지력을 산정법을 제안하고자 한다. 이는 기존의 지반물성평가를 이용하여 평가되어 오던 간접적인 방법과 비교하여, 현장측정치의 직접적 적용을 위한 극한수평단위지지력 산정법 개발을 목표로 하고 있다. 점착력이 없는 사질토 지반을 대상으로 측정된 콘관입저항치 $q_c$값은 사질토지반에서 중요한 요소인 상대밀도, 연직응력, 수평응력에 대한 함수로 표현되며, 이는 기존에 제안되어온 극한수평지지력의 산정에 고려되는 요소들과 유사하다. 이러한 역학적 유사성을 바탕으로 CPT결과를 이용한 극한수평단위지지력 산정식을 제안하였다. 이는 점착력이 없는 사질토에 대상으로 하고 있으며, 그에 대한 해석을 위해 해석대상지반을 대상으로 제안된 산정식의 신뢰성을 확보하였다 극한수평단위지지력의 측정값과 예측값에 따른 비교에 대해 표준편차는 0.279를 보였으며, COV는 0.272의 값을 보여 측정된 극한수평단위지지력과 대체적으로 유사한 결과를 보였으며, 전반적으로 제안식에 의해 예측된 극한수평단위지지력이 실내모형실험을 통한 측정값에 근접함을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.65-73
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• 2008

현재 일본에서는 사면 안정 문제에 있어서 파괴면상의 전단강도는 일반적으로 점착력의 경험적 예측에 기초를 두고 있으며, 그 점착력은 표토상부에서 가정한 활동 면까지 흙두께에 비례한다고 가정한다. 이 예측법은 안정해석 결과가 설계자에 의한 영향을 받지 않는다는 점이 이점이나, 이론적인 배경이 부족하고, 파괴면 상의 흙두께가 매우 두꺼운 경우에는 점착력이 과다평가되어 역으로 때때로 그로 인한 전단저항각이 과소평가되지기도 한다. 본 연구에서는 2007년 효고현의 자연사면 파괴사례를 대상으로 파괴면상의 현장전단응력의 효과를 고려한 일련의 직접전단시험을 실시하여 주의 깊게 조사하였다. 그 결과, 초기전단음력을 고려한 시험으로부터 구한 전단강도가 사면파괴의 역해석에 적용되었을 때의 안전률이 현장상황과 부합하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.99-106
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• 2006

본 연구는 액상화에 대한 고로 수쇄슬래그의 잠재수경성의 영향을 명확히 조사하기 위해 고로 수쇄슬래그를 고온알칼리 수(수산화칼슘 첨가, pH=12, 수온 약 $80^{\circ}C$)로 양생한 후에 반복 및 정적 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축시험을 통해 얻어진 결과는 일본의 표준사인 Toyoura sand와 천연사인 Genkai sand의 결과와 비교하였다. 시험결과 고로수쇄슬래그의 액상화 강도는 양생기간의 증가와 더불어 잠재수경성에 의한 경화에 의해 증가함을 알았다. 또한, 담수조건에서 189일간 양생한 상대밀도 50%및 80%의 고로 수쇄슬래그에서 잠재수경성의 발현에 의해 점착력이 나타난다. 더욱이 경화과정에 있어서 고로 수쇄슬래그의 액상화 강도는 반복전단횟수 n=20회에서의 반복응력비 $R_{20}$과 점착력 $C_{d}$사이에 선형 관계가 관찰되었다. 또한, 고온 알칼리 수로 양생된 고로 수쇄슬래그에 대한 액상화 강도는 점착력이나 일축압축강도에 의해 예측이 가능함을 알았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.863-872
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• 2008

본 연구에서는 환형수조를 이용한 일련의 퇴적실험을 수행하여, 염수조건(32 %o)에서의 고령토 퇴적물의 퇴적특성 산정 및 퇴적특성에 미치는 초기농도의 영향을 분석 검토하였다. 바닥전단응력을 변화시키면서 각기 다른 3가지 초기농도조건(1000, 5000, 15000 ppm)에서 총 37회의 퇴적실험이 수행되었으며, 퇴적실험 결과로부터 염수조건에서 고령토 퇴적물의 최소전단응력(또는 퇴적한계전단응력; ${\tau}_{bmin}$)과 퇴적률 매개변수들(${\sigma}_1,\;({\tau}^*_b-1)_{50},\;{\sigma}_2,\;t_{50}$)의 정량적 산정 및 초기농도와 염도의 영향에 대한 정성적 분석이 수행되었다. 그 결과, ${\tau}_{bmin},\;{\sigma}_1$ 및 $({\tau}^*_b-1)_{50}$은 각각 0.147, 0.74, $0.65N/m^2$로 산정되었으며, 과거 타 연구결과와의 비교 검토를 통하여 본 실험에서 도출된 결과의 타당성이 입증되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.25-32
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• 2018

본 논문은 암반에 형성되어 있는 불연속면이 지진 또는 발파에 의해 유발되어 암반을 통해 전달되는 동적 전단응력파에 미치는 영향에 대해서 수치해석적 매개변수 연구를 통해 조사하고 그 결과를 제시하는 것이다. 수치해석적 매개변수 연구를 수행하기 위해서 먼저 이론적 해를 얻을 수 있는 조건에 대해서 타당성해석을 수행하고 그 결과를 이론해와 비교한 후 암반조건 및 불연속면 조건을 달리한 경우에 대해서 매개변수해석을 수행하였다. 암반조건으로는 암반 초기 현장응력 상태가 고려되었으며 불연속면조건으로서는 불연속면의 전단강도 정수인 마찰각과 점착력이 고려되었다. 또한 불연속면의 경사각 또한 매개변수로서 고려되었다. 이와 같은 다양한 조건의 매개변수연구를 통해 전단응력파의 변화를 파악한 결과, 매질을 통해 전달되는 동적 전단응력파는 암반의 초기 현장응력조건 뿐만 아니라 불연속면의 전단강도 및 경사각 조건에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이를 통해 지진 또는 발파유발 동적하중이 절리형성 암반지층이나 서로 다른 지층으로 이루어진 토사지층을 통과할 때, 지층의 초기응력 상태와 더불어 불연속면 또는 지층경계면의 특성 등을 반드시 고려하여 주변시설물 및 구조물에 대한 동적영향을 파악해야 할 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.61-70
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• 2011

본 연구에서는 아스팔트 콘크리트의 전단 물성을 고려한 영구변형 예측 모델을 개발하였다. 아스팔트 콘크리트의 전단 물성과 영구변형과의 상관성을 고찰하기 위해서 세 가지 종류의 아스팔트 콘크리트에 대해서 반복재하삼축압축(RLTC) 시험 및 삼축압축강도 시험과 간접인장강도 시험을 다양한 하중과 온도 조건에서 시행하였다. 주어진 아스팔트 콘크리트에 대하여 온도가 증가함에 따라 점착력은 감소하였으나 온도가 $40^{\circ}C$ 이상인 경우 마찰각은 온도 변화에 민감하지 않은 거동을 나타내었다. 축차응력, 구속압, 온도 및 하중 주파수가 영구변형에 미치는 영향이 크다는 것을 관측할 수 있었다. 이러한 실내 시험 결과로 부터 아스팔트 콘크리트의 전단물성과 하중재하시간에 기초한 영구변형 모델을 개발하였다. 또한 일반적인 포장 단면에서 실시한 포장가속시험 결과를 이용해서 영구변형 모델을 보정하였다. 본 연구에서 제안한 영구변형 모델을 이용하여 다양한 온도와 하중조건에서 아스팔트 콘크리트의 영구변형을 예측할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.27-34
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• 2009

본 연구에서는 토목섬유가 층상으로 보강된 슬래그 재료의 전단강도와 변형특성을 다루었다. PET mat와 같은 토목섬유에 의한 보강이 슬래그의 전단강도와 변형특성에 미치는 영향을 조사 및 분석하기 위해 압밀배수 조건 하에서의 대형삼축압축시험을 수행하였다. 연구에 사용된 슬래그 재료는 현장에서 사용되는 재료와 동일한 재료로서 scale effect로 인한 문제점은 없었다. 토목섬유로 보강된 슬래그의 응력-변형율 거동은 무보강시 보다 다일러턴시의 양이 작고, 축변형율 증가시 항복 이후에도 축차응력이 증가하는 변형율경화(strain hardening) 거동을 나타내었다. 토목섬유로 보강된 슬래그 재료의 겉보기 점착력과 내부마찰각 등의 강도정수는 보강되지 않은 경우의 값보다 1.2-1.4배 정도 크고, 구속압 수준이 클수록 커지는 것으로 나타났다. 따라서 슬래그를 사용한 제방의 설계나 시공시 슬래그 재료에 토목섬유를 층상으로 보강하여 사용할 경우에는 강도증가 효과에 의해 안전율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.237-250
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• 2015

지진 시에 지하구조물은 지상구조물보다 더욱 안전한 것으로 간주되어 왔으나, 1995년 고베지진 시 발생한 지하철터널의 피해 이후 지하구조물의 피해 사례가 점점 증가하고 있다. 본 논문에서는 풍화토로 되메움한 개착식 터널과 주변 지반의 지진 시 거동을 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 지반의 측면 경계조건, 인장강도, 최대지진가속도에 따른 개착식 터널과 주변 지반의 변위 및 터널 라이닝에 작용하는 응력을 예측하였다. 지반의 측면 경계조건(자유장 경계조건과 일반 경계조건)과 주변 지반의 인장강도의 변화에 따라 계산된 변위와 응력은 상당한 차이를 나타냈다. 좌우경계조건이 자유장 조건인 경우에는 지반의 잔류변형이 거의 발생하지 않았으나, 구속된 일반 조건인 경우에는 지진으로 인한 주변 및 기초 지반의 융기로 인한 잔류변형이 크게 발생하였다. 하지만 주변 및 기초 지반의 인장강도를 점착력의 100%로 가정하였을 경우 개착식 터널은 측면 경계조건이나 입력된 최대가속도에 관계없이 잔류변위는 1 cm 이내로 무시할 수준이다. 뿐만 아니라, 최대변위 발생 시 및 최종 단계에서 터널 라이닝에서 발생하는 응력은 모두 허용응력 이내이므로 안전한 것으로 판단된다. 동적 수치해석에서는 주변 지리적 조건을 고려하여 적절한 경계조건을 설정하고 인장강도와 같은 지반의 물성치를 정확하게 구하는 것이 매우 중요한 것으로 판단된다.