• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.199-210
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• 2003

흙이 변형하는 동안 전단지역 내에서 변형국지화가 자주 관찰된다. 사실상, 그 현상은 예외적이라기보다는 전형적으로 보인다. 개념적으로, 행해진 일의 증가가 음인 경우 변형국지화가 쉽게 발생한다. 이러한 현상을 검증하기 위해서, 본 연구에서는 배수상태의 조밀한 흙, 비배수상태의 느슨한 흙, 비배수전단하의 조밀한 흙에서의 공동화, 비균질한 흙, 판상형의 입자로 된 흙에서의 입자배열, 입자 깨짐을 가지는 흙, 그리고 낮은 함수비나 약한 시멘트결합이 된 흙 등 다양한 흙과 다양한 조건에 대하여 조사를 수행하였다. 이러한 경우들의 각각을 독립적으로 시험할 수 있도록 시료를 제작하였고 실험절차를 구상하였다. 실험결과에 의하면, 최고점후 변형연화거동을 가지는 흙은 변형국지화, 전단대형성, 그리고 점진적 파괴가 되기 쉽다. 응력상태, 흙밀도, 흙입자의 고유적인 역학적$.$지형학적인 특성, 저함수비, 그리고 비균질성이 변형국지화를 일으키는데 공헌을 하였다. 국지화가 가능한 모든 경우들을 고려해 볼 때, 실내시험으로부터 한계상태정수를 결정하는 최선의 방법은 배수전단하의 느슨하고 균일한 포화시료를 사용하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.145-154
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• 2003

본 연구에서는 정규압밀점토에서의 피에조 콘 소산시험시 측정된 초기 과잉간극수압을 팔면체 수직응력($\Delta{\sigma}_{oct}$)의 변화에 의해 발생하는 과잉간극수압($\Delta{u}_{oct}$)과 팔면체 전단응력($\Delta{\tau}_{oct},$)의 변화에 의해 발생하는 과잉간극수압($\Delta{u}_{shear}$)으로 구분할 수 있는 방법을 이용하여 초기 과잉간극수압 분포를 가정하고, 연속적인 구형 공동확장 이론과 축대칭 비혼합 선형 압밀이론에 근거한 유한차분법을 사용하여 과잉간극수압의 소산거동을 모사하였다. 이와 같은 방법에 의해 압밀계수를 가정하여 계산된 소산곡선이 실측된 소산곡선과 특정 소산도에서 일치하도록 반복 계산하는 시행착오법을 사용하여 압밀계수를 산정하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법과 기존의 이론해를 루이지애나 주립대학교 모형 토조에서 수행된 소형 피에조 콘의 시험결과에 적용한 결과에 의하면 제안된 방법에 의해 산정된 압밀계수가 다른 이론해보다도 실내시험치와 유사한 것으로 나타났으며, 계측된 소산곡선과도 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.43-53
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• 2003

연약점토에 대한 실내시험으로부터 양호한 토질정수를 구하기 위해서는 시료교란의 영향을 최소화하여야만 한다. 본 연구에서는 시료채취기술 및 시료채취관에 따른 시료교란의 영향을 조사하기 위한 목적으로 낙동강 하구유역에 분포하고 있는 연약점성토를 대상으로 한ㆍ일 공동연구를 실시하였다. 양국의 시료채취기술에 의하여 채취된 시료에 대하여 일축압축시험과 압밀시험을 실시하여 토질정수 및 시료교란도를 비교하였다. 결과적으로, 한국에서 사용되고 있는 수압식 피스톤 샘플러를 사용하더라도 시료채취 전에 일본에서 실시하고 있는 방법대로 슬라임의 제거작업을 면밀히 수행할 경우에 시료의 품질이 명백하게 개선됨을 알 수 있었다. 그리고 0.02%/min의 속도로 수행된 일정변형률(CRS) 압밀시험은 표준압밀시험에 비하여 시험방법의 차이 때문에 압밀정수의 증대 및 낮은 교란도를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권9호
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• pp.67-75
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• 2014

방대한 저장량으로 차세대 에너지원으로 평가받는 메탄가스 하이드레이트는 생산과정에서 유발될 수 있는 문제를 최소화하고 최적의 생산조건을 선정하기 위한 하이드레이트 포함한 다공질 재료의 THM 현상에 대한 프로그램의 개발이 절실하다. 기존의 해석 프로그램들은 국제공동연구를 통하여 프로그램들간의 상호 비교검증을 진행하고 있으나, 예측값의 불일치와 수렴성에 문제가 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 다공질 재료내 메탄 하이드레이트의 해리 현상을 해석할 수 있는 fully coupled THM 유한요소 프로그램을 개발하였다. Methane hydrate, soil, water, 및 methane gas의 질량보존의 법칙, 에너지 보존의 법칙, 그리고 힘평형 방정식으로부터 지배방정식을 유도하였다. 다양한 주변수들의 조합을 통하여 주변수를 변위, 가스 포화도, 유체압, 온도, 하이드레이트 포화도로 선택하였으며, 상변화 전영역에서 해석이 가능하도록 하였다. 하이드레이트의 해리를 예측하는 모델은 kinetic model을 이용하였다. 개발된 THM 유한요소 프로그램을 이용하여 메탄가스 생산에 관한 Masuda의 실내 모형실험 결과와 비교적 분석을 수행하였으며, 해의 수렴성과 안정성을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.255-263
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• 2015

화약발파는 광업 및 토목 분야에서 암반굴착을 위한 도구로 많이 사용되는 유용한 방법이지만 주변 환경에 대해서는 종종 위해 요인으로 작용한다. 발파 설계자는 피해를 방지하고 효율을 높일 수 있는 적정 설계를 도출하기 위해 노력하며, 설계 단계에서는 시험 발파나 수치해석적 방법을 이용하여 설계의 적정성 평가를 하는 것이 일반적이다. 수치해석적 방법에서 발파와 같은 동적 하중과 그에 대한 암반의 응답 거동에 영향을 주는 많은 변수들이 입력 자료로 설정되어야 하지만, 신뢰성 있는 물성을 획득하기 어려운 설계 단계에서 입력자료를 어떻게 설정할 것인가, 결과를 어떻게 해석하고 설계에 반영할 것인가는 여전히 어려운 문제로 남아 있다. 본 논문은 화약발파를 이용하여 터널과 같은 지하공동을 굴착할 때 암석의 역학적 특성과 관련된 입력 변수들이 해석 결과에 미치는 영향 정도를 정량적으로 평가함으로써 입력 자료에 대한 중요도를 이해하고 설정지침에 도움을 제공하기 위한 목적으로 작성되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권4호
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• pp.59-68
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• 1997

터널 등과 같은 지하구조계를 유한요소법 등의 수치적 방법으로 해석할 경우 인위적인 경제에서 파의 반사가 발생하게 되어 실제 결과의 큰 차이를 발생시킨다. 따라서 동역학적 하중을 받는 지하구조계는 실질적인 반무한 구조계로 고려되어야 한다. 특히 지하구조계는 실제 다층구조로 구성되어 있으므로 이러한 다층문제를 고려할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 외부영역 경제적문제로 해석하기 위한 동적 수치기본해를 개발하였다. 주파수영역의 정적인 경우에 대한 엄밀 적분해와 Bessel 함수의 점근식을 이용한 적분을 통해 축대치문제를 2차원 문제로 보다 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. 이와 같이 개발된 동적 수치기본해를 경제 적분 방정식에 적용하여 해석한 결과와 기존 해석결과와의 비교를 통해 그 효율성을 입증하였다. 또한 다층지반내 지하구조물에 대해 지반매체의 각 물성 및 공동의 깊이에 따른 민감도분석을 수해하여 지하구조계의 동적 거동특성 파악의 적용성을 다루었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.31-38
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• 2005

유동성 재료는 자기수평능력을 갖고 있으며, 액체와 같은 물질로 최대단위중량의 95~100 %의 자기 다짐율을 발휘할수 있다. 유동성 재료는 노동력이 적게 들고, 시공속도를 높일수 있으며, 접근이 어려운 장소에도 적용이 가능하면서도 재굴착이 용이한 장점이 있다. 따라서 각종 트렌치, 굴착작업, 지중구조물, 오수 및 유틸리티 관과 지중의 공동충전 등에 이용된다. 본 연구의 목적은 고함수비의 점성토와 폐스티로폼 입자, 안정재 등으로 구성된 유동성 재료의 공학적 특성을 평가하는 것이다. 이를 위하여 일축압축실험, 유동성 시험 및 모형충전성 실험을 실시하였으며 폐기물을 활용한 혼합토는 안정재의 양을 $1.0(kN/m^3){\sim}1.2(kN/m^3)$이상을 사용하면 유동성재료로서 사용가능한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.102-110
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• 2005

익산-장수 고속도로 ○ ○ 공구에 위치한 ○ ○ 터널 저토피 계곡구간에서 시공 중 붕락이 발생하였다. 본 구간은 TSP 탐사 및 시추조사 등을 통해 불연속면이 예측되었으나, 굴착 중 실제 암질이 비교적 양호하고 막장이 안정되어 암반 등급을 상향 변경하여 시공하였다. 그러나 굴착 중 발파와 동시에 붕락이 발생하였으며, 터널 막장 상부 8 m 부분의 붕락과 함께 지상 구간의 침하에 따른 계곡수 및 지하수 유입으로 진행되었다. 붕락구간 복구를 위해 붕락원인 분석, 보강공법의 선정 및 3차원 터널 안정성 해석을 실시하였고, 막장 상부 공동부는 팽창성 경량 콘크리트로 충진 후, 강관다단 그라우팅 공법으로 안정화시키고, 터널 상부 지반 침하부에서는 계곡수로 이설 후, 시멘트밀크 그라우팅 공법에 혼용된 약액 그라우팅 공법으로 지반보강 및 차수를 실시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.75-87
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• 2006

본 논문에서는 과압밀된 점토에서 피에조콘 관입으로 인한 과잉간극수압의 공간적인 분포를 알아내기 위한 대형 토조시험을 실시하고 분석결과를 제시하였다. 시험결과에 의하면 콘 주변의 전단영역에서 과잉간극수압은 콘 표면으로부터 전단영역의 경계까지 직선적으로 증가하며, 소성영역에서는 대수적으로 감소하여 소성영역 경계에서 영으로 접근하였다. 또한 전단영역의 크기는 콘 반경의 2.2-1.5배 정도이며 과압밀비 증가 시 전단영역의 크기는 감소하는 반면 소성영역의 크기는 과압밀비에 상관없이 콘 반경의 약 11배로 일정하였다. 본 연구에서는 변형률 속도와 응력이 방성 효과를 고려하여 MCC(Modified Cam Clay) 모델과 공동확장이론으로부터 피에조콘 위치에서의 과잉간극수압을 예측하였으며, 전단영역에서 ${\Delta}u_{shear}$의 선형증가와 전단 및 소성영역에서 ${\Delta}u_{oct}$의 대수적 감소를 가정하여 과잉간극수압의 공간적 분포를 예측하기 위한 방법을 제시하였다. 이러한 방법으로 예측된 간극수압의 분포는 대형 토조시험에서의 콘 관입시험 결과와 비교를 통해 검증되었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.271-305
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• 2020

열-수리-역학-화학적 복합거동의 영향은 고준위방사성폐기물 심층 처분시스템의 성능평가 및 안전성 평가 측면에서 중요하기 때문에 이를 분석하고 예측하기 위한 해석모델과 수치해석 기법이 필요하다. 하지만, 장기간에 걸쳐 발생하는 열-수리-역학-화학적 복합거동에 관련된 다양한 현상들이 비선형적 거동을 보이고 그 구성방정식들의 상관관계가 명확하지 않기 때문에 이를 정확하게 해석하고 예측할 수 있는 수치모델과 모델링 기법을 개발하는 것은 매우 어렵다. 뿐만 아니라, 개발된 수치모델과 모델링 기법을 검증하기 위해서는 오랜 시간동안 수행되어야 하는 고비용의 실험실 시험과 현장시험이 필요하기 때문에 열-수리-역학-화학적 복합거동 분석과 예측을 위한 수치모델과 모델링 기법의 개발뿐만이 아니라 검증 역시 쉽지 않다. 이러한 문제를 해결하여 효과적인 수치모델 및 해석기법 개발과 실험실 시험 및 현장시험 데이터를 활용한 검증을 수행하기 위해 국제공동연구 DECOVALEX(DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiment) 프로젝트가 1992년부터 시작되었다. 한국의 경우, 한국원자력연구원이 2008년부터 DECOVALEX-2011, DECOVALEX-2015, 그리고 DECOVALEX-2019에 참여하였다. 본 기술 보고에서는 지난 3단계의 DECOVALEX 프로젝트에서 수행된 모든 과제의 주요 내용을 국내 암반 및 지반공학자들에게 소개하였다.