• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.63-69
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• 2016

본 논문은 삼축압축시험(CD)과 개선된 직접전단시험 결과 얻어진 불포화토의 전단특성을 비교분석하여 새로이 개선된 직접전단시험장비의 실용성을 검증하였다. 2010년 경기도 양평군 토석류 발생사면에서 채취한 시료를 대상으로 불포화토 상태의 전단강도실험을 수행하였다. 다른 두 종류의 실험방법에서 낮은 모관흡수력이 작용하는 경우는 전단강도와 선형적인 관계를 나타내며, 모관흡수력의 증가함에 따라 불포화토의 겉보기 점착력 역시 선형적으로 증가하였다. 다른 두 실험장비에 의한 결과를 비교한 결과, 산정된 불포화토의 강도정수($c^{\prime}$, ${\phi}^b$)는 전단 상자의 구속효과가 있는 개선된 직접전단시험에서 다소 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.17-25
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• 2005

벤더엘리먼트 시험은 시험시편의 전단파속도를 직접 측정함으로써 최대전단탄성계수를 평가하기 위한 시험법으로, 다양한 실내시험장비에 간단히 부착되어 다양한 시험조건에서 시편의 최대전단탄성계수를 평가할 수 있는 유용한 시험기법으로 현재 널리 이용되고 있는 추세다. 본 연구에서는 포화가 가능하도록 개조된 Stokoe식 공진주/비틂전단 시험장비에 벤더엘리먼트 시험장비를 부착하여 동일한 시험시편에 대하여 다양한 조건에서 벤더엘리먼트 시험, 공진주 시험, 비틂전단 시험의 세 가지 시험을 동시에 수행함으로써 각 시험법에 의하여 평가되는 최대전단탄성계수를 비교하였으며, 벤더엘리먼트 시험기법을 검증해보고자 하였다. 또한 포화조건에서 Biot의 이론을 적용하여 각 시험기법의 하중주파수를 고려함으로써 보다 타당한 비교를 수행할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.565-578
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• 2019

황등 화강암, Berea 사암, 정선 대리암, 홍천 편마암, 풍암 셰일 및 음성 사질 셰일의 여섯 종류의 암석에 대하여 직접전단시험, 기울임시험 그리고 당김시험을 이용하여 기본마찰각을 측정하고, 암종에 따른 기본마찰각의 특성, 시험방법의 정확성을 비교, 검토하여 기본마찰각 측정에 가장 정확하고 효율적인 시험방법을 제시하였다. 기본마찰각은 직접전단시험을 이용하면 정확하게 측정되지만, 비싼 장비와 복잡한 시험절차가 필요하다. 국제암반역학회에서 표준시험법으로 제안한 기울임시험은 직접전단시험에서 측정된 기본마찰각과 유사한 값을 제시하나, 동일한 암석으로 제작된 3개의 시료에서 측정된 기본마찰각은 최대 7° 이상의 오차를 보이고, 1개의 시료에서 5회 측정된 미끄러짐 각 또한 시료에 따라서 증가하거나, 감소하거나, 유사한 값을 보이는 등 일정한 패턴을 보이지 않고 변할 뿐만 아니라, 편마암에서는 최대 12°의 오차를 보여 시험의 신뢰성에 상당한 의문이 든다. 간단한 시험장비와 비교적 낮은 수직응력하에서 실시되는 당김시험은 직접전단시험에서 구한 기본마찰각과 매우 유사한 값을 제공하고, 측정된 값들이 일관성을 보이고 시험절차 또한 매우 간단하여 기본마찰각 측정에 가장 유용한 시험 방법으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.19-29
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• 2023

본 연구에는 지반-그라우트 인터페이스 거동을 평가하기 위한 직접전단시험 장비를 제작하였으며, 제작된 시험 장비를 통해 풍화토, 풍화토-그라우트 두 종류의 시료에 대해 직접전단시험을 수행하였다. 전단응력-슬립 곡선 평가 결과 풍화토-그라우트의 잔류 전단 강도는 단일 풍화토의 잔류 전단 강도와 유사한 값을 나타냈으며, 풍화토-그라우트 인터페이스의 한계 상태 거동은 풍화토에 의해 결정된다는 것을 확인했다. 그러나, 최대 전단 강도의 경우 풍화토-그라우트 인터페이스에서 매우 크게 증가하는 것으로 나타났다. 최대 전단 강도의 증가율은 느슨한 지반에서 더 크게 발생하는 것으로 나타났으며, 이는 풍화토 입자와 그라우트 입자가 섞여 있는 인터페이스 레이어의 두께가 증가했기 때문으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.147-157
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• 2003

사면이나 터널과 같은 암반 구조물의 안정성에 영향을 미치는 절리면은 크게 절리면의 상태(돌기 강도, 충전재, 돌기 경사)와 주위 암반에 의해 구속되는 경계조건에 따라 지배된다. 본 연구에서는 암반 구조물에 작용하는 경계조건 과 절리상태에 따른 전단특성을 규명하기 위하여 PID 알고리즘에 의해 서보제어가 되는 절리면 전단시험 장비를 개발하였다. 그리고 돌기 경사가 일정한 톱니형 형상의 절리면에 대하여 일련의 실험을 수행하여 시험장비의 제어성능을 확인하고 사면이나 터널과 같이 경계조건이 다른 암반구조물에서는 전단강도 평가기법을 달리하여야 함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권1호
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• pp.10-28
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• 2023

고준위방사성폐기물 처분장의 장기 안정성을 확보하기 위해서 암반 불연속면의 장기적인 전단 거동을 분석하고 그 안정성을 평가해야 한다. 암반 불연속면의 장기 전단 거동은 크리프 모델, RSF 모델로 모사될 수 있고, 전단 크리프 시험, 속도 단계 시험, 슬라이드-홀드-슬라이드 시험을 통해 모델에 필요한 파라미터를 결정하거나 여러 조건에서 전단 거동을 분석하는 실험을 수행할 수 있다. 기존 연구에 따르면 전단 실험을 위하여 직접전단시험기, 삼축압축시험기, 이축전단시험기가 주로 이용되었으며 현지 암반의 열-수리-역학적인 조건을 재현하기 위해 다양하게 개선된 장비가 이용되었고 그에 따라 다양한 양상의 전단 거동이 관찰되었다. 그러므로 국내 고준위방사성폐기물 처분장을 설계하기 위해서 처분장 부지의 암종, 열-수리-역학적 조건, 광물의 변성, 그리고 전단 저항의 회복 등을 고려하여 암반 불연속면의 장기 거동을 검토해야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권7호
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• pp.19-29
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• 2013

동토지역에서 지반의 역학적인 특징은 기존 토질역학이론과 다르기 때문에 동토지반 내 응력분포와 파괴조건을 묘사하기 위하여 기존 토질역학을 동토에 적용하는 것은 효과적이지 못하거나 적합하지 않다고 할 수 있다. 따라서, 동토지역에서 구조물의 설계 및 시공을 위해서는 동토역학에 관한 기술 자료의 수집 및 분석, 그리고 체계적이고 전문화된 연구가 필수적으로 요구된다. 극한지에서 나타나는 영구동토지역은 계절에 따라 활동층이 동결 융해를 반복하게 되며, 이에 따라 구조물에 영향을 끼치는 하중조건 또한 변화된다. 특히, 동토의 역학적인 성질들은 온도, 함수비, 입도분포, 상대밀도, 하중을 가하는 속도에 따라 민감하게 반응하기 때문에 동토지역 구조물 설계 및 시공에 있어 다양한 조건에 따른 동토의 역학적인 특징들을 신뢰성 있게 분석할 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 동토의 전단강도 특성을 분석하기 위하여 영하 30도에서 작동 가능한 직접전단시험장비와 대형 냉동 챔버를 활용하였으며, 동결온도, 수직응력, 함수비 및 상대밀도를 달리하여 화강풍화토의 전단강도 특성을 분석하였다. 본 연구에 따르면 수직응력, 함수비 및 상대밀도는 동결온도 조건하에서 화강풍화토의 전단강도 특성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.335-342
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• 2003

엄밀한 변형해석을 위해서는 전체변형률 범위에서 신뢰성 있는 변형특성 평가가 가능한 현장시험 기법이 개발되어야 한다. 공내재하시험은 현장지반의 변형률 크기에 따른 전단탄성계수를 직접 평가할 수 있는 유일한 시험기법이다. 본 연구에서는 $10^{-5}$% ∼20%의 전체변형률 범위에 대하여 적용 가능한 공동변형 측정방법을 고안하였다. 개발된 장비의 순응성 검증을 위하여 검증토조에 대한 시험과 현장시험을 수행하였다. 개발된 장비는 $5\times 10^{-2}$% 이상의 변형률 범위에서 신뢰성 있는 전단탄성계수 측정이 가능하였다. 미소한 공동변형을 측정하는데 발생하는 주요 오차의 원인은 공동변형 측정 시스템 자체보다는 측정봉과 멤브레인 사이에서 역재하-재재하 과정에 발생하는 마찰인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3C호
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• pp.179-186
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• 2008

프레셔미터 시험은 지중 내 설치된 프루브를 통해 지반에 압력을 가하여 지반의 변형특성을 평가하는 시험 방법으로, 주로 경험적인 상관관계를 통하여 지반의 변형계수를 평가하는 여타의 현장 시험방법들과 달리 하중에 따른 변위 곡선에 기초하여 지반의 변형특성을 직접적으로 평가할 수 있는 시험 방법이다. 그러나, 자가 굴착 방식을 사용하더라도 시험체의 관입에 따른 교란이 발생하기 때문에 초기 재하 시험곡선으로부터 지반의 변형특성을 평가하는 것은 부적절할 수 있으며, 이에 대한 대안으로 하중 제하-재재하 곡선을 이용하는 방법 등이 제안되어 사용되고 있다. 그러나, 공내 재하 압력 및 공벽의 변위 측정 시에 발생하는 데이터의 분산과 계측 장비의 해상도 문제로 인하여 하중 제하-재재하 곡선으로부터 최대 전단탄성계수와 같은 미소 변형 영역에서의 변형 특성을 평가하기에는 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 하중 재재하 곡선의 회귀분석 및 이를 바탕으로 한 외삽법을 사용하여 미소 변형 영역에서 지반의 최대 전단탄성계수를 직접적으로 평가할 수 있는 해석 방법을 제안하였다. 또한, 하중 재재하 시 원지반에 비하여 증가하는 응력 수준을 초기 응력 수준에 맞도록 고려할 수 있는 방법을 함께 제안하고 있다. 대형 압력 토조를 이용하여 다양한 상대밀도 및 응력 조건을 가지는 모래 지반을 조성한 뒤, 프레셔미터 시험 및 벤더 엘리먼트 시험을 수행하였고, 제안된 해석 방법의 적절성을 기존의 경험식들 및 벤더 엘리먼트 시험에서 얻어진 값들과 비교, 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.23-32
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• 2010

흙채움 마대는 현장의 재료를 사용하여 간편하게 사면 및 제방의 복구나 보강에 사용되고 있다. 이런 흙채움 마대의 전단저항력을 증가시키기 위해 흙채움 마대 상 하면에 벨크로(Velcro)를 부착한 흙채움 마대가 개발되었으며, 벨크로를 부착한 흙채움 마대의 역학적 특성을 분석하기 위해 대형직접전단실험과 원호파괴를 가정한 실내모형실험이 수행되었다. 실제 벨크로가 부착된 마대를 이용해 사면을 설계하기 위해 흙-토목섬유 요소실험을 실시하여 강도정수를 파악하였다. 그리고 사면형성 시 벨크로와 흙채움 마대가 혼재하고 있기 때문에 정확한 파괴면을 알 수 없다. 따라서 실내모형실험을 통해 내적파괴에 대한 거동을 분석하고, 역해석을 통해 설계강도정수를 제안하였다. 흙-토목섬유의 요소실험결과, 벨크로의 부착으로 인해 흙채움 마대 상호간의 전단저항 정수인 내부마찰각과 점착력의 증가가 나타났으며, 특히 내부마찰각보다는 점착력의 뚜렷한 증가가 나타난 것으로 분석되었다. 또한, 실내모형실험 결과, 지지력이 20%이상 증가해 대형장비의 주행성 증가와 시공속도의 증대를 가져올 것으로 판단된다.