• 지질공학
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• 제25권1호
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• pp.93-102
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• 2015

지반은 동결이 발생함에 따라 물리적 특성이 변화하며, 동결현상에 따른 기초구조물의 안정성 평가는 설계시 중요한 고려사항 중 하나이다. 본 연구에서는 동결 및 전단과정 중 연직응력 변화에 따른 동결토의 전단강도 및 강성을 평가하고자 하였다. 동결토의 강도평가를 위하여 직접전단실험을 수행하였으며, 직접전단실험 중 강성평가를 위한 전단파 측정을 동시에 수행하였다. 실험수행을 위하여, 동결용 직접전단상자를 제작하였으며, 상·하부 전단상자의 벽면에는 전단파 트랜스듀서인 벤더 엘리먼트를 각각 설치하였다. 시료는 주문진사 및 실트, 그리고 증류수를 이용하여 포화도 10%로 혼합하였으며, 상대밀도가 모든 조건에서 동일하게 유지되도록 조성하였다. 조성된 시료는 -5℃까지 동결을 진행시킨 후, 온도를 유지한 상태로 직접전단실험을 수행하였다. 동결 및 전단과정 중 시료에는 다양한 크기의 연직응력이 가해졌으며, 전단과정 중 수평변위에 따른 전단응력 및 수직변위, 그리고 전단파를 측정하였다. 실험결과, 모든 구속조건의 경우에서 동결 혹은 전단과정의 연직응력이 증가함에 따라 전단강도는 증가하였으며, 전단과정의 연직응력만 증가한 경우보다 동결과정의 연직응력도 함께 증가한 경우 전단강도가 더 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 전단파 속도의 변화는 측정위치에 따라 다른 경향을 보였으며, 전단면을 통과하여 측정한 경우 전단파 속도는 전단변형이 진행됨에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구는 동결 및 전단과정 시 구속조건의 효과를 평가한 연구로써, 포화도가 낮은 상태의 동결토의 강도 및 강성에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.169-176
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• 2024

연구목적: 본 논문에서는 직접전단시험에서 시험시편의 규모 때문에 부득이 굵은 입자가 제외되는 문제 때문에 발생되는 전단강도의 차이를 분석하고자 직접전단시험을 실시하는 실험연구를 수행하였다. 연구방법: 최대직경 50mm의 굵은 골재가 포함된 3개의 풍화토를 대상으로 대형직접전단시험을 실시하였다. 또한 굵은 골재가 제외된 최대직경 5mm 시료를 이용하여 소형직접전단시험을 실시하였다. 연구결과: 소형직접전단시험의 경우 큰입자가 포함된 대형직접전단시험의 결과에 비하여 내부마찰각은 약2.3% 작은 값을 도출하여 비교적 큰 차이가 없었다. 점착력에서는 대형직접전단시험에 비하여 소형 직접전단시험이 약 80.3% 작은 값을 도출하여 비교적 큰 차이를 나타내었다. 결론: 대형직접전단시험에서 굵은 입자가 내부마찰각보다는 점착력에 큰 영향을 준 것으로 분석되었다. 따라서, 굵은 입자를 포함한 화강풍화토는 수직응력에 영향을 받지 않는 점착력과 같은 전단강도를 갖고 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 일반적으로 사용되고 있는 굵은 입자를 제외한 소형직접전단시험은 굵은 입자의 효과를 제외함으로서 안전측의 결과를 제공하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.70-70
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• 2016

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 바닥전단응력은 매우 중요하다. 예를 들어, 호안 등 시설물의 허용 소류력을 계산하거나, 하천의 유사량을 예측하는 데 있어서 바닥전단응력이 기준으로 쓰인다. 정상 등류의 경우, 수로 내 수체에 작용하는 중력과 수로 바닥 및 측면에 작용하는 마찰력의 평형을 고려함으로써 바닥전단응력을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 식생을 제외한 아크릴수로에서의 전단판의 움직임을 이용한 바닥전단응력 측정장치를 설계, 교정 및 검증을 실시하였다. 이 전단판은 수체와 바닥면에서 발생하는 마찰력에 의해 변위가 발생하고 이 변위를 바닥전단 응력으로 산정하였다. 직접 측정한 바닥전단응력은 기존에 연구된 두 가지 방법과 비교하여 검증하였다. 비교 검증을 위한 실험은 폭 0.3 m, 길이 10 m인 고속수로에서 Froude수 1이상, Reynolds수 20000이상의 사류이면서 난류인 상태로 실험을 진행하였으며 유속은 PIV을 이용하여 측정하였다. 비교 검증을 위한 첫 번째방법은 Reach-avrage공식을 기초로 manning의 평균 유속 공식을 이용한 바닥전단응력을 산정하는 방법으로 일반적으로 간단한 경험식을 이용하여 바닥 전단응력을 산정하는 방법이다, 두 번째는 Reynolds stress를 산정하는 방법으로 PIV를 통해 흐름방향의 연직프로파일의 유속을 측정 한 후 레이놀즈 분해법에 의해 산정된 난류 강도를 측정하여 Reynolds stress를 산정한 후 Shear stress를 산정하는 방법을 사용하였다. 마지막으로 본 연구에서 가로 0.14 m, 세로 0.14 m의 전단판으로 구성된 바닥전단응력 측정장치를 개발하여 실험을 진행하면서 앞에서 언급한 두가지 방법을 측정하는 동시에 장치를 이용하여 바닥전단응력을 직접측정하여 총 3가지 바닥전단응력을 비교하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2016

급변하는 개수로 흐름에서 발생하는 바닥전단응력의 분포는 하천구조물 설계에 있어 매우 중요한 요소이다. 하천 구조물 중 호안에 대한 하천설계기준 '설계편 제 24장 호안'에는 호안 설계에 대한 일반적인 사항이 제시 되어 있으나, 구체적인 소류력 또는 유속에 대한 기준, 각 호안공법들의 안정성을 평가하기 위한 시험법 등에 대한 구체적인 기준이 부족한 상황이다. 소류력 측정방법에는 간접측정법과 직접측정법이 있다. 간접측정법에는 Reach-Average공식, Reynolds Stress, TKE공식 (Turbulent Kinetic Energy)이 있고 직접측정법에는 Shear Meter, Preston Tube 등이 있다. 본 연구에서는 바닥전단응력을 직접 측정할 수 있는 1차원 소류력 측정장치를 개발하고, 최대유속 5m/s 가변형 고속수로 실험을 통하여 Reach-Average 공식, Reynolds Stress, TKE 공식으로 산정한 바닥전단응력 값과 1차원 소류력 측정장치 값을 비교 분석하였다. 실험케이스는 총 3개로, 22.42???, 30.00???, 41.00??? 유량을 사류이면서 난류인 상태로 실험을 수행하였다. 분석 결과, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치의 측정값은 TKE공식과 약 2.3% 차이가 났으며, Reach-Average공식과 약 8.1%, Reynolds Stress는 약 22.1% 차이가 났다. 즉, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치는 유속 범위(1m/s ~1.6m/s )에서 TKE공식을 이용한 바닥전단 응력과 가장 근사하게 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.389-400
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• 2017

U형 합성보를 근간으로 층고절감과 공기단축을 위하여 경제적이고 효율적인 새로운 형상의 AU합성보를 연구하였다. 그러나 U형 단면의 특성상 상부가 개방되어 폭 고정을 위한 별도의 철물이 필요하며 U형 단면과 콘크리트 사이의 합성을 위하여 수평전단력에 대한 저항체가 필요하다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 A형의 덮개형 강재앵커를 개발하였다. 본 연구에서는 A형의 덮개형 강재앵커에 대한 직접전단실험을 수행하고 수평전단력에 의한 내력을 평가하였다. 덮개형 강재앵커는 적용되는 데크플레이트의 형상에 따라 연속형과 단속형으로 구분하였다. 실험 결과, 연속형의 경우 스터드 앵커와 동일한 구조적 거동으로 강도와 변위가 스터드 앵커 이상으로 발휘하여 스터드앵커와 동일하게 평가할 수 있다. 단속형의 경우는 직접전단실험과 단순모델의 유한요해석을 통해 폭-높이비가 증가할수록 전단강도가 감소하였다. 이에 따라 스터드앵커의 전단강도식을 개선하여 성능평가식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.551-558
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• 2020

기존 시험법은 암석시편의 절리면 직접전단시험시 겉보기 면적의 변화를 고려해야 한다고 명시하고 있다. 본 기술보고는 암석코어 시편의 절리면 직접전단시험시 겉보기 면적 계산방법을 제시하였다. 암석코어 시편의 초기 절리면을 타원으로 가정하고, 타원의 중첩면적 감소를 계산하는 수식을 정리하였다. 전단변위와 겉보기 면적을 정규화하면 타원형상에 관계없이 일정한 변화 비율을 가지는 것을 확인하였다. 암석코어 시편 전단시험을 위한 정규화 실험상수를 제안하여 일반화된 계산방법을 제안하였다. 그 방법을 실제 전단시험의 데이터에 적용하여 결과 변화값을 확인하고, 정확도에 대해 간략히 토의하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.292-304
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• 2019

완만한 거칠기를 갖는 석회암 자연절리면에 대하여 KSRM 표준시험법에 의거한 개별적 직접전단시험과 수직응력을 단계별로 조절하는 다단계 직접전단시험을 실시하였다. 각 시험을 통해 전단시험 전후의 절리면 거칠기 변화를 알아보았고, 두 가지 시험에서 얻은 전단특성 값의 차이를 분석하였다. 두 가지 시험에서 모두 절리면의 거칠기가 클수록 전단저항은 증가하였으며, 수직응력이 증가할수록 절리면의 전단에 필요한 최대전단응력 값은 증가하였다. 다단계 직접전단시험으로 구한 최대마찰각은 개별적 직접 전단시험으로 구한 것의 63% 수준에 불과하였다. 다단계시험은 절리면 요철부의 초기 맞물림이 단계적인 전단과정에 따라 시험 중 수시로 변화되어 원래의 거칠기가 변형되기 때문에 암석 절리면의 마찰각을 구할 때는 개별적 직접전단시험이 더 유효한 방법으로 판단된다. JRC값 4~8의 완만한 거칠기를 갖는 석회암 절리면의 물성값은 최대마찰각 $47^{\circ}$, 잔류마찰각 $38^{\circ}$, 점착력 37 kPa으로 평가되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.590-596
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• 2019

연구목적: 직접전단시험의 문제점 중에 하나인 시험시편의 크기효과에 대하여 모래시료를 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 연구방법: 우리나라를 대표하는 모래인 주문진 표준사를 연구 대상으로 사용하였다. 상대밀도 50%, 60%, 70%, 80%에 대한 전단강도를 분석하기 위하여 대형직접전단시험을 수행한 후 소형직접전단기의 시험결과와 비교분석을 수행하였다. 연구결과: 상대밀도가 촘촘한(dense) 영역에서는 소형전단시험기의 내부마찰각이 비교적 큰 경향이 있는 것으로 분석되었다. 상대밀도가 중간(medium)정도의 영역에서는 대형전단시험기의 결과가 비교적 큰 경향이 있는 것으로 분석되었다. 결론: 모래흙에서 직접전단시험의 시료에 대한 크기 효과는 비교적 크지 않은 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.225-236
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• 2014

본 연구에서는 지하 저류조 설치에 따른 주변지반의 지반공학적인 특성(간극비, 전단강도)을 전단파 속도를 이용하여 예측하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 응력 단계별로 전단파 속도와 밀도 상관관계를 실험을 통해 도출하고 밀도와 전단강도 상관관계를 직접전단실험을 통해 획득하였다. 도출된 응력 단계별 전단파 속도와 밀도 상관관계 및 밀도와 전단강도 상관관계를 바탕으로 현장 전단파 속도를 이용하여 대상 지반의 깊이별 전단 강도를 산정하는 방법을 제시하였으며 제시된 기법을 이용하여 지하 저류조 구조물 적용에 따른 시공후 지반거동을 평가하였다. 제시된 방법으로 도출된 전단강도는 현장실험 결과와 유사한 값을 보이며 지반특성 분석에 적용 가능성을 확인하였다.