• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.279-288
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• 2001

암반내에 존재하는 불연속면은 지하구조물의 안정성에 큰 영향을 미친다. 불연속면을 해석하기 위한 구성법칙에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 객관적인 거칠기 파라미터를 이용한 전단거동 모사에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 정량적인 거칠기 파라미터를 이용한 두 가지의 새로운 구성방정식을 만들어 절리 거동을 모사하였다. 첫 번째 구성법칙은 탄소성 이론에 근거하여 두께가 없는 개별절리요소 이용한 방법이고, 두 번째 구성법칙은 3차원 레이저 변위 측정 데이터를 직접 이용하여 Ohnishi가 제안한 거칠기 손상모델을 도입하였다. 제안된 두 모델을 가지고 직접 전단시험을 모사해본 결과 실제 실험에 나타나는 변형률 경화 및 연화현상 그리고 잔류전단강도와 같은 현상을 볼 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.180-195
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• 2000

본 연구에서는 주입에 의한 암석절리면의 수직압축특성과 전단특성의 변화를 규명하기 위하여 신선한 인공절리에 대하여 시멘트현탁액을 주입한 후, 절리 압축시험과 직접전단시험을 실시하였다. 시멘트현탁액을 주입한 맞물린 단일암석 절리의 수직압축시험결과, 주입전 비선형적이었던 절리의 수직응력-수직변형곡선은 선형적으로 바뀌었으며 2 MPa까지의 수직변형은 주입전의 1/10정도로 감소하였다. 시멘트현탁액 주입후 신선한 단일암석절리에 대한 직접전단시험결과, 파괴포락선은 1 MPa내외의 점착력과주입전보다 낮은 마찰각을 가지는 것으로 나타났으며, 주입두께가 커질수록 마찰각은 더 낮아지는 것으로 나타났다. 잔류전단강도는 주입두에와의 상관성을 확인할 수 없었으나, 전단강성과 최대팽창각은 주입두께가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 주입두께에 대한 전단특성들의 감소현상들은 주입재에 의한 절리면 유효거칠기의 감소효과로부터 발생한 것으로 판단되며 직접전단시험에서 얻어진 최대전단강도를 주입두께대 거칠기평균진폭비를 포함한 경험식으로 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2012

직접 전단력이 작용하는 철근콘크리트 부재는 콘크리트 계면의 전단전달에 의해 외력에 저항한다. 현행 구조설계기준의 전단마찰 관련식은 과거 연구자들의 실험 결과를 바탕으로 유도되었으며, 전단마찰강도는 콘크리트 계면을 가로지르는 철근 단면적의 크기에 비례한다. 이러한 경험식을 통해 구해진 전단마찰강도는 철근비가 큰 콘크리트 부재의 경우 실측값과 비교해서 매우 낮은 값을 나타낸다. 이 연구에서는 2축-응력장 이론을 이용하여 종방향 철근의 항복 이후 콘크리트 경사스트럿의 압축파쇄로 이어지는 일련의 극한 한계상태를 정의하고자 하였다. 2축 응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용한 각각의 경우에 대하여 전단마찰 강도를 평가하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접 전단강도 실험값들과 2축-응력장 이론을 이용하여 구한 값들을 현행 구조설계기준의 전단마찰식과 함께 비교하였으며, 보통강도 콘크리트로 제작된 비균열 직접 전단 시험체의 경우 산정값과 실측치가 대체적으로 일치함을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.41-49
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• 2016

본 논문에서는 HDPE 표면처리(textured) 지오멤브레인의 경계면 전단거동을 파악하고자 하였다. 표면처리 지오멤브레인과 marl, 그리고 직포(woven geotextile)와의 경계면에서 발생하는 경계면 전단강도를 측정하였으며, 표면처리의 영향을 파악하기 위해 매끈한(smooth) 지오멤브레인과 직포와의 경계면 전단강도를 측정하여 비교 분석하였다. 경계면 전단강도는 대형직접전단 시험기를 이용하여 측정하였으며, 다양한 조건에 대해 거동 변화를 알아보기 위해 수침조건과 수직응력을 변화시켰다. 시험에 사용된 수직응력은 총 6단계로 저압(12, 24, 45kPa)과 고압(100, 500, 1,000kPa)으로 구분하여 적용하였다. 시험결과 수침에 의한 경계면 전단강도의 감소는 유의미한 수준으로 나타났으며, 수직응력의 영향은 불확실했다. 표면처리 여부에 따라 경계면 전단강도는 큰 차이를 보여주었는데 매끈한 지오멤브레인의 경계면 전단강도는 표면처리 지오멤브레인에 비해 절반까지 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.51-60
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• 2012

동토지반의 기초구조물을 설계하는데 있어 기초의 안정성을 지배하는 설계정수인 동결토의 전단강도 및 동착강도를 측정하기 위하여 지난 50여 년 동안 많은 연구가 수행되어 오고 있다. 하지만, 아직까지 동결토의 전단강도 특성에 관한 많은 연구들은 토사 종류, 수직구속응력, 동결온도조건 등 여러 가지 영향인자 중 제한된 영향인자의 변화를 통해 수행되어 왔다. 동결토는 일반 토질과는 달리 토립자, 물, 공기뿐만 아니라 얼음을 포함한 4상으로 구성되어 있으며, 동토의 역학적인 성질의 변화는 일반적으로 온도, 수직구속응력, 동토의 구성물질에 따라 영향을 받는다. 이와 같은 동결토의 전단강도 특성을 측정하기 위하여 영하 30도의 저온환경에서도 동작이 가능하도록 설계된 동결토 직접전단시험기를 활용하였으며, 동토지역의 저온환경을 모사하기 위하여 대형 냉동챔버 내에 직접전단시험기를 설치하였다. 동결토의 전단강도 특성을 측정하기 위하여 비교적 균질한 입경분포를 지닌 주문진표준사 및 실리카모래와 입도분포가 좋은 화강풍화토를 활용하였다. 각각 세가지 시료에 대하여 전단시험은 세가지 동결온도 조건 및 수직구속응력 조건에서 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 동결온도조건 및 수직구속응력이 동결토의 전단강도에 미치는 영향을 분석하였다. 전반적으로 동결토의 전단강도는 동결온도가 낮아질수록 증가하는 경향을 보였으나, 수직구속응력에 의한 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.107-114
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• 2004

본 논문에서는 복합적층판의 유한요소해석을 위해 직접수정법으로 간단히 개선된 8절점 유한요소를 제안하였다. 우선, 9절점 등매개변수 요소와 동일한 조건하에서 이차다항식을 표현할 수 있도록 형상함수를 수정하며, 이를 외시적(explicit)으로 표현하였다. 전단보정계수를 갖는 1차전단변형이론을 고차전단변형이론에 근거하여 간단히 개선함으로써 두께방향으로 전단응력 및 변형률이 포물선 분포를 가지도록 하였다. 더 이상의 전단보정계수가 필요하지 않다. 따라서 간단한 직접수정법 즉, 형상함수의 수정, 1차전단변형이론의 개선 및 가정변형률을 조합함으로써 8절점 유한요소의 성능을 개선하였다. 제안된 유한요소를 이용하여 복합적층판의 정적, 좌굴 및 자유진동 수치해석을 실시하여 비교 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.13-21
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• 2010

일반적으로 강우는 사면의 전단강도와 전단응력 변화에 의한 사면붕괴를 유발하므로 강우강도와 전단강도의 변화는 사면안정해석시 매우 중요한 요소이다. 다양한 강우강도가 사면내의 함수비 변화차이를 유발할 뿐만 아니라, 사면 내 지반의 점착력 및 마찰력의 변화를 유발한다. 본 연구의 목적은 강우재현 실험장치를 이용하여, 강우강도와 사면의 전단강도의 관계를 규명하는 것이다. 사용된 토양은 국내의 사면에서 채취한 것으로 입도분석을 실시하였으며, 종래의 함수비 측정방법 대신 TDR 센서를 사용하여 함수비를 측정하였고, 전단강도 측정을 위해 비배수 직접전단시험을 하였다. 본 연구에서의 결과를 정리하면 첫째, 함수비는 토양의 투수성과 밀접한 관계를 가지며, 강우지속기간은 토양함수비를 결정하는데 중요한 요소이다. 둘째, 강우재현 실험장치를 이용한 안정성 분석은 사면에서의 함수비와 전단응력의 측정이 가능하여, 매우 유용한 사면해석방법이다. 셋째, 함수비와 관련된 비배수 전단응력식을 제시하였으며, 제시한 식은 기존 연구와 비교하여 보다 간편한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.15-26
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• 2004

반복삼축시험에 의한 반복하중 후 강도 및 강성의 예측법을 이용하여, 세립토에 대해서 직접단순 전단시험에서도 그 방법의 사용 가능성을 확인하여 보았다. 사용한 흙은 실트질 점토, 소성 실트와 비소성 실트이다. 반복삼축시험을 통해서 얻은 강도 및 강성 예측법을 직접단순 전단시험에 맞게 수정하여 시험 결과와 비교하였다. 특히, 세립토의 소성지수와 초기전단응력(ISSS)의 영향이 강조되었다. 연구결과는 (i) 세립토의 액상화강도비는 소성지수의 감소와 초기전단응력의 증가에 따라 감소한다. (ii)등가강성과 전단변형률의 관계에 미치는 소성지수와 초기전단응력의 영향은 그리 크지 않다. (iii) 정규화한 과잉간극수압의 증가에 따른 강도비의 저하는 세립토의 소성지수가 증가할수록 느리다. (iv) 활성도가 큰 소성실트의 강성은 과잉간극 수압의 증가에 따라 급속히 감소한다. (v) 반복삼축시험 결과를 이용한 반복하중후 강도 및 강성의 예측법을 이용하여 직접단순 전단시험 결과에 수정한 방법은 시험결과와 잘 어울리는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.31-41
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• 2006

화강암 시료에서 절리면 시편의 크기효과를 연구하기 위해 6가지 크기의 인공절리 시편을 제작하여 직접전단시험을 수행하였다. 각기 다른 수직응력 0.29~2.65MPa과 절리면의 거칠기 파라미터에 대하여 최대전단응력, 잔류전단응력, 전단강성 및 팽창각이 이 연구를 위해 평가되었다. 거칠기 파라미터중 절리거�s계수(JRC)와 절리면의 압축강도(JCS)는 시편의 크기가 증가할수록 감소하였다. 시편의 절리면적이 $12.25cm^2$에서 $361cm^2$으로 증가할 경우 최대전단응력은 약 56~67%, 잔류전단응력은 18~44%까지 감소하였다. 또한 팽창각은 수직응력이 0.29 MPa일 때 $27^{\circ}$, 2.65 MPa일 때 $6^{\circ}$의 변화를 보였다. JRC 크기효과를 고려한 전단강도 관계식이 Barton의 경험식과 비교되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.137-146
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• 2002

폐기물 매립지에는 침출수가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 지오멤브레인, 점토차수재 및 토목섬유 점토 차수재(GCL) 등이 널리 사용된다. 매립지의 사면에 설치되는 GCL과 지오멤브레인 사이의 접촉(interface) 전단강도는 사면에 설치되는 차수 및 최종 덮개시설의 안전한 설계를 위해 꼭 필요한 물성치로서, 본 연구에서는 대형 직접전단 시험기를 사용하여 두 종류의 GCL과 지오멤브레인 사이의 접촉 전단강도를 측정하였다. 본 논문에서는 Mohr-Coulomb 파괴 포락선을 이용하여 전단강도를 평가하였으며, 연직하중, 수화 및 건조상태, 수화조건 등이 전단강도에 미치는 영향을 알아보았다. 분석 결과 연직하중이나 수화 상태가 전단 거동 및 전단 강도에 미치는 영향은 하중의 크기와 토목섬유의 종류에 따라 다르게 나타났다. 6kPa의 하중을 가한 상태에서 수화를 시킨 후 실시한 전단 시험 결과는 기존의 문헌에 제시된 결과와도 잘 일치하는 모습을 보였다. 마지막으로 연직하중 및 수화조건에 따른 마찰각을 제시하여 유사한 토목섬유가 적용되는 현장의 설계시 참고자료로 활용할 수 있도록 하였다.