• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.393-400
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• 2003

지오멤브레인(geomembrane)과 다른 토목섬유, 즉 지오텍스타일 또는 GCL, 사이의 interface 전단거동을 특성화하는 strain-softening 모델을 개발하였다. 본 연구에 제안된 모델은 일차적으로 smooth 지오멤브레인과 textured 지오멤브레인을 대상으로 실시한 직접전단 시험결과를 대상으로 구축되었다. 시험을 통해 측정된 변위-전단응력의 관계는 strain-softening 현상를 고려하기 위해서 최대점이 발생하는 위치를 기준으로, pre-peak과 post-peak 영역으로 나누어 분석을 실시하였다. 실험결과를 토대로 구축된 모델식은 원 자료와의 비교를 통해 본 모델의 유효성을 검증하였다. 비교 결과 높은 연직 응력에서 약간의 차이를 보이긴 하지만, 대체적으로 실험 결과와 구축된 모델을 이용한 역계산의 값이 좋은 일치를 보임을 확인할 수 있었다. 특별히 연직응력이 낮은 단계에서는 높은 일치를 보였는데, 이를 통해 제안된 식이 매립지의 최종 cover와 같이 상재 연직하중이 작은 경우에 지오멤브레인이 포함된 interface의 전단 거동에 대한 합리적인 구성 방정식이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.574-593
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• 2023

본 연구에서는 절리면 암석 시료에 대한 직접 전단시험을 수행하기 위해 새로 고안된 Compact CNS shear box의 성능과 적용 가능성에 대해 조사하였다. 정적 CNS 절리면 직접 전단시험은 인공적으로 거칠기를 생성한 절리 암석을 대상으로 실시하였으며 절리면 거칠기 계수 및 초기 수직응력 조건을 변화시키면서 수행하였다. 또한, DIC 분석을 통해 변위 데이터 검증 및 파괴 패턴을 관찰하였고 실험으로부터 도출된 전단 특성들을 기존에 연구되었던 전단 거동 예측 모델들과 비교분석하였다. 그 결과 기존의 특정 경험적 전단 거동 예측 모델과 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인하였으며 전단 거동 특성이 파괴 패턴과 관련이 있을 가능성에 대해 고찰하였다. 결론적으로, 절리면 전단 특성에 대한 데이터를 제공하는데 있어서 CNS 전단 박스의 적용 가능성과 효과를 입증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.107-114
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• 1996

다양한 입도 분포의 화강암 풍화토(화강토)에 대하여 각종 보강재와의 경계면 마찰계수를 얻기 위하여 직접전단시험을 수행하였다. 이 직접전단시험에 사용한 보강재는 강재편평대상보강재 (smooth steel strip)와 표면이 거친 합성형 Paraweb(friction tie) 및 폴리에스터 직포(woven geotextile) 등이다. 함수비 변화에 따라 화강토의 전단강도가 변화하는 점을 감안하여 현장조건 중 최악의 상태인 포화도 100%로 하였으며, 직접전단시험의 특성상 배수조건을 전제로 하였다. 또한 현장의 다짐 효과에 대한 영향을 고려하여 수정다짐 95% 조건을 적용하였다. 그 결과 미세립자 함유율이 클 수록 마찰계수비가 증가하며, 표면이 거친 보강재(friction tie and geoteztile)가 표면이 편평한 강재 보강재(smooth steel strip)에 비하여 마찰계수비가 매우 크게 나타남을 발견하였다. 이에 따라 배수상태를 유지하고 표면이 거친 보강재를 사용한다면 미세립자 함유량이 36% 정도인 화강토일지라도 보강토 뒤채움재료로 활용이 가능하다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.33-41
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• 2010

본 논문에서는 모래에 비해 배수성이 떨어지지 않으며 지지력이 우수할 것으로 판단되는 쇄석을 사용하여 연약점성토지반에서 쇄석다짐말뚝을 시공 후 쇄석간의 공극에 점토입자의 유입으로 인해 배수능을 상실하는 Clogging 현상에 대한 대체방안을 규명하고자 하였다. 이러한 Clogging 현상의 억제방안으로 국내 화력발전소에서 발생되는 산업폐기물인 석탄회 중 재활용 방안이 미비한 저회의 활용 가능성을 높여 보고자 쇄석과 저회의 적정 혼합비의 다짐시험에 따라 대형직접전단시험을 실시하여 최대전단강도와 내부마찰각을 파악하고, 그에 따른 Clogging 현상의 특성에 대해 실험을 실시하였다. 따라서, 쇄석과 저회의 혼합비에 따른 지지력 및 강도특성을 파악하여 적정 혼합비를 찾고, 현장과 같은 Clogging 현상을 육안으로 확인할 수 있도록 모형토조를 제작하였으며 적정 혼합비에 따른 배수능을 비교 분석하였다. 실험결과 각 혼합비에 따른 대형직접전단시험에서 쇄석과 저회의 혼합비가 80:20일 때 전단강도와 내부마찰각이 가장 크게 나타났으며 Clogging 시험에서도 쇄석 100%의 다짐말뚝보다 Clogging 억제 효과가 점진적으로 뛰어남을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.99-106
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• 1990

신선한 화강암의 절리면에 물유리계 융액형 약액이 충전되었을 때 이 충전 물질이 전단강도에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 충전물질은 25% 물유리계 용액형 약액을 사용하였으며, 사용된 시료는 균일한 거칠기의 절리면을 가지는 화강암 시편을 제작하여 Hoek에 의해 만들어진 현장, 또는 실내에서 쓰이는 직접전단시험기를 사용하여 실험하였다. 충전되지 않은 불연속면에서의 전단강도는 직접적으로 암석과 암석의 접촉면에서 발생하게 되고, 약액으로 충전된 불연속면에서의 전단응력-변형곡선은 암석과 암석이 직접 접촉하기 전에 충전물질의 변형이 발생한 다음 암석과 암석이 암석의 접촉면에서 전단파괴가 발생하게 된다. 따라서 최대전단강도에 이를 때의 변위는 약액으로 충전되었을 때 더 커지게 됨을 알 수 있었다. 임의의 수직하중하에서 수평하중이 증가하게 되면 충전되지 않은 불연속면에서는 빠르게 최대전단강도에 도달하게 되며 그 이후 잔류 전단강도로 떨어지게 된다. 그러나, 충전된 불연속면에서는 내부마찰각이 감소되고, 최대전단강도와 잔류전단강도의 차이는 거의 없었다. 또한 충천두께가 커질수록 단위전단강성(unit shear stiffness, Ks)값도 감소되는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.81-91
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• 2005

"조립질 토목재료"라 함은 쇄석 또는 자갈 등을 일컫는 말로써, 조립재료를 포함하는 지반의 거동은 큰 입자의 영향에 의해 기존의 토질역학 이론으로는 그 특성을 명확히 설명하기는 곤란하기에 이와 같은 큰 입자의 영향을 파악하기 위해서는 그에 맞는 대형시험이 필수적이라 하겠다. 이에, 선행연구(이대수 등, 2005)에서 조립재료의 공학적 특성을 결정짓는 주요한 인자로 밝혀진 최대 입자의 크기, 함수비, 시험밀도 및 균등계수의 크기 등이 국내의 조립재료의 전단강도에 어느 정도 영향을 주는지를 대형직접전단시험기(홍성연 등, 2004)를 이용하여 확인하였으며, 그 중 본 고에서는 최대입경의 크기와 함수비의 변화가 전단강도에 주는 영향을 분석하였다. 아울러, 각 수직응력별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수를 Wood(1998)가 제안한 방정식을 이용하여 산출하였으며, 시험에 사용한 재료는 경기와 충청지역 석산에서 생산중인 조립재료이다. 시험결과 최대입경 50.8mm의 전단강도의 크기가 76.3mm의 값보다 상대적으로 크게 나타났으며, 공기건조상태의 재료가 포화상태의 값보다 큰 전단강도를 갖는 것으로 나타났다. 한편, 조립질 토목재료가 갖고 있는 한계상태에서의 마찰계수는 각 시험조건별로 $1.0\sim1.6$의 범위로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-12
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• 2011

조립재료의 입자 결합 및 파쇄 형태가 전단거동 특히 잔류 전단거동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 링 전단시험을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 PFC내의 clump 모델 및 cluster 모델을 이용하여 두 개의 비파쇄모델 그리고 두 개의 파쇄모델을 포함한 총 네 개의 모델을 제시하였다. Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)가 제안한 Lobo-crushing 모델의 적합성을 검토하였다. 또한 링 전단시험 모델링의 결과 분석을 통하여 직접전단시험 모델링 결과와 비교하였다. 연구 결과, 잔류 전단거동 분석을 위해서는 링 전단시험의 모델링이 필수적임을 알 수 있었다. 또한 잔류 전단강도 분석을 위해서는 Lobo-crushing 모델이 부적합함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제시한 수치해석 모델은 향후 입자 파쇄를 포함한 조립재료의 잔류 전단강도 특성 연구에 다양하게 적용될 수 있다고 판단된다.

• 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.