• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1489-1498
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• 2013

본 연구에서는 불포화 사면에서 선행강우의 영향을 고려하고자 지반의 초기 포화도를 3가지(36, 51, 77%)로 설정하여 수리학적-역학적 동시 유한요소해석(monolithically coupled finite element analysis)을 수행하였다. 선행강우에 의한 불포화 사면의 불안정성은 사면 내 모관흡수력 분포와 사면표층의 변위를 통하여 확인할 수 있다. 또한 Drucker-Prager model의 항복경계기준(trial failure criterion)을 적용하여 강우 침투에 의한 불포화 사면의 탄성 및 소성거동을 파악하였다. 그 결과, 선행강우에 의한 지반의 초기 포화도가 클수록 강우에 의한 변위가 크게 발생하며 모관흡수력 또한 감소한다. 특히, 모관흡수력은 지반이 건조할수록 빠르게 감소하며, 초기에 동일한 모관흡수력을 갖는 사면표층에서 포화도가 작은 지반일수록 더 빠른 모관흡수력 감소를 보였다. 풍화토의 탄성과 소성거동을 구분하기 위해 사용된 Drucker-Prager model을 통해 사면 파괴가 시작되는 항복경계지점을 확인 할 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권1호
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• pp.53-68
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• 1991

이 논문은 강우가 시작된 후 시간의 경과에 따른 불구화 지반에서의 여러가지 침투거동을 밝혀서, 서면 불안정의 구체적인 머케니즘을 이해하려는데 목적이 있다. 이를 위해 강우장치를 만들어 권쬐요면에 대해 여러가지 강도의 강우를 재현하고 침투거동을 측정하는 한편, 실험에서 사용한 동일한 수치권을 가지고 수치 해석을 하였다. 두가지 모델시 험 의 결과로부터 만윤전선이 진행되는 과정,지반으로 침투되는 한계강우량의 존재,지표류출의 영향,시간의 경과에 따른 간극수압의 변화 등을 밝혀서 이들 인자들이 사면 불안정에 어떻게 영향을 끼치는가를 자세히 언급하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.47-58
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• 2010

불포화 흐름을 고려하지 않는 도해법 (Casagrande, 1961; Cedergren, 1997)과 근사식(Sakamoto, 1998)에 의한 중심코어형 사력댐 코어죤의 침투량은 실제 침투거동과는 차이가 있고, 저수위 변화에 대한 침투량 변화경향의 파악도 곤란하다. 본 연구에서는 소양강댐에 대한 2차원 정상상태 및 비정상상태 침투류해석으로 저수위, 포화투수계수, 불포화수리특성 변화에 대한 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 미치는 영향요인을 분석하였다. 분석결과 침투량은 정규화된 선형 관계식으로 예측이 가능하고, 불포화 예측변수 n이 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 가장 큰 영향을 주었다. 본 연구에서 제시한 예측기법은 복잡한 3차원 해석 및 여러 단면에 대한 2차원 해석을 수행하지 않고도 댐 설계자 및 안전관리 실무자가 중심코어형 사력댐의 침투량을 산정하여 실측치와의 정량적 분석에 손쉽게 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.117-126
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• 2011

열역학적 가정을 토대로 평형방정식을 이용하여 지반의 침투와 흙의 거동을 지배하는 불포화토 유한요소해석을 위한 수학적인 알고리즘을 개발하고, 여러 가지 유효응력 개념들을 수치해석을 통해 비교 분석하였다. 불포화토의 유효응력은 지반의 강도를 나타내며 지반이 함유하고 있는 수분과 모관흡수력의 중요한 구성관계를 표현한다. 특히, 불포화 지반내에서 물의 침투가 흙의 알갱이 거동을 예측하기 위해 여러 문헌에서 제안하고 있는 유효응력계수 ${\chi}$의 특성을 지반의 잔류포화도와 변위에 관련된 구성방정식 조건을 이해하기 위해 분석하였다. 그 결과, 불포화토 유효응력계수 ${\chi}$는 외부하중과 침투가 있는 지반내에서 모관흡수력의 분포를 변화시키지만, 지반의 잔류포화도에 따라 유효응력계수의 차이점을 보이며, 외부하중에 의한 지반 변위가 작아지면 유효응력계수 ${\chi}$는 지반내의 모관흡수력에 대한 영향력이 작아진다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.300-303
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• 2009

본 논문에서는 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure interaction;FSI)에 관한 새로운 수치적 접근 방법의 제안과 타당성 검토가 목적이다. 기존의 유체 관내 유동에서는 유체-구조물 상호작용방법을 이용하여 해석하였으나 해석과정과 수치적 효율성에 문제점이 있다. 본 논문은 다공질 매체 거동을 이용하여 관내 유체 유동해석이 제안된다. 제안된 기법은 기존의 방법이 갖는 모델링의 어려움을 개선하고, 비교적 복잡한 과정이 수행되어 많은 계산 시간이 요구되어지는 수치적 효율성이 개선되었다. 또한 다공질 매체 거동에서 중요요소인 침투성과 유체-구조물 상호작용의 중요요소인 유체와 구조물경계의 마찰사이의 관계가 도출되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.773-778
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• 2002

강우시 불포화 자연사면의 파괴메커니즘을 규명하기 위하여 사면내 모관흡수력의 변화를 고려한 안정해석을 수행하였다. 사면에는 강우계, Tensiometer, Pizometer, Water mock, 경사계 등이 설치되었으며 강우시 사면내 부간극수압과 임시지하수위의 거동을 관찰하였다. 실내실험으로부터 불포화 사면의 안정해석을 위하여 입력 값으로 사용되는 불포화투수계수, 불포화강도정수를 시료의 No.200체 통과량과 건조밀도를 기준으로 경험계수를 이용하여 추정 사용하였다. 강우의 침투로 인한 사면내 부간극수압의 분포는 계측값과 수치해석결과가 차이를 보였으며 이는 불포화 흐름시 흙속의 공기의 영향, 강우의 나무와 수풀에 의한 중간차단효과 및 증발의 영향을 해석에 고려하지 못했기 때문으로 사료된다. 사면안정해석결과 강우초기 모관흡수력을 고려하는 경우 약 10%의 안전율의 증가를 나타냈으며, 침투가 진행되면서 그 차이는 좁아져 임시지하수위가 표층까지 도달했을 때 흡수력을 고려하지 않는 해석과 안전율은 일치하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.41-54
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• 2021

본 연구에서는 침투조절을 위하여 댐이나 보와 같은 수리구조물의 기초지반에 설치되는 차수벽체 형태에 따른 포화 침투거동의 확률론적 거동을 연구하였다. 이를 위해 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려한 정상상태 흐름의 유한요소해석에 기반을 둔 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. Monte Carlo 시뮬레이션의 결과로부터 평가된 지반의 침투거동에 대한 확률분포로부터 수위 변동에 따른 파괴확률을 구함으로써 취약도 곡선을 작성하였다. 취약도 곡선은 침투로 인한 수리구조물과 기초지반의 안정성을 검토하기 위하여 기초지반을 통한 침투유량, 구조물에 작용하는 양압력, 하류 유출면에서의 유출동수경사에 대하여 작성하였다. 생성된 취약도 곡선들로부터 차수벽체 설치 형태가 수위 상승 시 수리구조물과 기초지반의 안정에 대한 신뢰성에 미치는 영향을 연구하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권12호
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• pp.65-76
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• 2012

본 연구에서는 수리구조물이 설치된 2층으로 이루어진 포화 기초지반에서의 구속흐름(confined flow)에 대하여 확률론적 침투해석을 수행하였다. 투수계수는 지반의 층상구조에 따라 명확한 변동성을 보일 뿐 아니라 각각의 층 내에서도 공간적인 변동성을 보인다. 따라서 기존의 결정론적 침투해석기법을 층상지반에서의 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려할 수 있도록 확률론적 해석으로 확장하였다. 각 층에 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수(autocorrelation function)를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였다. 제안된 절차의 적용성을 검토하고 수리구조물 하부의 2층 지반을 통한 흐름에 공간적 불균질성이 미치는 영향을 연구하기 위해 생성된 랜덤필드를 이용하여 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과는 층상지반에서의 침투거동 평가에서 지반의 층상구조와 지층내에서의 투수계수의 공간적 변동성에 의한 지반에서의 다양한 침투패턴을 확률론적 해석기법을 통하여 효율적으로 고려할 수 있음을 보여주었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.25-33
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• 2018

파이핑은 가장 대표적인 제방의 붕괴 유형으로 불투수성 수리구조물과 지반 경계면에서 Backward Erosion Piping인 루핑(Roofing)이 흔하게 발생한다. 루핑에 대한 검토는 주로 경험적 방법인 크립비를 이용하지만 이는 지반-구조물 경계면의 특성을 고려하지 않는 문제가 있다. 본 연구에서는 지반-구조물 경계면 특성이 루핑에 미치는 영향을 평가하기 위해 모형시험과 수치해석을 이용하여 파이핑 위험도를 고찰하였다. 모형시험에서 경계면 조도가 커질수록 파이핑 포텐셜이 감소함을 확인하였으며, 이를 수치해석에 적용하였다. 기존의 일반적인 수치해석방법은 수위차만을 고려하므로 경계면에서의 입자거동을 적절히 모사할 수 없다. 논문에서는 침투해석을 통해 침투력을 구하고, 입자해석기법을 이용해 파이핑의 입자거동을 모사한 침투-입자거동 연계해석을 수행하여 지반-구조물 경계면 조건에 따른 루핑 포텐셜을 조사하였다. 해석결과 경계면의 조도가 감소할수록 루핑 발생 확률이 증가함을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제27권1호
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• pp.21-29
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• 2017

광미 적치사면에서 측정된 모니터링 결과와 현장조건을 고려한 수치해석결과를 이용하여 강우시 불포화 토층내 모관흡수력변화를 비교하고 이를 토대로 사면안정해석을 수행하였다. 이를 위하여 계측기간 동안 강우강도가 가장 크게 발생된 기간(72시간)을 선정하고, 대상기간 동안의 모관흡수력과 강우자료를 분석하였다. 그리고 현장에서 측정된 강우자료를 적용하여 침투 및 사면안정해석을 수행하였다. 강우에 따른 사면내 침투거동을 해석하기 위하여 SEEP/W를 활용하고 사면내 침투깊이를 고려한 사면안정해석을 위하여 SLOPE/W를 활용하였다. 먼저 현장에서 측정된 강우자료를 적용하여 SEEP/W를 이용한 침투해석을 수행하였다. 침투해석으로 계산된 모관흡수력과 현장계측으로 측정된 모관흡수력을 비교한 결과 모관흡수력의 크기에서는 다소 차이가 있으나 시간에 따른 변화양상은 유사한 것으로 나타났다. 그리고 침투해석결과와 연동하여 SLOPE/W를 이용한 사면안정해석을 수행한 결과 강우강도가 급속하게 증가되는 시점에서 사면안전율은 크게 감소하였으며, 이후 강우가 발생되지 않는 경우 사면안전율이 회복되는 것으로 해석되었다.