• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.199-206
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• 2003

흙을 나타내는 가장 기본적인 물리적 성질중의 하나가 흙을 구성하는 입자들의 입도분포이며, 입도분포특성을 분석하기 위해 최근에 대두되고 있는 방법중의 하나가 프랙탈 이론이다. 본 연구에서는 fragmentation 프랙탈을 이용하여 흙의 입도분포곡선의 특성을 파악하였다. Fragmentation 프랙탈을 표현하는 방법에는 ‘개수-입경’프랙탈과 '중량-입경' 프랙탈이 있으며, 본 연구 결과, '중량-입경' 방법이 더 실용적이었다. 균등계수($C_{u}$)가 4이하에서는 균등계수가 증가함에 따라 프랙탈차원($D_{tot}$)이 급격히 증가하였으나, 균등계수가 6이상에서는 일정한 값에 수렴되는 결과를 나타냈다. 곡률계수($C_{c}$)가 3이상에서는 프랙탈차원은 크기가 작은 입자들의 영향을 받고, 곡률계수가 3이하에서는 큰 입자들의 영향을 받는 것으로 나타났다. 유효입경($D_{10}$)의 크기에 따른 프랙탈차원의 변화를 분석한 결과, 균등계수와 곡률계수가 같을 경우 프랙탈차원은 유효입경의 크기에 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 전체 입자의 크기분포를 고려할 수 있는 프랙탈 개념을 입도분석에 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 향후 프랙탈차원과 흙의 공학적 특성과의 관계정립에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.45-52
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• 2006

흙차수층을 설계할 때 혼합되는 벤토나이트의 적정량을 구하는 식을 유도하였다. 벤토나이트는 포화될 경우 팽창성이 큰 흙이며 또한 최대로 팽창한 경우에도 투수계수는 $1\times10^{-7}cm/sec$ 이하를 유지한다. 이러한 벤토나이트의 성질을 이용하여 벤토나이트를 일반 흙과 혼합할 때 불투수층의 조건을 만족시키는 혼합율을 구하는 이론식을 구하였다. 그 개념은 포화된 벤토나이트가 흙 속의 간극을 채우면, 물은 벤토나이트로만 흐르게 되고, 벤토나이트는 불투수층으로서의 조건을 만족시키므로 그 결과 벤토나이트 혼합토 역시 차수층으로서의 조건을 만족시킨다는 것이다. 본 이론을 입증하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과로부터 차수층을 얻기 위한 적정 혼합율을 구하는 방법을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.13-20
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• 2009

최근까지 사면, 제방, 댐 등의 안정해석에는 흙의 포화도를 고려하지 않고 포화상태의 시료에서 얻어진 강도정수를 사용하여 왔다. 이는 포화지반의 개념으로 구조물을 설계하는 것이 이론적 접근이 용이하고 안전측 설계가 가능하기 때문이었으며, 불포화토를 연구하기 위해 소요되는 실험적 비용과 시간 등의 어려움이 많았기 때문이다. 하지만 고전적인 포화토질역학의 개념과 원리로는 실제의 불포화 지반에서 발생하는 현상과 거동이 합리적으로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 인식되면서 최근 들어 지반의 공학 연구 분야에 불포화토에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 들어 많은 연구자들은 흙 구조물을 보다 합리적으로 해석하기 위하여 구조체의 포화도를 고려하는 해석의 필요성을 제기하고 있다. 불포화토의 역학적 성질을 규명하기 위한 가장 기본적인 요소중의 하나가 바로 '함수특성곡선(SWCC)'이다. 흙은 불포화상태로 갈수록, 즉 함수비가 감소할수록, 흙 내부에 음의 간극수압이 작용되는데 이 음의 간극수압인 모관흡수력(suction)과 체적 함수비(volumetric water content)간의 상관관계를 나타내는 곡선이 함수특성곡선이다. 본 연구에서는 실무에 편리하게 쓰일 수 있도록 국내 화강풍화토에 대한 지역별 자료를 제시하며, 이에 대한 검증을 위하여 이론적 고찰과 검증, 실험적 검증을 하였다. 함수특성곡선의 추정에는 Soil Vision Ltd.의 Soil Vision이 사용되었으며, 추정된 함수특성곡선과 실험적인 방법과 이론적인 방법로 얻어진 함수특성곡선을 비교, 검증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제3권2호
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• pp.7-16
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• 1987

흙의 동적 특성은 공극비, 구속압력, 입도 등의 여러가지 요인에 의해서 변화한다. 본 연구에서는 모래의 입도가 그 동적 특성에 미치는 영향을 구속압력과 공극비의 영향과 함께 실험적으로 살펴 보았다. 실험 결과, 전단탄성계수(Shear Modulus)와 감쇠비 (Damping Ratio)는 공극비가 감소 함에 따라, 그리고 구속압력이 증가함에 따라 각카 증가 및 감소하였다. 한펀, 실트 크기의 석영분말을 섞어 입도를 변화시켰을 때, 시료의 전단탄성계수와 감쇠비는 석영 분말의 함유량이 증가함에 따라 각각 감소 및 증가하였다. 여기서는 이 현상을 "유효 접촉수"와 "사공간"의 개념을 써서 미시적으로 살펴보았다. 개념을 써서 미시적으로 살펴보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.167-176
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• 1991

본 연구에서는 기존의 구성 모델인 hyperbolic모델과 Cam-clay모델을 적용하는 유한요소해석 프로그램을 개발하였다. hyperbolic모델에서는, 전단중의 체적 변형을 고려하는 새로운 모델을 제시하였으며, 또한 기초 아래 지반의 밀도 증가로 인한 매개 변수값의 변화를 고려하는 새로운 개념을 제안하고자 했다. 이와 더불어 보다 타당하다고 생각되는 계산 알고리즘을 제안하였다. 또한 Cam-clay모델을, 연구 사례가 많지 않은 모래질 흙에 적용함으로써 모래질 흙의 거동을 한계 상태 개념의 관점에서 분석해 보고자 하였다. 이를 위해 일반적인 압밀 배수 삼축 압축 시험과 모형 기초 재하 실험을 실시하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 수정 hyperbolic모델을 사용함으로써 기존 모델보다, 기초에 작용하는 하중의 크기가 극한 지지력의 50%일때, 기초의 침하량 예측에 있어서 약 60% 정도, 결과의 향상을 기할 수 있었다. Cam-clay모델을 모래에 적용하는 경우에는 과압밀 효과를 고려할 수 있는 모델 및 변형률 연화를 고려할 수 있는 계산 알고리즘이 필요하다고 생각된다. 초기 포아송비의 크기는 Cam-clay모델의 경우 결과에 큰 영향을 미치지 않았으나, hyperbolic모델의 경우 결과에 큰 영향을 미치므로, 초기값의 선정에 신중하여야 함을 알 수 있다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권1호
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• pp.35-42
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• 1990

지금까지 포장설계의 기본개념에는 흙의 탄성적 성질이 거의 반영되어오지 않았다. 그러나 포장의 파괴는 흙이 갖고 있는 일부 탄성적 성질에도 영향을 받는 것으로서 최근 동탄성계수라는 요소를 도입함으로서 흙의 탄성적 성질을 포장설계에 반영하게 되었다. 이러한 추세에 따라AASHTO(1986)에서는 체장구달설계지부서를 확정지으면서 그동안포장구 조설계 잠정지침서의 기본식에서 사용하든 노고토지지치를 동탄성계수로 대체하였다. 그러나 현재로서는 이 시험방법과 시험장비가 보편화되어있지 않으므로 대부분의 경우 CBR값, K값, R값등 으로 부터 동탄성계수를 구하는 환산식에 의하여 동논경계수를 추정하고 있다. 본 연구는 우리나라 중부지역 4개지점의 유상륜가화토에 대하여 AASHTO의 시험방법(T 274-82)으로 동탄성계수를 직접 구하고 이를 근거로 우리나라 중부지역 고상암풍화토의 동탄성계수를 주응력의 합계로부터 확정하기위한 식을 제안하였으며 또한 종래 가효성포장설계에 적용하여 왔던 CBR시험 결과로 부터 동탄성계수를 환산하기 위한 관계식을 구하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.5-13
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• 2000

본 연구에서 흙(사질토)-구조물의 경계면에 대한 거동특성을 분석하기 위하여 교란상태개념(DSC)을 수정 및 보완하였다. 제안한 DSC모델에서는 변형중인 재료는 상대적으로 손상되지 않은 상태(RI)와 완전 파괴된 상태(FA)가 혼합되어있다는 가정에 기초를 두고 있다. RI 상태는 HiSS모델을 이용하였고, FA 상태는 한계상태모델을 이용하였다. 이런 DSC 모델을 Biot이론에 기초한 기존 유한요소 프로그램에 접목하였다. 본 연구에서 수저한 유한요소 프로그램을 이용하여 실제 경계면 실험(두 가지 하중조건: 정하중, 동하중)에 대하여 모의실험을 수행하였다. 또한 그 결과와 실내시험결과를 비교 검토하였다. DSC모델을 이용한 유한요소해석은 실제 실내시험 결과와 유사한 경향을 보였다. 본 연구의 결과를 통하여, DSC모델을 흙-구조물 경계면 해석에 비교적 합리적인 결과를 제공한다고 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.47-60
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• 1996

고전 토압이론 중에서 Coulomb 및 Rankine토압이론식을 실무에 주로 사용되고 있는데, 이 들에 의한 토압은 삼각형 분포로 간주하고 있다. 그러나 Terzaghi(1934), Tsagreli(1967), Fang & Ishibashi(1986) 등에 의한 실험결과에서 토압은 삼각형 분포가 아님이 밝혀졌다. 본 연구에서는 흙으로 뒤채움된 지표면이 경사지며, 강성옹벽의 뒷면이 경사진 일반적인 경우에 적용할 수 있는 토압이론식이 아취개념을 사용하여 새로이 제안되었다. 새로이 제안된 이론식에 의한 계산결과는 기존 이론들에 의한 것들과 비교되었으며, 이 이론식에 의하여 토압에 영향을 미치는 요소들을 분석하였다. 비교 및 분석결과를 보면, 전주동토압은 새로이 제안된 이론식에 의한 값이 기존이론에 의한 값들과 잘 일치하였다. 그러나 Rankine이론에 의한 전토압 은 비교된 기타 이론들에 의한 값과 상이하였다. 그리고 작용점 위치(h)는 삼각형 분포의 중심 위치인 0.33이 아니라 옹벽 뒷면의 경사각,뒤채움 지면의 경사각, 흙의 내부마찰각 및 부착력에 의하여 주로 지배되었다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권8호
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• pp.13-24
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• 2011

지반공학에서 흙은 흙 입자에 의한 세립분 함유율($F_c$=50%)에 따라 모래와 점토로 분류되며, 그들의 역학적 거동에 의해 설계가 이루어진다. 그러나, 모래-점토 혼합토는 일반적으로 intermediate soils로 불리어, 모래나 점토로 쉽게 구분할 수 없다. 본 연구에서는 다양한 비율을 갖는 실리카모래 세립혼합토에 대하여 정적비배수 전단시험을 수행하였고, 미리 계산된 에너지의 다짐방법과 예압밀법을 이용하여 모래부터 점토에 이르는 폭넓은 범위의 흙 구조에 대해 공시체를 준비하였다. 한계 세립함유율 보다 작은 혼합토의 전단강도는 세립분이 증가할수록 증가하며 최대 축차응력비는 조밀한 시료에 대하여 감소하고 느슨한 시료에 대하여 증가한다. 그 후, 골격간극비의 개념을 이용하여 혼합토의 단조 전단강도를 평가하였으며. 이에, 혼합토의 전단강도는 모래입자가 이루는 골격구조에 밀접한 관계가 있음을 알았다.