• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권9호
• /
• pp.37-45
• /
• 2014

해상 기초구조물은 수평하중에 지배적인 영향을 받으며, 세굴 발생으로 인한 모노파일의 근입깊이 및 지반강성의 감소는 구조물의 안정성을 저하시키게 된다. 본 연구의 목적은 전기비저항 모니터링 기법을 이용하여 기초구조물의 연직 세굴심도를 평가하고, 전단파 토모그래피를 통해 지반강성의 공간적 분포 및 변화양상을 파악하는 것이다. 해상 기초구조물에서의 세굴현상을 모사하기 위하여 하단이 고정된 모형 모노파일을 중앙에 위치시킨 후 모래 및 시멘트를 이용하여 모형 지반을 조성하였다. 전기비저항을 측정하기 위하여 모형 모노파일에 수평 및 수직배열로 구분하여 전극쌍을 설치하였으며, 전단파 측정을 위해서 사각형 프레임에 벤더 엘리먼트를 $7{\times}7$로 배열하였다. 세굴도 변화에 따라 위치별 전기비저항과 전단파 토모그래피 이미지를 측정하였다. 실내실험을 통해 세굴도 변화에 따른 위치별 전기비저항 변화와 전단파 토모그래피를 관찰하였고, 각 단계별 지반 변화양상을 파악하였다. 위치별 전기비저항의 변화를 통해 최대세굴심도 평가가 가능했으며, 전단파 토모그래피를 통해 세굴로 인한 지반의 전단강성 변화를 추정할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 전기비저항과 전단파 토모그래피는 세굴현상으로 인한 해상 기초구조물 주변의 지반특성을 모니터링하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권11호
• /
• pp.47-54
• /
• 2006

비고결화된 흙의 전단파 속도는 모세관 현상을 무시할 수 있는 경우 유효응력의 함수로 표현할 수 있다. 그러나 지반에서의 응력상태는 등방성인 경우보다는 이방성인 경우가 대부분이므로 이러한 유효응력은 파가 전파되는 방향과 입자가 움직이는 방향의 두 가지로 나눠진다. 또한, 전단파 속도는 입자 특성에 따라 실험적으로 결정되는 ${\alpha}$계수와 ${\beta}$지수에 영향을 받는데 ${\beta}$지수의 경우 입상 매질(particulate material)의 접촉 특성(입자크기, 입자모양, 입자들의 구조)에 따라 결정되며, ${\alpha}$계수는 패킹(packing)의 형태(즉, 간극률과 coordination number), 입자를 만드는 재료의 특성, 입자간의 접촉 거동, 구조의 변화에 따라서 변화한다. 본 연구에서는 입자구조의 특성이 다른 점토, 모래, mica등의 재료로 압밀시험을 실시하고 벤더 엘리먼트를 통하여 유효응력 방향과 입자 이방성에 따른 전단파 속도를 측정하였다. 연구 결과, 둥근 입자로써 입자자체가 등방성인 경우에는 응력이방성에 의하여 전단파 속도의 크기가 달라지는 것으로 나타났다. 또한 전단파 속도는 동일한 응력 하에서 입자 배열에 의존하는 것으로 나타났다. 이번 연구는 지반구조물의 설계와 시공 시 전단파 속도와 전단탄성계수는 매우 신중하게 계산되고 사용되어져야 함을 제시하고 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
• /
• pp.607-614
• /
• 2010

Shear behavior of granular soils largely affects the safety and stability of underground and earth structures. This study presents the characteristics of shear zone in a direct shear test using shear wave and electrical resistivity measurements. An innovative direct shear box made of transparent acrylic material has been developed to prevent direct electric current. Bender elements and electrical resistivity probe are embedded in the wall of direct shear box to estimate the shear wave velocities and the electrical resistivity at the shear and non-shear zones. Experimental results show that the void ratio and shear wave velocity at shear zone increase during shearing while the values remain constant at non-shear zone. The results demonstrate correlation among the contact force, small strain shear modulus, and void ratio at shear zone. This study suggests that the application of the modified direct shear box including shear wave and electrical resistivity measurements may become an effective tool for analyzing soil behavior at shear zone.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
• /
• pp.71-77
• /
• 2008

Microstructural changes may arise due to the particle vanishing, fluid diffusion, heating, etc. This study focuses on the changes in small-strain shear stiffness in k0 loading produced by local straining in particular system made of sand-salt mixtures. Local strains were induced by dissolution of salt particles. Experiments were carried out in a conventional oedometer cell equipped with bender elements. Axial displacement and shear wave signals are recorded at each loading stage and during saturation process. Experimental data showed that microstructural changes due to particle vanishing were clearly captured by using shear wave measurement. Saturation of sand-salt mixture at a larger axial stress did not always create a more condense soil at the end of loading stage. Sand-salt mixture is useful for laboratory test on controlled artificial specimen.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제22권7호
• /
• pp.164-169
• /
• 2005

The micro-gripper system is one of the systems that should be improved in the respect of performance for practical usage. In the previous works, the important issues are considered and presented using axiomatic design approach. In this paper, the functional requirements and design parameters are evaluated in order to improve the performance and efficiency of the system. The evaluation is a very difficult task since many variables are related to the outcomes. To provide a basis for correct design decisions, axiomatic design principles have been advanced. Since the framework of axiomatic design makes design issues easier to understand when they are analyzed, we used those as an evaluation tool. The object of the system is to handle micro-size parts. Main device is a micro-gripper using two bender-typed and one stack-typed PZTs as actuators. And it has three tips made of tungsten wires fur holding function. Also the system must satisfy other functional requirements for appropriate handling performance. The results of this study show design improvements of micro-gripper system such as structural change of gripper, additional element, and integration of physical parts. Axiomatic design guides presented suitable design parameters corresponding to functional requirements and made the design elements improve through diagrams of whole system.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• 제22권4E호
• /
• pp.167-175
• /
• 2003

Shear wave velocity was measured and grain size analysis was conducted on two core samples obtained in unconsolidated marine sediments of the western continental margin, the East Sea. A pulse transmission technique based on the Hamilton frame was used to measure shear wave velocity. Duomorph ceramic bender transducer-receiver elements were used to generate and detect shear waves in sediment samples. Time delay was calculated by changing the sample length from the transducer-receiver element. Time delay is 43.18 μs and shear wave velocity (22.49 m/s) is calculated from the slope of regression line. Shear wave velocities of station 1 and 2 range from 8.9 to 19.0 m/s and from 8.8 to 22 mis, respectively. Shear wave velocities with depth in both cores are qualitatively in agreement with the compared model〔1〕, although the absolute value is different. The sediment type of two core samples is mud (mean grain size, 8-9Φ). Shear wave velocity generally increases with sediment depth, which is suggesting normally consolidated sediments. The complicated variation of velocity anisotropy with depth at station 2 is probably responsible for sediment disturbance by possible gas effect.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제11권5호
• /
• pp.713-723
• /
• 2016

Shear wave velocities of three selected sandy soils subject to drained triaxial compression test were continuously measured using the bender elements. The shear wave velocity during isotropic compression, as widely recognized, increased as confining pressure increased and they were correlated well. However, during drained shearing, the mean effective stress could no further provide a suitable correlation. The shear wave velocity during this stage was almost constant with respect to the mean effective stress. The vertical stress was found to be more favorable at this stage (since confining stress was kept constant). When sample was attained its peak stress, the shear wave velocity reduced and deviated from the previously existed trend line. This was probably caused by the non-uniformity induced by the formation of shear band. Subsequently, void ratios computed based on external measurements could not provide reasonable fitting to the initial stage of post-peak shear wave velocity. At very large strain levels after shear band formation, the digital images revealed that sample may internally re-arrange itself to be in a more uniform loose stage. This final stage void ratio estimated based on the proposed correlation derived during pre-peak state was close to the value of the maximum void ratio.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제7권4호
• /
• pp.275-287
• /
• 2011

The behaviors of saturated soils such as compressibility and permeability are distinguished by preconsolidation stress. Preconsolidation stress becomes an important design parameter in geotechnical structures. The goal of this study is to introduce a new method for the evaluation of preconsolidation stress based on the shear wave velocity at small strain, using Busan, Incheon, and Gwangyang clays in Korea. Standard consolidation tests are conducted by using an oedometer cell equipped with bender elements. The preconsolidation stresses estimated by shear wave velocity are compared with those evaluated by the Casagrande, constrained modulus, work, and logarithmic methods. The preconsolidation stresses estimated by the shear wave velocity produce very similar values to those evaluated by the Onitsuka method (one of the logarithmic methods), which yields an almost real preconsolidation stress. This study shows that the shear wave velocity method provides a reliable method for evaluating preconsolidation stress and can be used as a complementary method.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
• /
• pp.24-30
• /
• 2010

The void ratio and elastic moduli are design parameters used in geotechnical engineering to understand soil behavior. Elastic and electromagnetic waves have been used to evaluate the various soil characteristics due to high resolution. The objective of this study is to evaluate the void ratio and elastic moduli based on elastic wave velocities and electrical resistivity. The Field Velocity Resistivity Probe (FVRP) is developed to obtain the elastic and electromagnetic wave profiles of soil during penetration. The Piezoelectric Disk Elements (PDE) and Bender Elements (BE) are used as transducers for measuring the elastic wave velocities such as compressional and shear wave velocities. The Electrical Resistivity Probe (ERP) is also installed for capturing the electrical resistivity profile. The application test is carried out on the southern coast of the Korean peninsula. The field tests are performed at a depth of 6~20 m, at 10 cm intervals for measuring elastic wave velocities and at 0.5cm intervals for measuring electrical resistivity. The elastic moduli such as constraint and shear moduli are calculated by using measured elastic wave velocities. The void ratios are also evaluated based on the elastic wave velocities and the electrical resistivity. Furthermore, the converted void ratios by using FVRP are compared with the volumetric void ratio obtained by a standard consolidation test. The comparison shows that the void ratios based on the FVPR match the volume based void ratio well. This study suggests that the FVRP may be a useful device to effectively determine the elastic moduli and void ratio in the field.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.31-37
• /
• 2014

탄성파는 지반 및 지반환경 관련 과업에서 다양한 형태로 활용되어 왔다. 일반적으로는 현장에서 탄성파 탐사를 수행하여 시추조사와 더불어 지반의 물성값을 평가하는 목적으로 사용되고 있으며, 지하공동의 위치파악 등에도 사용되고 있다. 환경복원이 필요한 버려진 부지에 매립된 유류 저장시설의 위치 파악 등 지반환경공학과 관련하여서도 탄성파의 활용은 활발히 이루어지고 있다. 또한 지반의 미소변형률 구간에서의 지반 거동 분석에도 탄성파를 활용하고 있다. 탄성파의 매질 내 이동속도가 주요 인자로서 활용되고 있는데, 이는 시간 영역과 주파수 영역에서 산정할 수 있다. 시간 영역에서의 탄성파의 이동속도 평가방법은 동일 위상을 갖는 특정한 점들의 시간차이를 분석하는 방법, 상호상관법을 활용한 방법으로 나뉠 수 있다. 주파수 영역에서의 탄성파의 이동속도는 진원과 수신점에서의 입력 파형과 수신파형의 위상 차이를 분석하여 산정할 수 있다. 본 연구에서는 시카고 지역에서 채취한 불교란 빙하퇴적 점성토 시료에 벤더 엘리먼트를 이용한 탄성파 시험을 실시, 동일한 탄성파에 대해 여러 가지 산정 방법을 적용하여 탄성파의 이동속도를 분석하였다. 시간영역에서 탄성파의 이동속도를 분석한 결과 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 크게 받는 것으로 분석되었으며, 신호에 포함되어있는 노이즈 및 수신파형의 요철 특성으로 인하여 같은 위상을 갖는 점을 정확히 찾는 것은 불가능하였다. 상호상관법으로 분석한 경우도 입력 파형과 수신파형의 주기의 차이로 인해 탄성파의 정확한 이동속도를 산정하는 것은 불가능하였다. 주파수 영역에서의 이동속도 산정의 경우 영채우기를 통해 주파수 분해능을 개선시킬 수 있어 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 받지 않았다. 과도파 사용으로 인한 지배주파수가 유일 값이 아닌 범위로 나타나는 단점이 있었으나, 지배주파수 범위 내의 탄성파의 이동속도의 범위는 시간 영역에서 산정한 값보다 정밀한 것으로 나타났다.