• Geomechanics and Engineering
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• 제21권5호
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• pp.423-432
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• 2020

Hydraulic conductivity is one of the engineering properties of soil. This study focusses on the influence of cement content on the hydraulic conductivity of cemented sand, which is investigated based on the results from numerical analysis and laboratory testing. For numerical analysis the cemented samples were scanned using X-ray Computed Tomography (CT) while laboratory testing was carried out using a triaxial setup. Numerical analysis enables us to simulate flow through the sample and provides insight to the microstructure. It quantifies the pore volume, proportion of interconnected voids and pore size distribution in both cemented and uncemented samples, which could be computed only through empirical equations in case of laboratory testing. With reduction in global voids, the interconnecting voids within the samples also reduce with cement content. Gamma cumulative distribution function is used to predict the percentage of voids lesser than a given pore volume. Finally, the results obtained from both numerical analysis and laboratory testing are compared.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.159-169
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• 2007

취성적인 파괴를 보이는 시멘트 혼합토의 역학적 특성을 개선하기 위하여 단섬유를 사용한 섬유시멘트 혼합토에 관한 연구를 수행하였다. 낙동강 유역에서 채취한 모래, 보통포틀랜드시멘트 그리고 최근 콘크리트와 시멘트 보강재로 많이 사용되고 있는 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 사용하였다. PVA 섬유는 시멘트와 접착성이 매우 우수하며 비중이 1.3으로 물보다 약간 큰 것이 특징이며 시멘트 보강재로 사용되고 있는 일반 PVA 섬유보다는 다소 직경이 큰 0.1mm의 PVA 섬유를 사용하였다. 깨끗한 낙동강 모래에 시멘트와 섬유를 최적함수비로 잘 섞은 후 5층으로 나누어 층당 55회 다짐하여 공시체를 만든 후 7일간 양생시켰다. 모든 공시체의 시멘트 혼합율은 4%로 동일하지만 섬유의 혼합위치를 다르게 시료를 제작하여 일축압축시험을 실시하였다. 강도시험에서 섬유의 보강 형태와 위치에 따른 일축압축강도의 특성을 비교하였으며, 동일한 양의 섬유가 균일하게 보강된 경우의 일축압축강도가 그렇지 않은 경우보다 약 2배 증가하였다. 층당 섬유 혼합율이 동일할 경우 섬유 보강율이 증가함에 따라 일축압축강도도 증가하였으며, 전층이 보강되었을 때의 일축압축강도는 중간층만 보강된 경우보다 1.5배 이상 강도가 증가하였다. 섬유-시멘트 혼합토 거동에서 섬유의 혼합율과 섬유가 골고루 잘 분산되도록 하는 방법 또는 분산이 용이한 섬유를 선택하는 것이 중요하였다.

• Computers and Concrete
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• 제26권6호
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• pp.483-495
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• 2020

Dams are vital infrastructures that are expected to maintain their stability during seismic excitations. Accordingly, cemented material dams are an emerging type, which are being increasingly used around the world owing to benefiting from advantages of both earth-fill and concrete gravity dams, which should be designed safely when subjected to strong ground motion. In the present paper, the seismic performance of a cemented sand and gravel (CSG) dam is assessed using incremental dynamic analysis (IDA) method by accounting for two failure modes of tension cracking and base joint sliding considering the dam-reservoir-foundation interactions. To take the seismic uncertainties into account, the dam is analyzed under a suite of ground motion records and then, the effect of friction angle for base sliding as well as deformability of the foundation are investigated on the response of dam. To carry out the analyses, the Cindere dam in Turkey is selected as a case study, and various limit states corresponding to seismic performance levels of the dam are determined aiming to estimate the seismic fragilities. Based on the results, sliding of the Cindere dam could be serious under the maximum credible earthquake (MCE). Besides, dam faces are mostly to be cracked under such level of intensity. Moreover, the results indicate that as friction angle increases, probability of sliding between dam and foundation is reduced whereas, increases tensile cracking. Lastly, it is observed that foundation stiffening increases the probability of dam sliding but, reduces the tensile damage in the dam body.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.14-21
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• 2008

In this study, a series of CID tests were performed on gypsum-cemented specimens to determin the cohesion intercept and the confined stress start to break the cementation bonds (${q_i}'_{(BP)}$). And the relationships between the unconfined compressive strength ($q_{ucs}$) and cohesion intercept or ${q_i}'_{(BP)}$ were investigated. From the experiments, it was concluded that the friction angle of cemented sands is not affected by cementation while the cohesion intercept of cemented sands significantly influenced by cementation and is constant before ${q_i}'_{(BP)}$. By an analytical interpretation, the failure strength of cemented specimen could be represented by summation of the failure strength of uncemented specimen and the unconfined compressive strength of cemented one. And the cohesion intercept of cemented specimen was represented as a linear relation with the unconfined compressive strength. Those analytical values of failure strength and cohesion intercept almost coincided with the experimental values of those. In addition, the ${q_i}'_{(BP)}$ also could be related with unconfined compressive strength linearly.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권3호
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• pp.207-219
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• 2021

Several additives are used to enhance the geotechnical properties (e.g., shear wave velocity, shear modulus) of soils to provide sustainable, economical and eco-friendly solutions in geotechnical and geo-environmental engineering. In this study, piezoelectric ring actuators are used to measure the shear wave velocity of unreinforced, fiber, cemented, and fiber reinforced cemented Toyoura sand. One dimensional oedometer tests are performed on medium dense specimens of Toyoura sand-cement-fiber-silica flour mixtures with different percentages of silica flour (0-42%), fiber and cement (e.g., 0-3%) additives. The experimental results indicate that behavior of the mixtures is significantly affected by the concentration of silica flour, fiber and cement additives. Results show that with the addition of 1-3% of PVA fibers, the shear wave velocity increases by only 1-3%. However, the addition of 1-4% of cement increases the shear wave velocity by 8-35%. 10.5-21% increase of silica flour reduces the shear wave velocity by 2-5% but adding 28-42% silica flour significantly reduces the shear wave velocity by 12-31%. In addition, the combined effect of cement and fibers was also found and with only 2% cement and 1% fiber, the shear wave velocity increase was found to be approximately 24% and with only 3% cement and 3% fibers this increased to 35%. The results from this study for the normalized shear modulus and normalized mean effective stress agree well with previous findings on pure Toyoura sand, Toyoura silty sand, fiber reinforced, fiber reinforced cemented Toyoura sand. Any variations are likely due to the difference in stress history (i.e., isotropic versus anisotropic consolidation) and the measurement method. In addition, these small discrepancies could be attributed to several other factors. The potential factors include the difference in specimen sizes, test devices, methods of analysis for the measurement of arrival time, the use of an appropriate Ko to convert the vertical stresses into mean effective stress, and sample preparation techniques. Lastly, it was investigated that there is a robust inverse relationship between α factor and 𝞫₀ exponent. It was found that less compressible soils exhibit higher 𝜶 factors and lower 𝞫₀ exponents.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.87-97
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• 2008

단단한 모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 Engineered soils을 고결화 시킨 후 $K_o$ 상태에서의 거동 특성을 분석하였다. 고결화 효과에 따른 영향 및 모래부피비에 따른 영향을 파악하기 위하여 다양한 모래부피비를 가지는 비고결화 및 고결화 시료를 준비하여, 수직 응력에 따른 변형 및 탄성파 속도를 측정하였다. 탄성파 속도 측정은 벤더 엘리먼트와 PZT 엘리먼트를 이용하였다. 고결화 이 후 응력에 따른 수직 변형율의 기울기는 이중 선형 관계를 보이며 고결화 결합 파괴 이후에는 비고결화 시료와 비슷한 기울기를 가진다. 정규화된 수직 변형량은 응력에 따라 capillary force, cementation, decementation 구간으로 나눌 수 있다. 근접장 내에서 측정된 전단파 신호의 첫 번째 움직임은 압축파의 도달과 일치하였다. 고결화에 의해 탄성파 속도는 수직 응력의 증가 없이 급격한 증가를 보였으며, 고결화 이후 추가적인 응력 증가에도 일정한 값을 보였다. 고결화 파괴 후 지속적인 수직 응력의 증가에 따라 탄성파속도는 증가하였다. 고결화는 비고결화 시료에서 나타나는 유사고무, 유사모래, 전이 3가지의 거동을 방해한다. 고무-모래 혼합재의 고결화 결합의 파괴 메커니즘은 모래부피비에 따라 다르며 낮은 모래부피비의 시료는 입자 모양의 변화가, 높은 모래부피비 시료에서는 입자 구조의 변화가 고결화 결합의 파괴가 주요한 원인이다. 본 연구를 통해 연약한 고무 입자와 단단한 모래 입자의 혼합재인 Engineered soils의 거동은 고결화 및 고결화 파괴에 따라 비고결화 시료와 구분됨을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.429-438
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• 2019

Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an innovative soil improvement approach utilizing metabolic activity of microbes to hydrolyze urea. In this paper, the shear response and the erodibility of MICP-treated sand under axial compression and submerged impinging jet were evaluated at a low confining stress range. Loose, poorly graded silica sand was used in testing. Specimens were cemented at low confining stresses until target shear wave velocities were achieved. Results indicated that the erodibility parameters of cemented specimens showed an increase in the critical shear stress by up to three orders of magnitude, while the erodibility coefficient decreased by up to four orders of magnitude. Such a trend was observed to be dependent on the level of cementation. The treated sand showed dilative behavior while the untreated sands showed contractive behavior. The shear modulus as a function of strain level, based on monitored shear wave velocity, indicated mineral debonding may commence at 0.05% axial strain. The peak strength was enhanced in terms of emerging cohesion parameter based on utilizing the Mohr-Coulomb failure criteria.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.91-99
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• 2008

본 연구에서는 대형 챔버에 낙사법에 의한 고결시료 조성시 모래와 고결유발제인 석고의 재료분리를 방지하기 위한 방법을 검토하고, 콘관입시험, 딜라토미터 시험, 벤더엘리먼트 시험을 수행하여 조성된 시료의 균질성을 평가하였다. 시료 낙사시 발생하는 재료분리를 최소화하기 위해 모래 중량비 0.5%의 물로 모래시료 표면을 습윤시키고, 석고를 모래표면에 골고루 흡착시킨 후 시료를 낙사하였다. 일반적인 세립분 포함 모래시료와 같이 건조상태 모래와 석고의 혼합시료는 석고함유율이 증가할수록 최대/최소 간극비가 감소하였지만, 습윤상태 모래와 석고의 혼합시료는 석고함유율이 적은 초기의 최대/최소 간극비가 증가하는 경향을 보였다. 조성된 시료의 연직방향 론선단저항, 딜라토미터 수평응력지수, 딜라토미터 계수, 재료지수, 그리고 수평방향 전단파속도는 매우 균등하게 측정되었으며, 이로써 시료의 균질성이 매우 양호한 것으로 평가된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.161-168
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• 2003

대부분의 자연상태의 사질토는 어느 정도 경화되어 있다. 경화의 정도는 흙의 체적변형 거동이나 강도에 중요한 영향을 준다. 경화된 사질토 지반의 중요한 특징은 사질토임에도 불구하고 굉장히 높이 서 있을 수 있다는 것이다. 많은 현장 관측이나 경화모래로 된 사면의 파괴 해석들은 기존의 사면해석방법이 적절하지 않다는 것을 보여준다. 이것은 단지 파괴면이 원호가 아니라는 점뿐만 아니라 파괴면에서의 전단응력이 실험으로부터 얻어진 전단강도보다 훨씬 작기 때문일 것이다. 이러한 사실은 파괴양상이 Mohr-Coulomb 전단파괴와 다르다는 것을 말한다. 이런 파괴는 파괴역학 개념과 이론으로 설명될지도 모른다. 이 논문에서는 파괴 역학 개념을 이용해서 경화모래로 이루어진 급경사 사면의 해석을 수행하였다. FEM 해석 결과는 파괴역학의 개념을 이용한 해석방법이 경화사질토로 이루어진 지반구조물의 설계나 안정해석에 훌륭한 대안임을 보여주고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.13-22
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• 2018

The number of researches on the mechanical properties of cemented sand and gravel (CSG) materials and the application of the CSG Dam has been increased. In order to explain the technical scheme of strength prediction model about the artificial neural network, we obtained the sample data by orthogonal test using the PVA (Polyvinyl alcohol) fiber, different amount of cementing materials and age, and established the efficient evaluation and prediction system. Combined with the analysis about the importance of influence factors, the prediction accuracy was above 95%. This provides the scientific theory for the further application of CSG, and will also be the foundation to apply the artificial neural network theory further in water conservancy project for the future.