• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.75-84
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• 2011

흙 속에 존재하는 미생물 중에는 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성시키는 미생물이 있으며, 이렇게 생성된 탄산칼슘은 지반 내의 공극에 침전되어 수밀성을 높이거나 지반을 고결시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 미생물이 지반 내에서 광물질을 어느 정도 생성하는지와 생성된 광물질이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 현장지반의 약한 고결상태를 모사하기 위하여 모래에 3%의 시멘트를 섞어 3일 동안 양생시킨 원형공시체를 제작하였다. 약하게 고결된 공시체에 Sporosarcina pasteurii 균 용액을 20일 동안 최대 10회 반복 주입한 다음 공시체의 일축압축강도와 공극을 채운 광물질을 분석하였다. 미생물을 1회 주입한 경우 공시체의 일축압축강도는 미생물이 들어가지 않은 경우보다 5% 정도 증가하였으나, 2회 이상 주입할 경우 강도는 오히려 감소하였으며 주입 횟수가 증가할수록 일축압축강도는 계속 감소하여 최대 50%까지 감소하였다. 미생물을 반복 주입할 경우 주입 횟수에 따라 고결모래 내에 탄산칼슘이 지속적으로 생성되면서 공극을 채우는 정도가 증가하였다. 하지만, 약하게 고결된 지반 내에 탄산칼슘이 일정 이상 침전될 경우 강도는 오히려 감소하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.326-330
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• 2009

In this study, coarse-grained geomaterials were mixed with cementing binder. To do that, typical soils from road construction sites were selected to assess the strength and stiffness characteristics of cemented geomaterials mixed with cement and recycled fly ash. Mechanistic evaluation on these samples was performed depending on the various binder contents. Increasing cementing content tend to increase the resilient modulus under repeated loadings and unconfined strength respectively. In addition, the toughness of cemented geomaterials was also estimated in order to check the ability to resisting fatigue failure.

• Geomechanics and Engineering
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• 제3권4호
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• pp.323-337
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• 2011

Israel's coastal region consists, mainly, of Pleistocene and Holocene sands with varying degrees of calcareous cementation, known locally as "kurkar". Previous studies of these materials emphasized the difficulty in their geotechnical characterization, due to their extreme variability. Consequently, it is difficult to estimate construction stability, displacements and deformations on, or within these soils. It is suggested that SPT and Menard pressuremeter tests may be used to characterize the properties of these materials. Values of elastic modulus obtained from pressuremeter tests may be used for displacement analyses at different strain levels, while accounting for the geometric dimensions (length/diameter ratio) of the test probe. A relationship was obtained between pressuremeter modulus and SPT blow count, consistent with published data for footing settlements on granular soils. Cohesion values, for a known friction angle, are estimated, by comparing field pressuremeter curves to curves from numerical (finite element or finite difference) analyses. The material analyzed in the paper is shown to be strain-softening, with the initial cohesion degrading to zero on development of plastic shear strains.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1505-1516
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• 2014

본 연구에서는 시멘트 고결토 내에 실린더를 내장시킨 다음 유압으로 공시체 내부에서 인장력을 가하여 공시체를 직접 파괴시키는 직접인장시험 방법에 대한 연구를 수행하였다. 또한 기존 아령모양의 공시체를 이용한 직접인장시험과 대표적인 간접인장시험인 쪼갬인장시험을 실시하여 인장시험 방법에 따른 차이를 비교하였다. 인장시험용 공시체는 모래/시멘트비를 3:1 또는 1:1로 제작한 다음 7일 및 28일 동안 대기중 양생하였으며, 동일한 경우에 대해 10개의 공시체를 실험하여 평균값을 비교하였다. 한편 일축압축시험도 실시하여 일축압축강도와 인장강도의 비를 분석하였다. 내장형 실린더를 이용한 직접인장시험으로부터 얻은 인장강도는 아령모양 공시체를 이용한 직접인장시험으로부터 얻은 값보다 다소 높은 인장강도를 보였지만, 아령모양 공시체를 이용한 시험방법은 공시체 제작이 불편하고 시험 중 변곡부에서 파괴되는 경우가 자주 발생하였다. 탄성파괴를 일으키는 콘크리트나 암석에 적용하는 쪼갬인장시험방법으로 부터 얻은 인장강도는 표준편차가 가장 컸을 뿐 아니라, 시멘트 고결토와 같이 강도가 상대적으로 약해 탄소성파괴를 일으키는 재료에는 적용하기 어려웠다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.37-46
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• 2015

본 연구에서는 고로슬래그의 수화반응을 일으키는 극한미생물(Bacillus halodurans) 알칼리 활성화제를 사용하여 현장 지반을 고결시키는 연구를 수행하였다. 현장 토사를 고결시키기 위해 저가의 미생물 배양액을 대량으로 제조하였으며, 제조된 미생물 배양액에 대한 생장실험을 실시하여 기존 미생물 배양액과의 효율성을 비교하였다. 현장 적용은 고로슬래그와 미생물 배양액을 혼합한 알칼리 활성화제로 고결된 지반(미생물 고결토), 보통 포틀랜드 시멘트로 고결된 지반(시멘트 고결토), 그리고 무처리된 지반(무처리토)으로 나누어 시험 시공하였다. 현장 지반 3곳 모두 동일한 크기인 가로 2.6m, 세로 4m, 깊이 0.2m로 시공하였다. 현장 시공 후 28일에 코어를 채취하여 일축압축시험을 실시하였으며, 무처리토 지반은 토베인시험으로 지반의 강도를 평가하였다. 본 연구에서 개발한 미생물 고결토는 시멘트 고결토에 비해 약 1/5 정도 낮은 강도를 보였으나, 무처리토에 비해서는 약 6배 정도 높은 강도를 발휘하였다. 또한, 미생물 고결토의 pH는 10으로 11 이상인 시멘트 고결토보다 낮아 상대적으로 친환경적인 것으로 판단되었으며, SEM-EDS 분석을 통하여 고결도와 고결 물질인 C-S-H 수화물이 생성됨을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 준설 및 환경매립에 관한 학술세미나
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• pp.15-31
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• 1999

The Pusan Clay is analyzed hereafter from a point of view of mineralogy and microstructure. Results indicate that the Pusan Clay is basically illitic in nature and that the soil microstructure reveals some characteristics which could be responsible for its brittle behavior as observed from sample disturbance. The overall analysis would tend to consider that the Pusan Clay profile analyzed here shows mechanical properties similar to well structured soils or so-called cemented soils.

• 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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• 제28권6호
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• pp.599-611
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• 2022

Tendon reinforced cemented soil is applied extensively in foundation stabilisation and improvement, especially in areas with soft clay. To solve the deterioration problem led by steel corrosion, the glass fiber-reinforced polymer (GFRP) tendon is introduced to substitute the traditional steel tendon. The interface bond strength between the cemented soil matrix and GFRP tendon demonstrates the outstanding mechanical property of this composite. However, the lack of research between the influence factors and bond strength hinders the application. To evaluate these factors, back propagation neural network (BPNN) is applied to predict the relationship between them and bond strength. Since adjusting BPNN parameters is time-consuming and laborious, the particle swarm optimisation (PSO) algorithm is proposed. This study evaluated the influence of water content, cement content, curing time, and slip distance on the bond performance of GFRP tendon-reinforced cemented soils (GTRCS). The results showed that the ultimate and residual bond strengths were both in positive proportion to cement content and negative to water content. The sample cured for 28 days with 30% water content and 50% cement content had the largest ultimate strength (3879.40 kPa). The PSO-BPNN model was tuned with 3 neurons in the input layer, 10 in the hidden layer, and 1 in the output layer. It showed outstanding performance on a large database comprising 405 testing results. Its higher correlation coefficient (0.908) and lower root-mean-square error (239.11 kPa) were obtained compared to multiple linear regression (MLR) and logistic regression (LR). In addition, a sensitivity analysis was applied to acquire the ranking of the input variables. The results illustrated that the cement content performed the strongest influence on bond strength, followed by the water content and slip displacement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권1호
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• pp.17-31
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• 2015

An experimental program was performed to study the effects of cement stabilization on the geotechnical characteristics of sandy soils. Stabilizing agent included lime Portland cement, and was added in percentages of 2.5, 5 and 7.5% by dry weight of the soils. An analysis of the mechanical behavior of the soil is performed from the interpretation of results from unconfined compression tests and direct shear tests. Cylindrical and cube samples were prepared at optimum moisture content and maximum dry unit weight for unconfined compression and direct shear tests, respectively. Samples were cured for 7, 14 and 28 days after which they were tested. Based on the experimental investigations, the utilization of cemented specimens increased strength parameters, reduced displacement at failure, and changed soil behavior to a noticeable brittle behavior.

• 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.