본 연구에서는 교각주위에 발생하는 국부세굴깊이를 예측하기 위한 5-SRICOS 방법을 제안하였다. 교각주위의 시간에 따른 세굴깊이 변화곡선을 예측하기 위해 SRICOS 방법이 개발된 바 있다. 이는 흙의 특성에 기초한 시간효과와 수리학적 매개변수를 동시에 고려할 수 있으며, SRICOS프로그램을 사용하여 실제의 수문곡선과 다층지반구조를 처리할 수 있는 방법이다. 5-SRICOS 방법은 이 SRICOS 방법의 단순화된 형태이다. 수계산만으로 세굴깊이를 예측할 수 있도록 SRICOS 방법을 단순화시키는 시도가 이루어졌으며, 그 결과 5-SRICOS 방법에서는 단지 교각폭, 교량 설계빈도, 설계유속, 흙의 초기 세굴속도와 같은 4가지 매개변수만이 요구된다. 5-SRICOS 방법은 SRICOS 방법을 사용하여 계산된 55개의 세굴깊이에 적용하여 검증되었다.
To give a solution for seismic stability of tunnel faces subjected to earthquake ground shakings, the pseudo-dynamic approach is originally introduced to analyze tunnel face stability in this study. In the light of the upper-bound theorem of limit analysis, an advanced three-dimensional mechanism combined with pseudo-dynamic approach is proposed. Based on this mechanism, the required support pressure on tunnel face can be obtained by equaling external work rates to the internal energy dissipation and implementing an optimization searching procedure related to time. Both time and space feature of seismic waves are properly accounted for in the proposed mechanism. For this reason, the proposed mechanism can better represent the actual influence of seismic motion and has a remarkable advantage in evaluating the effects of vertical seismic acceleration, soil amplification factor, seismic wave period and initial phase difference on tunnel face stability. Furthermore, the pseudo-dynamic approach is compared with the pseudo-static approach. The difference between them is illustrated from a new but understandable perspective. The comparison demonstrates that the pseudo-static approach is a conservative method but still could provide precise enough results as the pseudo-dynamic approach if the value of seismic wavelengths is large or the height of soil structures is small.
일반적으로 흙의 파괴는 전단 변형이 집중되는 영역인 전단면의 형성과 발달에 의해 발생한다. 정규압밀 점성토의 파괴거동을 확인하기 위해 시료 내부의 변형거동 분포에 대해 평가가 필요하다. 본 연구에선 재성형된 카올리나이트 시료에 대해 평면변형률 시험을 수행하였으며, 전단 과정에서 일정 변형률 간격에서 디지털 이미지 해석을 수행하였다. 시험 결과로 도출된 응력-변형률 결과를 통해 4개의 단계를 결정하여 시료의 변형거동과 전단면 특성을 평가하였다.
The interaction between the frozen soil and building structures deteriorates with the increasing temperature. A nuclear magnetic resonance (NMR) stratification test was conducted with respect to the unfrozen water content on the interface and a shear test was conducted on the frozen soil-structure interface to explore the shear characteristics of the frozen soil-structure interface and its failure mechanism during the thawing process. The test results showed that the unfrozen water at the interface during the thawing process can be clearly distributed in three stages, i.e., freezing, phase transition, and thawing, and that the shear strength of the interface decreases as the unfrozen water content increases. The internal friction angle and cohesive force display a change law of "as one falls, the other rises," and the minimum internal friction angle and maximum cohesive force can be observed at -1℃. In addition, the change characteristics of the interface strength parameters during the freezing process were compared, and the differences between the interface shear characteristics and failure mechanisms during the frozen soil-structure interface freezing-thawing process were discussed. The shear strength parameters of the interface was subjected to different changes during the freezing-thawing process because of the different interaction mechanisms of the molecular structures of ice and water in case of the ice-water phase transition of the test sample during the freezing-thawing process.
본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압의 크기 및 분포에 대해서 절리의 점착강도, 암석종류 및 절리경사각을 달리하여 조사하였다. 본 연구는 특히 절리 점착강도의 영향에 대해 초점을 두었다. 실내모형실험(Son and Park, 2014)에 근거하여 암석과 구조물의 상호작용을 고려하면서 확장된 매개변수 연구를 수행하였다. 이 때 매개변수 연구는 암석과 절리의 거동특성을 고려할 수 있도록 개별요소법에 근거하여 수행하였다. 연구결과 굴착벽체에 작용하는 토압은 암석 및 절리경사각 뿐만아니라 절리 점착강도에 의해서 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 절리 점착강도의 영향은 특히 절리가 활동될 수 있는 조건에서 크게 나타났다. 본 연구에서는 서로 다른 조건에서 절리의 활동을 방지하기 위한 절리 점착강도의 크기를 조사하였다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압산정을 위해 자주 이용되는 Peck의 경험토압과도 비교되었다. 비교결과 절리형성 암반지층에서 발생하는 토압은 토사지반에서의 토압과는 크게 다를 수 있다는 것을 나타냈다. 본 연구결과는 향후 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압에 대해 보다 나은 이해를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
점토지반(粘土地盤)속에 설치(設置)된 줄말뚝에 작용(作用)하는 측방토압(側方土壓)의 산정이론식(算定理論式)이 제안(提案)되고, 말뚝 및 지반(地盤)에 관한 조건(條件)을 여러가지로 변화(變化)시킨 일련(一連)의 모형실험(模型實驗)을 통하여 본(本) 이론식(理論式)의 신뢰성(信賴性)이 검토(檢討)된다. 실험결과(實驗結果), 말뚝주변지반(周邊地盤)의 소성상태(塑性狀態)에 대한 가정(假定)의 타당성(妥當性) 및 제안식(提案式)에 의한 이론치(理論値)가 가지는 의미(意味)가 명백(明白)하게 설명(說明)될 수 있다. 그리고, 실험치(實驗値)와 이론치(理論値)의 비교결과(比較結果), 점토(粘土)의 강도(强度) 및 말뚝의 직경(直徑)과 설치간격(設置間隔)을 여러가지로 변화(變化)시켜도 양자(兩者)는 매우 잘 일치(一致)하고 있다. 결국, 말뚝주변지반(周邊地盤)만이 소성상태(塑性狀態)로 되려고 하는 경우의 줄말뚝에 작용(作用)하는 측방토압(側方土壓)은 본산정이론식(本算定理論式)에 의하여 예측(豫測)될 수 있다고 결론(結論)지어진다.
본 연구는 충청 지역에서 측정된 전단파 속도를 지층별로 점성토층, 사질토층, 자갈층, 풍화토층, 풍화암층으로 분류하여 표준관입시험 N값과 전단파 속도의 상관관계식을 제안하였으며, 참고적으로 풍화암층을 제외한 전체토층의 상관관계식을 도출하였다. 제안된 상관관계식은 국내외 기존 제안식을 고려하여 모두 멱함수로 산정하였으며 지반강도의 경우 N값이 50 이상일 경우에는 선형으로 환산하여 적용하였다. 금번 연구에서 제안한 관계식을 국내외 사례와 지층별로 비교 분석한 결과 점성토층, 사질토층, 자갈층, 풍화토층의 경우에는 유사한 특성을 보이고 있음을 알 수 있었다. 다만, 풍화암층에 대한 상관관계식의 경우 국내 관계식과 다소 낮은 결과치를 나타내는 차이가 있음을 확인하였다. 풍화암층의 경우 상관관계식 산정에 있어 N값이 50 이상일 경우는 선형으로 환산하여 적용함에 따라 지반 강도가 높은 지층인 풍화암층에서 차이가 발생한 것으로 파악된다.
한계해석법인 상 하계법은 점착성, 점착성-마찰성, 마찰성분만 가지는 지반에서의 주로 얕은 터널에 대한 안정수를 구하기 위해 발전되어 왔다. 그러나 점성이 없고 마찰성분만 존재하는 지반에서의 비교적 깊은 터널에 대한 이러한 해석법의 연장은 현재까지 그 연구가 드물게 진행되어왔다. 따라서 본 연구는 이러한 상황에서의 터널붕괴하중을 구하기 위한 근사적인 해석법으로 응력불연속장에 근거하는 하계법과 동적 파괴메카니즘에 근거하는 상계법을 각각 제안하였다. 이러한 해석법에 의한 터널붕괴하중은 수치해석과 기존의 경계해석법과 비교되었으며 특히, 터널 수평축 상에 위치하는 유한지반요소들에 대한 유한요소해석 결과와 잘 일치됨을 보여 주었다.
In order to analyse the strength problems for an unsaturated soil, it is required to examine closely the characteristics of the parameters of shear strength which was changed with the metric suction and void ratio. To this ends, a triaxial compression test was conducted on the three samples-granular soil, cohesive soil and silty soil. The specimen was made by pressing the static pressure on the mold filled soil and was controled the void ratio with the different compaction ratio. And the test was performed by using the modified apparatus of the triaxial compression tester. The range of matric suction was 0-90 kPa.The measured results for the deviator stress and parameters of shear strength were analysed with the void ratio and the compaction ratio, and they were examined closely the characteristics of the strength for an unsaturated soil.
In order to analyse the flow problems for an unsaturated soil, it is required to examine closely the characteristics of the coefficient of permeability which is changing with the matric suction. To this ends, a permeability test was conducted on the three samples;granular soil, cohesive soil and silty soil. The specimen was made by pressing the static pressure on the mold filled with soil and the void ratio was controled with the different compaction ratio. And the test was performed by using the modified apparatus of the steady state method which was proposed by flute (1972). The range of matric suction was 0-90 kPa. The measured results for the coefficients of permeability were analysed with the void ratio and the compaction ratio, and it was examined closely the characteristics of the permeability for an unsaturated soil.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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