• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.491-505
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• 2023

The practical usage of underground space and demand for vehicular tunnels necessitate the construction of non-circular wide rectangular tunnels. However, constructing large tunnels in soft clayey soil conditions with no ground improvement can lead to excessive ground deformations and collapse. In recent years, in situ ground improvement techniques such as jet grouting and deep cement mixing are often utilized to perform cement-stabilisation around the tunnel boundary to prevent large deformations and failure. This paper discusses the stability characteristics and failure behaviour of a wide rectangular tunnel in cement-treated soft clays. First, the plane strain finite element model is developed and validated with the results of centrifuge model tests available in the past literature. The critical tunnel support pressures computed from the numerical study are found to be in good agreement with those of centrifuge model tests. The influence of varying strength and thickness of improved soil surround, and cover depth are studied on the stability and failure modes of a rectangular tunnel. It is observed that the failure behaviour of the tunnel in improved soil surround depends on the ratio of the strength of improved soil surround to the strength of surrounding soil, i.e., q_ui/q_us, rather than just q_ui. For low q_ui/q_us ratios,the stability increases with the cover; however, for the high strength improved soil surrounds with q_ui >> q_us, the stability decreases with the cover. The failure chart, modified stability equation, and stability chart are also proposed as preliminary design guidelines for constructing rectangular tunnels in the improved soil surrounded by soft clays.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권6호
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• pp.577-588
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• 2018

A major concern in deep excavation project in soft clay deposits is the potential for adjacent buildings to be damaged as a result of the associated excessive ground movements. In order to accurately determine the wall deflections using a numerical procedure such as the finite element method, it is critical to use the correct soil parameters such as the stiffness/strength properties. This can be carried out by performing an inverse analysis using the measured wall deflections. This paper firstly presents the results of extensive plane strain finite element analyses of braced diaphragm walls to examine the influence of various parameters such as the excavation geometry, soil properties and wall stiffness on the wall deflections. Based on these results, a multivariate adaptive regression splines (MARS) model was developed for inverse parameter identification of the soil relative stiffness ratio. A second MARS model was also developed for inverse parameter estimation of the wall system stiffness, to enable designers to determine the appropriate wall size during the preliminary design phase. Soil relative stiffness ratios and system stiffness values derived via these two different MARS models were found to compare favourably with a number of field and published records.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제1권1호
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• pp.11-18
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• 2007

In the recent design of high ductile engineered cementitious composites (ECC), optimizing both processing and mechanical properties for specific applications is critical. This study employs a method to develop useful ECC produced with slag particles (slag-ECC) in the field, which possesses different fluid properties to facilitate diverse types of processing (i.e., self-consolidating or spray processing). Control of rheological modulation was regarded as a key factor to allow the performance of the desired processing while retaining the ductile material properties. To control the rheological properties of the composite, the basic slag-ECC composition was initially obtained, determined based on micromechanics and steady-state cracking theory. The stability and consequent viscosity of the suspensions were then mediated by optimizing the dosage of the chemical and mineral admixtures. The rheological properties altered through this approach were revealed to be effective in obtaining ECC-hardened properties, represented by pseudo strain-hardening behavior in uniaxial tension, allowing the readily achievement of the desired function of the fresh ECC.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권10호
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• pp.1450-1457
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• 2003

Structural integrity of either a passenger car or a light truck is one of the basic requirements for a full vehicle engineering and development program. The results of the vehicle product performance are measured in terms of durability, noise/vibration/harshness (NVH), crashworthiness and passenger safety. The level of performance of a vehicle directly affects the marketability, profitability and, most importantly, the future of the automobile manufacturer. In this study, we used the Virtual Proving Ground (VPG) approach for obtaining the dynamic stress or strain history and distribution. The VPG uses a nonlinear, dynamic, finite element code (LS-DYNA) which expands the application boundary outside classic linear, static assumptions. The VPG approach also uses realistic boundary conditions of tire/road surface interactions. To verify the predicted dynamic stress and fatigue critical region, a single bump run test, road load simulation, and field test have been performed. The prediction results were compared with experimental results, and the feasibility of the integrated life prediction methodology was verified.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.145-159
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• 2004

본 연구에서는 지진시 지반의 안정성 평가시, 진동시험에 기초하여 액상화 발생가능성 여부를 판정하는 상세평가법을 개발하였다. 개발된 평가법에서는 기존의 평가법이 지진을 단순히 정현하중화하는 등가전단응력개념에 기초한점과는 달리, 지진의 최대가속도, 유효지속시간, 지진형태, 그리고 지진규모 등 다양한 지진영향인자가 고려될 수 있도록 실지진기록 입력의 지반응답해석을 포함하도록 하였다. 지반의 고유한 저항특성을 응력-변형률 시험 결과로부터 액상화 전환시점까지의 누적 소성 전단변형률로 하였으며 이와 연계하여 지진의 액상화 발생특성을 지반응답해석을 통해 획득 가능한 전단변형률 시간이력곡선에 기초하도록 하였다. 이때, 액상화를 유발시키는 실지진기록의 특성분석을 위해 실지진하중 재하의 진동삼축시험을 수행하였다. 시험결과, 충격형 지진인 경우, 지진기록의 최대하중이 재하된 직후, 과잉간극수압이 급진적으로 발전하며 액상화가 발생하는 것으로 나타났으며 진동형 지진의 경우에는 최대하중이 재하된 경우, 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화가 관찰되었으며 이후, 일정수준 이상의 큰 하중재하시 액상화가 발생하였다. 이로부터 액상화 발생에 가장 큰 영향인자는 최대하중인 것을 알 수 있었으며 진동형 지진형태의 경우, 일정수준 이상의 후속하중에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 본 평가법에서는 우선적으로 충격형 지진에 한하여 사용할 것을 제안하며 이때, 최대 전단변형률까지의 시간이력곡선으로부터 소성 전단변형률을 누적계산하여 이를 해당입력지진의 액상화 발생특성치로 정하였다. 기존의 등가응력개념에 기초한 상세평가법과의 비교를 통한 타당성 분석결과, 본 평가법은 기존의 상세평가법보다 유효응력경로 및 응력-변형률 상관곡선 등 실제적인 지반거동변화에 관한 진동시험결과에 기초하여 지반의 고유특성을 결정하고 지반응답해석을 통해 증폭현상을 포함한 지반 내 지진거동변화와 지진시간이력이 보유하고 있는 지진특성을 충분히 반영하고 있으므로 신뢰성 높은 액상화 상세평가가 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제41권3호
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• pp.153-160
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• 2016

Purpose: This study was conducted to experimentally investigate the structural safety of and identify critical locations in a front-end loader under impact loads. Methods: Impact and static tests were conducted on a commonly used front-end loader mounted on a tractor. In the impact test, the bucket of the front-end loader with maximum live load was raised to its maximum lift height and was allowed to free fall to a height of 500 mm above the ground where it was stopped abruptly. For the static test, the bucket with maximum live load was raised and held at the maximum lift height, median height, and a height of 500 mm from the ground. Strain gages were attached at twenty-three main locations on the front-end loader, and the maximum stresses and strains were measured during respective impact and static tests. Results: Stresses and strains at the same location on the loader were higher in the impact test than in the static test, for most of measurement locations. This indicated that the front-end loader was put under a severe environment during impact loading. The safety factors for stresses were higher than 1.0 at all locations during impact and static tests. Conclusions: Since the lowest safety factor was higher than 1.0, the front-end loader was considered as structurally safe under impact loads. However, caution must be exercised at the locations having relatively low safety factors because failure may occur at these locations under high impact loads. These important design locations were identified to be the bucket link elements and the connection elements between the tractor frame and front-end loader. A robust design is required for these elements because of their high failure probability caused by excessive impact stress.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.75-83
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• 2002

본 연구에서는 준설토, EPS 그리고 고화재를 혼합한 경량혼합토의 역학적 특성을 일축 및 삼축압축시험을 통하여 고찰하였다. 역학적 특성은 다양한 준설토의 초기 함수비, EPS 함유율, 시멘트 함유율 그리고 양생압력에 대한 경량혼합토의 압축강도에 대하여 연구하였다. 삼축압축상태에서 EPS를 함유한 경량혼합토의 압축강도는 유효구속압에 의존 하지 않는 것으로 나타났다. EPS 함유율이 감소할수록($A_E$<2%) 그리고 시멘트 함유율이 증가할수록($A_c$>2%) 삼축압축강도-변형 거동특성은 극한 압축강도를 지나 급격한 압축강도의 감소를 보이는 시멘트 혼합토의 압축강도-변형 거동특성과 유사한 것으로 나타났다. 200kpa 이상의 압축강도를 요구하는 개량지반에 본 경량혼합토를 적용하는 경우에서 적절한 준설토의 초기함수비, EPS 함유율은 각각 약 165%~175%이상 그리고 3%~4%이상으로 제시할 수가 있었다. 삼축 및 일축압축상태에서 극한 압축강도는 시멘트 함유율이 2%이상에서 거의 증가하지 않음으로서 한계 시멘트 함유율은 2%로 제시할 수가 있었다.

• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.585-596
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• 2020

포항지진은 포항지열발전소의 수리자극에 의한 촉발지진으로 조사되었으며, 수리자극을 위해 주입된 유체가 임계상태에 도달한 지하단층을 재활성시킨것으로 알려져 있다. 하지만 포항지열발전소의 건설 이전, 포항지진 진앙지 인근에서 단층운동에 의한 제4기층 변형연구는 보고되지 않았다. 포항지진 이후 지표지질조사를 통해 진앙지로부터 약 4km 떨어진 지점에서 대규모 물빠짐구조를 확인하였다. 마이오세 이암에에서 발생한 이 물빠짐 구조는 MIS 5에 형성된 상부 해안퇴적층을 관입하고 있다. 이는 마이오세 퇴적층과 해안퇴적층의 부정합면을 따라 존재하는 지하수면과 마이오세 퇴적층이 속성작용 완료되기 전에 융기된 영향으로 인해, 마이오세 퇴적층이 충분히 고화되지 않아 연질퇴적변형구조를 형성할 수 있었음을 지시한다. 이 물빠짐구조는 미고화된 이암의 공극수압이 상부지층의 하중을 초과하여 발생한 구조로서 지진에 의해 발생한 것으로 해석된다. 이러한 해석은 물빠짐구조로부터 약 400m 떨어진 지점에서 확인된 제4기 단층의 존재, 한반도 남동부의 빠른 융기율, 포항인근 양산단층을 따라 보고된 제4기 단층과 역사지진 기록과도 잘 부합한다. 따라서, 포항지진의 진앙지 일원은 제4기 동안 지구조운동과 이와 관련된 지표변형이 발생한 지점으로서 포항지진을 일으킨 단층 또한 지진발생 이전에 임계상태에 도달했을 것으로 추정된다.