• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6322-6328
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• 2014

얕은기초의 하중지지거동을 살펴보기 위해 3종류의 얕은기초를 가정하여 유한요소해석을 수행하였다. 띠기초에 대한 해석을 통해 구한 파괴시의 기초하부지반의 파괴양상은 팽창각이 없는 경우 국부전단파괴양상을 보였으며 팽창각이 있는 경우에는 전반전단파괴양상을 보였다. 팽창각에 따른 극한하중에 있어서는 팽창각이 있는 경우의 극한하중이 팽창각이 없는 경우에 비해 1.5배 큰 값을 보였다. 원형기초와 정사각형 기초에 대한 해석결과에 따르면 팽창각의 존재여부와 관계없이 파괴시 기초 인접지반면에 상향의 변위가 발생하여 전반전단파괴양상을 보였다. 극한하중에 있어서는 팽창각이 있는 경우가 없는 경우에 비해 약 10% 정도 증가하였다. 세 종류의 얕은기초에 대하여 해석을 통해 얻은 하중-침하곡선을 살펴볼 때 팽창각이 클수록 하중지지능력이 큼을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.265-270
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• 2002

Dilatancy is a unique characteristics of granular materials showing the tendency to change volume upon shearing. In this study large triaxial tests were peformed for both the well graded rock and the poorly graded rock. And the shear strength of rockfill materials considering dilatancy is evaluated based on the test results. For the rock materials of this study the contribution of dilatancy in the maximum internal friction angle is as much as -6.0%∼3.0% of the internal friction angle measured at peak

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제5권2호
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• pp.157-168
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• 2012

The dilatancy of granular materials has significant influence on its mechanical behaviors. The dilation angle is taken as a constant in conventional associated or non-associated flow rules based on Drucker-Prager yields theory. However, various experimental results show the dilatancy changes during progressive failure of granular materials. A non-associated flow rule with evolution of dilation angle is adopted in this study, and Cosserat continuum theory is used to describe the behaviors of granular materials for considering to some extent the its internal structure. Numerical examples focus on the bearing capacity and localization of granular materials, and results illustrate the capability and performance of the presented model in modeling the effect on failure behavior of granular materials.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.419-433
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• 2009

Pressure grouting is a common technique in geotechnical engineering to increase the stiffness and strength of the ground mass and to fill boreholes or void space in a tunnel lining and so on. Recently, the pressure grouting has been applied to a soil-nailing system which is widely used to improve slope stability. The soil-nailing design has been empirically performed in most geotechnical applications because the interaction between pressurized grouting paste and the adjacent ground mass is complicated and difficult to analyze. The purpose of this study is to analyze the increase of pullout resistance induced by pressurized grouting with the aid of performing laboratory model tests and field tests. In this paper, two main causes of pullout resistance increases induced by pressurized grouting were verified: the increase of residual stress; and the increase of coefficient of pullout friction. From the laboratory tests, it was found that residual stress in borehole increases by pressurized grouting and dilatancy angle could be estimated by cavity expansion theory using the measured wall displacements. From the field test results, the pullout resistance of soil-nailing with pressurized grouting was found to be 10% larger than that of soil-nailing with gravitational grouting, mainly caused by mean normal stress increase and dilatancy effect. So, the pullout resistance could be estimated by considering these two effects. The radial displacement increases with dilatancy angle increase and the dilatancy angle decreases with injection pressure increase. The measured pullout resistance obtained from field tests is in good agreement with the estimated one from the cavity expansion theory.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권2호
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• pp.121-129
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• 2020

In the design of geotechnical structures, engineers choose either peak or critical state friction angles. Unfortunately, this selection is based on engineer's preference for economy or safety and lacks the assessment of the expected level of deformation. To fill this gap in the design process, this study proposes a strain based empirical method. Proposed method is founded on the experimentally supported assumption that higher dilatancy angles result in more brittle soil response. Using numerous triaxial test data on ten different soils, an empirical design chart is developed that allows the estimation of shear strain at failure based on soil's peak dilatancy angle and mean grain diameter. Developed empirical chart is verified by conducting a small scale retaining wall physical model test. Finally, a design methodology is proposed that makes the selection of design friction angle in structured way possible based on the serviceability limits of the proposed structure.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.277-290
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• 2020

This paper presents an elastic-plastic solution for the circular tunnel of elastic-strain softening behavior considering the pressure-dependent Young's modulus and the nonlinear dilatancy. The proposed solution is verified by the results of the field measuring and numerical simulation from a practical project, and a published closed-form analysis solution. The influence of each factor is discussed in detail, and the ability of Young's modulus and dilatancy characterizing the mechanical response of surrounding rock is investigated. It is found that, in low levels of support pressure, adopting the constant Young's modulus model will seriously misestimate the surrounding rock deformation. Using the constant dilatancy model will underestimate the surrounding rock deformation. When adopting the constant dilatancy model, as the dilation angle increases, the range of the plastic region increases, and the surrounding rock deformation weakens. When adopting the nonlinear dilatancy, the plastic region range and the surrounding rock deformation are the largest. The surrounding rock deformation using pressure-dependent Young's modulus model is between those resulted from two constant Young's modulus models. The constant α of pressuredependent Young's modulus model is the main factor affecting the tunnel displacement. The influence of α using a constant dilatancy model is much more apparent than that using a nonlinear dilatancy model.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.35-46
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• 2009

압력식 쏘일네일링 공법은 지반에 네일을 삽입한 후 압력그라우팅을 수행하여 지반과 그라우팅 사이의 인발저항력 증가를 활용한 공법으로 원지반의 강도를 최대한 활용한 공법이다. 최근들어, 쏘일네일링 공법은 절취사면 보강이나 도심지 터파기 및 흙막이 구조물, 옹벽 보강 등 사면안정에 많이 시용된다. 하지만 압력식 쏘일네일링 공법은 그라우팅을 가압하여 주입함에 띠라 주입 시와 주입 후의 지반응력의 변화 양상에 매우 복잡하다. 따라서 압력식 쏘일네일링 공법에 의한 인발저항력의 증가양상을 파악하기가 매우 어렵기 때문에 대부분 경험적인 설계가 이루어 지고 있는 실정이다. 본 연구는 압력식 쏘일네일링 공법의 인발저항력의 증가를 이론적으로 규명하고 실내 및 현장 시힘을 바탕으로 비교하여 인발저항력을 예측히는데 그 목적이 있다. 본 논문에서는 인발저항력의 증가에 영향을 미치는 요소를 공벽에 작용히는 평균연직응력과 인발마찰계수의 증가로 규명하였다. 실내시험을 통해서 측정된 반경방향 변위를 본 논문에서 제안한 공팽창이론에 적용하여 팽창각을 산정하였다. 팽창각이 감소함에 따라 반경방향변위는 증가하고 주입압이 증가함에 따라 팽창각이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 현장인발시험을 통해서 측정한 인발저항력이 제안된 인발저항력과 거의 통일한 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.626-633
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• 2020

본 연구에서는 원형 터널을 대상으로 Terzaghi 토압공식과 지반조사 자료결과를 이용한 방법 그리고 Dilatnacy 효과를 고려한 방법을 유한요소해석을 통해 검토하여 각 방법들을 비교하고 지반의 거동을 분석하였다. Terzaghi 토압공식의 경우, 이완하중이 과도하게 산정되어 과다설계를 유발할 수 있으며 지반조사 자료결과를 이용한 방법은 공학적인 토압계수가 적용되지 않을 경우 실제 현장과 상이한 거동을 보여 예상치 못한 문제가 발생할 수 있다. Dilatancy 효과를 고려한 방법의 경우, 팽창각을 통한 강도증진효과와 상대밀도를 모두 고려할 수 있으며 그로 인해 각 방법 중 가장 합리적으로 이완하중이 산정되는 것으로 타났다. 현장지반조사 결과를 이용한 유한 요소해석 결과, 터널 상부지반이 저토피일때 터널 천단부에서 인장응력이 작용하는 것으로 나타나 실제 현장 지반 거동과는 달랐다. 딜리턴시를 고려한 지반 해석방법의 경우, 지반의 이완하중이 합리적으로 나타났다. 그러나, 현장 계측결과와의 비교 등을 통해 추가적인 검증이 필요하다고 판단되며 추가 연구를 통해 정규화시킨다면 터널 설계 시 이완하중을 합리적으로 산정하여 안전하고 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권7호
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• pp.5-12
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• 2005

화강풍화토의 강도와 변형특성을 조사하기 위하여 불포화배수 삼축압축실험을 실시하였다. 본 실험을 위하여 야마구치현의 시모노세키에서 화강풍화토를 구하였으며 주응력방향과 다짐방향을 0,45, 90도의 세가지 방향성을 갖도록 하였다. 등방압축시 발생하는 압축변형률은 다짐각도에 따라 크게 영항을 받는다. 이차압축시의 변형거동에 관한 시간의존성은 다짐각도와 관계가 없다. 다짐각도가 압축강도와 변형에 미치는 영향은 특히 낮은 구속압력시에 크다. 다짐각도가 다르다 하더라도 다일러틴시 비율은 다일러턴시로 인한 강도증가와 상관하여 변화한다. 따라서 다짐풍화토는 초기 비등방성 조직을 갖고 있는 모래와 같이 비등방성 역학적 성질을 갖는다고 할 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권4호
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• pp.307-321
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• 2021

In an earlier publication (Serrano et al. 2014), the theoretical basis for evaluating the shear strength in rock joints was presented and used to derive an equation that governs the relationship between tangential and normal stresses on the joint during slippage between the joint faces. In this paper, the theoretical equation is applied to two non-linear failure criteria by using non-associated flow laws, including the modified Hoek and Brown and modified Mohr-Coulomb equations. The theoretical model considers the geometric dilatancy, the instantaneous friction angle, and a parameter that considers joint surface roughness as dependent variables. This model uses a similar equation structure to the empirical law that was proposed by Barton in 1973. However, a good correlation with the empirical values and, therefore, Barton's equation is necessary to incorporate a non-associated flow law that governs breakage processes in rock masses and becomes more significant in highly fractured media, which can be induced in a rock joint. A linear law of dilatancy is used to assess the importance of the non-associated flow to obtain very close values for different roughness states, so the best results are obtained for null material dilatancy, which considers significant changes that correspond to soft rock masses or altered zones of weakness.