• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권7호
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• pp.5-12
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• 2021

The reliable seismic stability evaluation of the natural slopes and geotechnical structures has become a critical factor of the design. Pseudo-static or permanent displacement methods are typically employed to evaluate the seismic slope performance. In both methods, the effect of input ground motion on the sliding surface is ignored, and failure surface from the limit equilibrium method is used. For the assessment of the seismic sensitivity of failure surface, two-dimensional non-linear finite element analyses are performed. The performance of the finite element model was validated against centrifuge measurements. A parametric study with a range of input ground motion was performed, and numerical results were used to assess the influence of ground motion characteristics on the sliding surface. Based on the results, it is demonstrated that the characteristics of input ground motion have a significant influence on the location of the seismically induce failure surface. In addition to dynamic analysis, pseudo-static analyses were performed to evaluate the discrepancy. It is observed that sliding surfaces developed from pseudo-static and dynamic analyses are different. The location of the failure surface change with the amplitude and T_m of motion. Therefore, it is recommended to determine failure surfaces from dynamic analysis

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.119-135
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• 2022

본 논문에서는 대심도 가설 흙막이 벽체의 내진안전성을 검토하기 위해 평균재현주기 2,400년 수준(0.220g)을 목표로 Northridge(1994), Kobe(1995), 인공지진파 그리고 2.5Hz 정현파 총 네 가지 지진파를 가진하는 동적원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험은 대심도 굴착현장을 대상을 모사하였다. 모형지반은 상대밀도 55% 건조사질토지반으로 조성하였고, 모형벽체는 심도 24.8m의 지하연속벽 흙막이벽체와 중구경 강관 지보재로 보강된 공법을 모사하였다. 흙막이 시스템은 기반암 가속도가 배면지반, 벽체 상단과, 기반암 근처 하단부에서 증폭되었고, 중앙부에서는 상대적으로 감쇠되는 경향을 보였다. 벽체 전체최대휨모멘트와 지보재 전체최대축력이 유발되는 시점의 부재력을 정지상태 부재력과 비교하였다. 그 결과, 벽체 휨모멘트는 정모멘트와 부모멘트가 최대 10.1%, 36.2% 증가하였으며, 축력은 하단 지보재에서 최대 70% 증가하였다. 또한, Mononobe-Okabe(M-O) 동적토압이론과 Seed-Whitman(S-W) 동적토압이론을 활용한 등가정적해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. M-O 이론 등가정적해석이 휨모멘트 동적증가분을 과소평가하고, S-W 이론 등가정적해석은 과대평가하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권6호
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• pp.579-586
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• 2022

Pile-supported structures are installed on saturated sloping grounds, where the ground stiffness may decrease due to liquefaction during earthquakes. Thus, it is important to consider saturated sloping ground and pile interactions. In this study, we conduct a centrifuge test of a pile-supported structure, and analyze the p-y_p loops, p-y_p loops provide the correlation between the lateral pile deflection (y_p) and lateral soil resistance (p). In the dry sand model (UV67), the p-y_p loops stiffness increased as ground depth increased, and the p-y_p loops stiffness was larger by approximately three times when the pile moved to the upslope direction, compared with when it moved to the downslope direction. In contrast, no significant difference was observed in the stiffness with the ground depth and pile moving direction in the saturated sand model (SV69). Furthermore, we identify the unstable zone based on the result of the lateral soil resistance (p). In the case of the SV69 model, the maximum depth of the unstable zone is five times larger than that of the dry sand model, and it was found that the saturated sand model was affected significantly by kinematic forces due to slope failure.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.269-279
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• 2022

In this research, a series of dynamic numerical analysis were carried out for deep underground building structures under the various earthquake conditions. Dynamic numerical analysis model was developed based on the PLAXIS2D and calibrated with centrifuge test data from Kim et al. (2016). The hardening soil model with small strain stiffness (HSSMALL) was adopted for soil constitutive model, and interface elements was employed at the interface between plate and soil elements to simulate dynamic interaction effect. In addition, parametric study was performed for fixed condition and embedded depth. Finally, the dynamic behavior of underground building structure was thoroughly analyzed and evaluated.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.27-33
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• 2017

Nonlinear dynamic analysis is performed to calculate the response of U-shaped cantilever retaining structure under seismic loading using the finite element (FE) analysis program OpenSees. A particular interest of the study is to evaluate whether the moment demand in the cantilever can be accurately predicted, because it is an important component in the seismic design. The numerical model is validated against a centrifuge test that was performed on cantilever walls with dry medium dense sand in backfill. Seismic analysis is performed using the pressure-dependent, multi-yield-surface, plasticity based soil constitutive model implemented in OpenSees. Normal springs are used to simulate the soil-structure interface. Comparison with centrifuge show that FE analysis provides good estimates of both the acceleration response and bending moment. The lateral earth pressure near the bottom of the wall is overestimated in the numerical model, but this does not contribute to a higher prediction of the moment.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-61
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• 2006

지반 액상화는 흙유체간의 복잡한 동적상호작용에 의해 발생하므로 액상화 현상을 규명하고 액상화 모델링을 위한 데이타를 얻기 위하여 실험을 통한 액상화 연구가 널리 수행되고 있다. 본 연구에서는 원지반의 구속압을 모사할 수 있는 원심모형실험을 수행하여 수평지반의 액상화 거동을 분석하였다. 25cm두께의 지반에 40g의 원심가속도를 가하여 10m 두께의 원지반을 모사하였는데, 동적진동과 소산의 시간상사비 차이를 제거하기 위해 점성유체를 사용하였다. 실험결과로부터 과잉간극수압 소산거동은 침강현상과 압밀현상의 복합적 작용결과임을 확인하였다. 또한, 침강속도, 지반 가속도 진폭, 그리고 입자침강시의 동적 투수계수 값은 지반 구속압의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.29-38
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• 2018

액상화 시 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간영역에서 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 지반의 전단변형에 따른 간극수압의 발달을 직접적으로 모사하기 위해 유효응력 해석법을 이용한 액상화 모델인 Finn model을 적용하였으며 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 접목되어 해석이 수행되었다. 이력감쇠모델을 적용하여 지반 비선형 거동을 고려하였으며 지반과 말뚝 간의 분리현상, 미끄러짐 현상을 모사하는 인터페이스 모델을 적용하였다. 경계조건으로써 단순화 연속체 모델링 기법을 도입하여 반사파의 생성을 막고 해석 효율을 증가시켰으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 비선형 거동을 정확히 모사하고자 하였다. Wilson(1998)이 수행한 원심모형시험 케이스 중 상부지반 상대밀도가 55%인 모델을 이용하여 제안된 모델링 기법의 캘리브레이션을 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 깊이 별 과잉간극수압 비-시간 이력, 휨모멘트-시간이력, 말뚝 두부 변위-시간이력이 실험 결과를 잘 모사하였다. 상부지반 상대밀도가 30%인 모델의 결과를 이용하여 제안된 모델링 기법의 적용성 평가를 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 지반 및 말뚝 응답이 실험 결과를 잘 모사하였으며 제안된 모델링 기법이 지반-말뚝 시스템의 액상화 거동을 적절히 모사한다고 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.93-102
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• 2023

최근 건축물 구조 기준의 개정으로 말뚝 기초의 내진성능 강화가 강조되고 있음에도 불구하고, 현재 건축물 기초의 내진설계는 비용과 시공상의 어려움으로 충분한 시행이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 지진 시 수평 및 수직 하중에 효과적으로 대응할 수 있는 구조로 제안된 삼축 마이크로파일(TMP)의 지진 시 동적 거동을 평가하고자 하였다. 동적 원심모형실험을 통해 설치 각도가 15°인 그룹 삼축 마이크로파일과 설치 각도가 0°인 연직 군말뚝의 가속도, 변위, 휨모멘트, 축력 등의 동적 거동이 비교 분석되었다. 실험 결과에 따르면 가속도와 수평 및 수직 변위 결과를 바탕으로 살펴보았을 때 탁월 주기가 0.5 초 미만인 실지진파 가진 조건에서 경사진 그룹 삼축 마이크로파일의 내진성능은 연직 군말뚝보다 좋거나 비슷한 수준으로 평가된다. 그러나 Sine 2Hz와 같은 장주기의 강한 지진 가진 시에는 경사진 삼축 마이크로파일의 응답이 전반적으로 수직 마이크로파일보다 크게 나타났다. 협소한 공간에서 기존 시설물의 단주기 지진파에 대한 응답을 줄이는 내진보강이 필요한 경우 경사진 삼축 마이크로파일이 수직 마이크로파일의 대안으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권2호
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• pp.157-166
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• 2024

Generally, the rubble mound installed on the slope embankment of the open-type wharf is designed based on the impact of wave force, with no consideration for the impact of seismic force. Therefore, in this study, dynamic centrifuge model test results were analyzed to examine the acceleration amplification of embankment reinforced with rubble mound under seismic conditions. The experimental results show that when rubble mounds were installed on the ground surface of the embankment, acceleration response of embankment decreased by approximately 22%, and imbalance in ground settlement decreased significantly from eight to two times. Furthermore, based on the experimental results, one-dimensional site response (1DSR) analyses were conducted. The analysis results indicated that reinforcing the embankment with rubble mound can decrease the peak ground acceleration (PGA) and short period response (below 0.6 seconds) of the ground surface by approximately 28%. However, no significant impact on the long period response (above 0.6 seconds) was observed. Additionally, in ground with lower relative density, a significant decrease in response and wide range of reduced periods were observed. Considering that the reduced short period range corresponds to the critical periods in the design response spectrum, reinforcing the loose ground with rubble mound can effectively decrease the acceleration response of the ground surface.