• Smart Structures and Systems
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• 제15권4호
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• pp.1085-1101
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• 2015

Changes in substructure conditions, such as ballast fouling and subgrade settlement may cause the railway quality deterioration, including the differential geometry of the rails. The objective of this study is to develop and apply a hybrid cone penetrometer (HCP) to characterize the railway substructure. The HCP consists of an outer rod and an inner mini cone, which can dynamically and statically penetrate the ballast and the subgrade, respectively. An accelerometer and four strain gauges are installed at the head of the outer rod and four strain gauges are attached at the tip of the inner mini cone. In the ballast, the outer rod provides a dynamic cone penetration index (DCPI) and the corrected DCPI (CDCPI) with the energy transferred into the rod head. Then, the inner mini cone is pushed to estimate the strength of the subgrade from the cone tip resistance. Laboratory application tests are performed on the specimen, which is prepared with gravel and sandy soil. In addition, the HCP is applied in the field and compared with the standard dynamic cone penetration test. The results from the laboratory and the field tests show that the cone tip resistance is inversely proportional to the CDCPI. Furthermore, in the subgrade, the HCP produces a high-resolution profile of the cone tip resistance and a profile of the CDCPI in the ballast. This study suggests that the dynamic and static penetration tests using the HCP may be useful for characterizing the railway substructure.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권2호
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• pp.197-216
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• 2016

The increased speed of a train causes increased loads that act on the track substructures. To ensure the safety of the track substructures, proper maintenance and repair are necessary based on an accurate characterization of strength and stiffness. The objective of this study is to develop and apply a cone penetrometer incorporated with the dynamic cone penetration method (CPD) for investigating track substructures. The CPD consists of an outer rod for dynamic penetration in the ballast layer and an inner rod with load cells for static penetration in the subgrade. Additionally, an energy-monitoring module composed of strain gauges and an accelerometer is connected to the head of the outer rod to measure the dynamic responses during the dynamic penetration. Moreover, eight strain gauges are installed in the load cells for static penetration to measure the cone tip resistance and the friction resistance during static penetration. To investigate the applicability of the developed CPD, laboratory and field tests are performed. The results of the CPD tests, i.e., profiles of the corrected dynamic cone penetration index (CDI), profiles of the cone tip and friction resistances, and the friction ratio are obtained at high resolution. Moreover, the maximum shear modulus of the subgrade is estimated using the relationships between the static penetration resistances and the maximum shear modulus obtained from the laboratory tests. This study suggests that the CPD test may be a useful method for the characterization of track substructures.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.910-921
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• 2004

In this study, the pilot tests on the reclaimed land were performed in order to find the suitable construction method with dynamic compaction Type I, Type II at different dynamic energy and hydraulic hammer compaction. The estimation of the compaction through the various pilot tests was performed by the CPT-qc, SPT-N and field density tests. As the result of the pilot tests, it shows that the dynamic compaction method is better than the hydraulic hammer compaction method in the effect of the ground improvement, especially dynamic compaction Type I is much superior to others. When it comes to method for measuring the intensity of the ground, the value of the cone penetration test-resistance(qc) is much suitable for the ground. Besides, the standards for the compaction control, which showed that over 10Mpa at 0 through 5meters in the upper layer and 7Mpa at 5 through 8meters in the lower layer in the CPT-qc, could be found without discrimination of the upper road and lower road on the reclaimed land. And it also found that the intensity of the reclaimed land gets back to the original status in about 10 through 15 days.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.49-54
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• 2016

동토지반을 구성하는 지층 중 표층에 분포하는 활동층은 계절에 따라 동결과 융해를 반복하여 지표면의 동상을 야기한다. 동상 높이는 활동층의 두께에 큰 영향을 받으므로, 동토지반 상부 인프라시설의 안전한 설계 및 시공을 위하여 활동층의 두께 산정은 매우 중요한 부분을 차지한다. 본 연구에서는 경량화된 원위치 관입시험 방법인 동적 콘 관입기를 이용하여 동토지반에서 활동층이 분포하는 심도를 평가하고자 하였다. 동적 콘 관입시험을 적용하기 위한 대상현장으로서 알래스카에 위치한 솔로몬 지역의 동토지반이 선택되었으며, 해당 지역의 두 개소에서 지중온도계측 및 동적 콘 관입시험이 수행되었다. 적용실험 결과 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 동적 콘 관입지수는 활동층 및 영구동토층에서 서로 상이한 값을 나타내는바 동적 관입특성에 따른 활동층과 영구동토층의 경계부 심도가 산정되었으며, 경계부 심도에서 아이스 렌즈층으로 판단되는 구간이 감지되었다. 해당 개소에서 획득된 지중온도분포도에서 영상 및 영하 온도의 경계 심도는 본 연구의 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 활동층 분포 심도와 부합하는 결과를 보였다. 본 연구에서 적용된 동적 콘 관입기는 대형장비의 접근 및 적용에 한계가 있는 극한지 동토 지역의 활동층 심도평가를 위하여 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.5-12
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• 2016

극한지에서는 환경적 요인과 접근성의 한계에 따라, 동결토의 강도를 현장 상태에서 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 극한지 현장의 동결강도를 평가하기 위하여 계장화된 동적 콘 관입기로부터 산정된 동적 콘 저항력과 직접전단실험으로부터 획득된 전단강도 간의 상관성을 조사하였다. 실트가 혼합된 주문진사를 함수비 2.3%로 동일하게 조성하였으며, 시료를 냉동 챔버 내에서 동결시킨 후 직접전단실험과 동적 콘 관입실험을 진행하였다. 실험은 동결과정 및 전단과정, 그리고 동적 콘 관입과정에서 수직응력을 5kPa 및 10kPa로 조합한 4가지 경우로 구성하였으며 이에 따른 동적 콘 관입지수와 전단강도를 산정하였다. 또한 해머타격으로부터 전달되는 에너지의 손실에 대한 영향을 최소화하기 위하여 선단에서 산정된 에너지 및 변위를 이용함으로써 동적 콘 저항력을 산출하였다. 직접전단실험 및 동적 콘 관입실험을 수행한 결과 구속조건에 의한 전단강도의 증가에 따라 동적 콘 관입지수는 비선형적으로 감소하였으며, 동적 콘 저항력은 전단강도와 선형적으로 비례하는 관계로 나타났다. 본 연구는 동결토에 대한 동적 콘 관입실험과 직접전단실험을 통한 강도정수를 비교 및 평가한 연구이며 본 연구에서 도입된 동적 콘 저항력은 극한지 현장에서 동결토의 강도를 추정하기 위한 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.33-38
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• 2018

제체 재료의 다짐 불량에 의한 내부 침식은 국내 제방의 주요 붕괴 원인으로, 제방의 안전진단에 있어서 제체의 다짐 상태 평가는 매우 중요한 점검 사항이다. 본 연구에서는 제체의 다짐상태 평가 시 동적 콘 관입시험의 현장 적용성을 검증하기 위해 대표적인 다짐평가 기법인 평판재하시험에 대해 상관관계를 분석하였다. 시험 부지의 지반 특성 및 토층 심도를 파악하기 위해 표준관입시험을 6회 수행하였다. 평판재하시험 15회, 동적 콘 관입시험 47회 수행 후 크리깅(Kriging) 기법으로 공간분포를 얻었다. 평판재하시험의 공간분포와 일정 관입깊이에서의 동적 콘 관입시험 공간분포 간의 피어슨 상관 계수를 계산하였다. 평판재하시험의 지지력과 관입 깊이 5cm, 10cm, 15cm에서의 동적 콘 관입시험의 타격횟수는 약한 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.43-52
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• 2014

PURPOSES : To solve problems in current compaction control DCPT(Dynamic Cone Penetrometer Test), highly correlated with various testing methods, simple, and economic is being applied. However, it、s hard to utilize DCPT results due to the few numerical analyses for DCPT have been performed and the lack of data accumulation. Therefore, this study tried to verify the validation of numerical modeling for DCPT by comparing and analyzing the results of numerical analyses with field tests. METHODS: The ground elastic modulus and PR(Penetration Rate) value were estimated by using PFC(Particle Flow Code) 3D program based on the discrete element method. Those values were compared and analyzed with the result of field tests. Also, back analysis was conducted to describe ground elastic modulus of field tests. RESULTS : Relative errors of PR value between the numerical analyses and field tests were calculated to be comparatively low. Also, the relationship between elastic modulus and PR value turned out to be similar. CONCLUSIONS : Numerical modeling of DCPT is considered to be suitable for describing field tests by carrying out numerical analysis using PFC 3D program.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.105-111
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• 2013

국내외에서 널리 사용 중인 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)은 작업의 용이성, 다양한 지반정수와 강도정수를 결정방법 등의 장점을 지니고 있다. 이러한 SPT 수행시에 발생하는 해머 에너지는 N치의 산정 및 보정에 매우 중요한 영향인자가 된다. SPT시험시 해머 타격에 의하여 롯드로 응력파가 전달되는 현상이 말뚝 항타 시에 발생하는 현상과 동일하다하여 SPT에 PDA장비를 적용하여 관입에너지를 측정하는 방법이 개발되어 사용 중에 있다. 본 연구에서는 SPT 롯드를 말뚝으로 가정하여 SPT 에너지 효율 측정롯드를 SPT시험과 동적콘관입시험에 적용하여 얻어진 힘과 속도의 파형을 매칭기법(CAPWAP, CAse Pile Wave Analysis Program) 분석을 수행하여 매입말뚝에 대한 극한선단지지력을 예측하는 기법을 제안하였다. 또한, SPT 에너지 효율 측정롯드에서 예측된 선단지지력과 실물 말뚝정재하시험을 통하여 산정된 선단지지력을 비교분석하였다. 연구결과를 토대로 SPT나 동적콘관입시험을 통하여 매입말뚝의 지지력을 간편하게 예측할 수 있는 경험식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.5-15
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• 2017

본 연구는 파주점토에 대해 Casagrande법(동적)과 원추관입시험법(정적)으로 액성한계와 소성한계시험을 실시하여 실험방법과 실험자에 따른 액 소성한계 결정에 미치는 영향을 검토하였다. 총 6명의 실험경험을 가진 학생이 참여하였다. 액성한계시험결과, 원추관입시험법으로 구한 액성한계는 Casagrande법으로 구한 액성한계보다 약 4% 정도 작게 나타났다. 원추관입시험법에서 실험횟수의 증가함에 따라 비례적으로 실험자별 실험값의 차이가 작아지고, 숙련도의 변화 폭도 양호해지는 경향을 보였다. 1점법에서 원추콘관입시험법에 의해 결정된 액성한계 값의 변화는 작고 Casagrande법보다 좀 더 양호한 값을 얻을 수 있었다. 소성한계시험결과, 액성한계와는 다르게 두 시험법의 결과 차이는 없는 것으로 나타났다. 즉, 두 시험방법 모두 실험자별 소성한계는 실험횟수가 증가함에 따라 평균 소성한계 값에 근접해 가는 경향을 보이고 있으며 숙련도의 변화도 실험횟수가 증가 할수록 좋아 지는 경향을 보였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.119-131
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• 2014

본 연구에서는 광역 부지나 현장 접근성이 용이하지 않은 현장의 지반조사를 신속 정확하게 수행하기 위한 목적으로 해외에서 널리 사용되고 있는 동적 콘 관입시험기를 개선한 개량형 동적 콘 관입시험기를 개발하였다. 기존의 동적 콘 관입시험기의 장점인 휴대성, 간단한 시험방법 등은 그대로 반영하는 한편, 하부 로트의 결합 연장을 통하여 기존 시험기의 지반 관입심도 1m에서 6m까지 관입되도록 고안하였다. 또한, 해머(2+3+3kg), 콘(3type) 등의 조합으로 독일식/일본식 간이 동적 콘 관입시험기(Tsukuba, PWRI, SH type)와 동일한 제원으로 시험이 가능하며, 심도가 깊어짐에 따라 시험 결과에 영향을 미치는 수직도를 확보할 수 있도록 보조 장치를 적용시켰다. 이렇게 개발 제작한 개량형 동적 콘 관입시험기의 적용성을 평가하기 위하여 국내/외 현장의 다양한 지반에 대하여 시험을 수행하여 그 신뢰성을 확보하였다.