• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.485-496
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• 2019

Sealing of leakage in waterfront or water-retaining structures is one of the major issues in geotechnical engineering practices. With demands for biological methods as sustainable ground improvement techniques, bioclogging, defined as the reduction in hydraulic conductivity of soils caused by microbial activities, has been considered as an alternative to the chemical grout techniques for its economic advantages and eco-friendliness of microbial by-products. This study investigated the feasibility of bioaugmentation and biostimulation methods to induce fermentation-based bioclogging effect in coarse sands. In the bioaugmentation experiments, effects of various parameters and conditions, including grain size, pH, and biogenic gas generation, on hydraulic conductivity reduction were examined through a series of column experiments while Leuconostoc mesenteroides, which produce an insoluble biopolymer called dextran, was used as the model bacteria. The column test results demonstrate that the accumulation of bacterial biopolymer can readily reduce the hydraulic conductivity by three-to-four orders of magnitudes or by 99.9-99.99% in well-controlled environments. In the biostimulation experiments, two inoculums of indigenous soil bacteria sampled from waterfront embankments were prepared and their bioclogging efficiency was examined. With one inoculum containing species capable of fermentation and biopolymer production, the hydraulic conductivity reduction by two orders of magnitude was achieved, however, no clogging was found with the other inoculum. This implies that presence of indigenous species capable of biopolymer production and their population, if any, play a key role in causing bioclogging, because of competition with other indigenous bacteria. The presented results provide fundamental insights into the bacterial biopolymer formation mechanism, its effect on soil permeability, and potential of engineering bacterial clogging in subsurface.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권6호
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• pp.599-614
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• 2022

One of the methods of stabilizing retaining walls, embankments, and deep excavations is the implementation of plate anchors (like the Geolock wall anchor systems). Back-to-back Mechanically Stabilized Earth (BBMSE) walls are common stabilized earth structures that can be used for bridge ramps. But so far, the analysis of the interactive behavior of two back-to-back anchored walls (BBAW) by double-plates anchors (constructed closely from each other and subjected to the limited-breadth vertical loading) including interference of their failure and sliding surfaces has not been the subject of comprehensive studies. Indeed, in this compound system, the interaction of sliding wedges of these two back-to-back walls considering the shear failure wedge of the foundation, significantly impresses on the foundation bearing capacity, adjacent walls displacements and deformations, and their stability. In this study, the effect of horizontal distance between two walls (W), breadth of loading plate (B), and position of vertical loading was investigated experimentally. In addition, the comparison of using single and equivalent double-plate anchors was evaluated. The loading plate bearing capacity and displacements, and deformations of BBAW were measured and the results are presented. To evaluate the shape, form, and how the critical failure surfaces of the soil behind the walls and beneath the foundation intersect with one another, the Particle Image Velocimetry (PIV) technique was applied. The experimental tests results showed that in this composite system (two adjacent-loaded BBAW) the effective distance of walls is about W = 2.5*H (H: height of walls) and the foundation effective breadth is about B = H, concerning foundation bearing capacity, walls horizontal displacements and their deformations. For more amounts of W and B, the foundation and walls can be designed and analyzed individually. Besides, in this compound system, the foundation bearing capacity is an exponential function of the System Geometry Variable (SGV) whereas walls displacements are a quadratic function of it. Finally, as an important achievement, doubling the plates of anchors can facilitate using concrete walls, which have limitations in tolerating curvature.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.121-129
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• 2006

쇄석기둥 공법은 성토제방, 교량교대기초, 오일탱크와 같은 침하에 민감한 구조물의 지지력 증대 및 압밀 촉진에 효과적인 지반 개량 공법이다. 쇄석기둥 공법은 지반의 지지력 증대, 침하감소, 측방유동 방지 및 액상화 방지 등의 효과를 기대할 수 있다. 최근 들어서는 쇄석기둥의 외벽을 토목섬유로 보강(감쌈) 구속력을 증가시켜 줌으로써 쇄석기둥 지반의 하중지지력을 개선시키는 공법에 대한 관심이 증가하고 있으나, 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법에 대한 연구는 체계화되어 있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 지오그리드로 보강 쇄석기둥의 하중지지력 특성 및 파괴형태를 고찰하였으며, 실험결과를 통해 지오그리드로 보강하지 않은 쇄석기둥공법에 비해 지오그리드보강 쇄석기둥공법의 지지력 개선효과가 크게 나타남을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2C호
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• pp.133-141
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• 2008

토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서 지반아칭에 의한 하중전이 특성을 규명할 수 있는 이론해석법을 개발하였다. 이론해석 결과, 성토지지말뚝에 토목섬유가 복합시공되면, 말뚝의 효율이 증가하였으며, 효율의 증대효과는 지반아치가 완전히 발달하기 이전인 저성토 구간에서 특히 두드러지게 나타났다. 또한, 이론해석법에 의한 하중전이는 말뚝의 간격, 성토고, 지반정수 및 토목섬유에 크게 영향을 받고 있다. 즉, 말뚝의 간격이 증가하면 말뚝의 효율은 감소하며, 성토고, 성토지반의 내부마찰각 및 토목섬유의 강도가 증가하면 효율이 커지게 된다. 이와같은 해석결과는 본 제안식이 토목섬유보강 성토지지말뚝시스템에서의 지반아칭효과를 잘 설명해주는 합리적인 해석법임을 나타내고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권11호
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• pp.41-49
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• 2023

본 연구에서는 토사가 혼합된 암성토 제방의 침하 특성을 분석하기 위하여 실트질 재료 혼합에 따른 토사재료의 물리적 특성을 확인하고, 토사재료 혼합 비율에 따른 자갈재료의 압축특성을 분석하였다. 이를 위하여 사질토에 실트질 재료를 혼합하여 토사재료의 압축특성을 분석하였으며, 도상자갈과 유사한 입도분포를 갖는 암성토 재료에 다양한 비율의 토사를 혼합하여 지반을 조성하고 중형챔버를 이용한 일차원 압축실험을 수행하였다. 실험결과, 혼합토사 재료의 경우 Transition Fine Content(TFC)는 하중 조건에 따라서 21~26% 범위로 나타났으며, 토사가 혼합된 암성토 재료의 경우, 자갈 시료 내 토사의 공극 채움비율이 증가함에 따라 총압축량과 크리프 압축이 모두 감소하다가 50% 혼합비 이후에는 다시 침하량이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.459-468
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• 2014

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 운하의 운영을 위한 충분한 수심 확보 목적으로도 이용된다. 특히 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서 수제는 국부적인 흐름제어와 수중서식처 조성을 위한 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 단일구조물로 설치되는 경우보다는 군수제의 형태로 설치되어 지는데 군수제의 경우 설치간격에 따라 수제역내 흐름이 다양하게 변화하기 때문에 수제간격은 군수제 설계에 있어서 가장 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 설치간격에 따라 다양하게 변화되는 수제주변 및 수제역내 흐름에 대한 검토를 통해 상향수제를 대상으로 수제설치에 따른 적절한 간격을 제시하고자 하였다. 이를 위해 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 수제주변에서 발생하는 흐름을 대상으로 검토하였다. 주흐름영역은 통수능 저감으로 인해 증가된 유속이 하상안정성에 영향을 미치는 인자로 설치간격에 따른 최대유속의 변화에 대하여 검토하였다. 수제역내 재순환흐름은 수제역내 세굴 및 퇴적에 영향을 미치는 요소로서 수제역내 흐름 및 제방의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 재순환영역은 회전류의 규모와 제방부 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름에 대하여 분석하였으며, 수제역내 발생하는 회전류의 중심점 위치변화에 대한 비교검토를 수행하였다. 결과를 종합적으로 검토한 결과 상향수제설치에 따른 유속저감, 하상안정성확보, 수제역내역류로 인한 제방안정성 확보 등을 고려하였을 때 적절한 설치간격은 최소 4배에서 최대 6배 이내로 설치할 것을 제안하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.57-67
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• 1999

연약점토지반 위의 성토사면에 대해 안정해석을 수행할 경우, 종래에는 해석의 간편성 때문에 하중재하 형태를 순간재하로 가정하고, 점토층 깊이에 대해 평균적인 비배수전단강도$(s_u)$를 적용하여 해석해 왔다. 그러나 실제 현장의 하중재하 형태는 성토하중의 점증적 중가와 방치가 단계적으로 반복수행되는 형태이므로 점토지반의 압밀진행에 따른 비배수전단강도의 증가가 발생하게 된다. 본 연구에서는 정규압밀 상태인 연약점토지반 위의 점증성토와 방치기간을 고려할 수 있고, 또한 압밀경과시간과 점토지반의 깊이에 따른 강도증가율을 고려할 수 있는 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 임의로 가정한 해석단면에 대하여 성토설계를 수행하였고, 한계성토고에 대해서 강도증가율을 고려 않는 종래의 안정해석 프로그램의 결과와 비교하였다. 또한, 성토설계시 압밀계수$(c_u)$와 배수거리 $(H_{dr})$의 영향을 비교.분석하였다. 본 연구에서 개발된 강도증가율을 고려한 안정해석 프로그램(RSI-SLOPE)을 이용하면 계획된 성토고까지 최소허용안전율을 만족하면서 성토할 수 있는 성토완료기간을 구할 수 있기 때문에 효과적인 성토계획 및 설계가 가능할 것으로 생각된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.102-108
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• 2010

강둑의 안정성을 평가하기 위해서 강둑의 내부구조를 알아야 한다. 만약 물리탐사 방법이 콘관입시험(cone penetration test; CPT)과 시추(drilling)와 같은 지반공학기법과 함께 이용된다면 강둑의 안정성 평가를 위해 가장 효과적인 방법이 될 수 있다. 맥상체나 하층토는 일반적으로 다양한 범위의 압도를 갖는 물질들로 구성되어 있으므로 강둑에서 물의 침투 및 기계적 안정성을 예측하기 위해서는 토양의 특성 및 층상구조를 정확히 평가해야만 한다. 이 연구에서는 매우 긴 강둑에 대하여 이러한 변수들을 매우 효과적으로 알아내기 위하여 물리탐사 자료를 이용한다. 물리탐사 방법으로 측정된 제방 토양의 S파 속도와 전기비저항을 이용하여 토양을 분류한다. 이러한 분류는 미고결 사질토 모델(unconsolidated sand model)이라 불리는 물리적 토양 모델에 기초한다. 이러한 모델을 이용하여 S파 속도와 전기비저항 종단면도로부터 강둑을 따라 토양 종단면도가 만들어진다. 이러한 토양 종단면도는 강둑 조사에 대해 그 유용성이 이미 검증된 지반공학 검층자료(geotechnical logs)에 의해 검증되어 왔다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6C호
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• pp.249-257
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• 2012

보강토 공법은 경제적으로 유리하고 환경적인 제약을 극복하는데 유리하기 때문에 옹벽, 사면, 기초, 도로, 제방 등의 구조물에 실용적으로 적용되고 있다. 하지만 곡선구간에서 충분한 안정성을 확보하지 못한 보강토 옹벽의 붕괴사례가 발생하고 있으며, 이는 보강토 옹벽 곡선구간에 대한 분석이 정립되지 않은데 원인이 있다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 곡선구간 형태별 시공성 및 구조적인 안정성을 검토하기 위한 방안으로, 수평변위 측정을 통해 곡선 형태별 수평변위 차이점을 규명하고, 이를 이용하여 곡선구간과 직선구간의 문제점 분석 및 대책강구를 위한 기초자료 연구에 목적을 두고 있다. 실험결과 하중 재하시 오목형과 볼록형 모두 곡선 중앙에서 최대 수평변위가 발생 하였으며, 오목형의 경우 토압을 받는 힘의 방향이 안쪽으로 작용하는 반면에 블록형의 경우는 힘의 방향이 바깥쪽으로 작용하기 때문에 볼록형의 경우가 오목형에 비해 수평변위가 더 발생한 것으로 나타났다. 또한 볼록형의 경우 보강토체의 주동토압 뿐만 아니라 측면토압이 추가로 발생되어 곡선구간에서의 볼록형의 수평변위가 오목형에 비해 더 발생한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.202-208
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• 2005

현재 국내에서는 연약지반의 성토를 실시할 경우 성토사면의 안정을 관리하는데 있어 외국의 기준에 의존하는 경향이 있다. 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 방법으로 곡선안정관리법, 변위속도안정관리기법, 직선안정관리기법, 성토하중관리법 등이 사용되고 있다. 본 연구는 수치해석을 통해 사면안정과 성토 안전관리법의 적용성을 검토하였다. 연구결과 곡선안정관리법은 다소 과대한 것으로 평가되었으며 직선안정관리법은 갑작스런 파괴의 위험이 있는 것으로 계측관리에 세심한 주의가 필요할 것으로 평가되었다. 그러나 변위속도 안정관리법은 과소평가되는 경향이 있으나 이는 현장의 불확실성을 고려할 때 현장적용에 적합한 것으로 평가되었다. 성토하중관리법은 파괴기준 값이 ${\Delta}_q/{\Delta}{\delta}$의 값보다 클 경우 안정하다고 평가하는 방법으로 실무에 적용할 경우에는 파괴기준 값의 산정에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 성토하중에 대한 ${\Delta}_q/{\Delta}{\delta}$값이 계속적인 증가 경향을 보일 경우 안정한 것으로 평가되었다.