• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.35-46
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• 2020

액상화 구성모델의 입력변수는 실내외 실험 등을 통해 지반 및 하중 조건에 적합한 값을 결정하는 것이 중요하지만, 설계 실무에서는 시험수행의 어려움 등으로 입력변수의 결정 및 해석결과의 검증이 어려웠다. 본 연구에서는 반복 직접전단시험에 대한 수치모델링을 수행하여 액상화 구성모델 중 Finn 모델과 PM4Sand 모델의 적용성을 분석하였다. 그 결과, Finn 모델은 과잉간극수압의 최대값 도달시점은 모사할 수 있었지만 항복 이후의 과잉간극수압 응답 및 응력-변형률 거동을 모사하는데 한계가 있었다. 이에 반해, PM4Sand 모델은 액상화 도달시점 및 및 액상화 이후의 응력-변형률 거동을 잘 모사할 수 있었다. 최종적으로, 설계조건에 맞는 액상화 저항전단응력비 CRR을 모사할 수 있는 액상화 모델의 입력변수 산정절차를 제안하고 PM4Sand 모델의 입력변수를 산정하는 간편식을 제안하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.1-11
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• 2017

전응력 및 유효응력기반으로 케이슨식 안벽과 잔교식 안벽의 지진위험도 해석을 수행하였다. 유효응력효과를 고려하기 위해 지반의 간극수압을 분포시켰으며, Byrne(1991)이 제안한 간편식을 이용하여 매개변수를 산정하고 이를 Finn 모델에 적용하였다. 전응력 및 유효응력 해석기법에 따른 지진위험도 결과를 통해 연약지반에 설치된 안벽의 내진설계 시 유효응력해석의 필요성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.41-50
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• 2004

본 논문에서는 기존댐 인접지에 터널구조물을 건설하기 위한 발파시, 폭괴하중으로 인한 지반진통이 댐 제체와 간극수암에 마치는 영향을 고찰하였다. 댐의 안정성 검토는 발파시 발생하는 코어부의 최대입자속도 (Peak Particle Velocity)를 계산하여 수행하였다. 간극수와 지반진동간의 상호 연계해석을 위하여 댐 제체에 대한 정상상태 흐름해석을 수행하여 간극수압 분포를 파악하고, 유발된 과잉간극수암 및 유효응력분포로 발파하중이 인접지반에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 발파와 같은 급속하중 재하 후 과잉간극수압의 증가 및 소산현상 해석을 위하여 Finn & Byrne Model을 적용하여 하중재하 전후의 유효응력 변화양상을 검토하였다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.13-20
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• 2023

강릉지역은 유기질토가 생성되기 적합한 환경을 지닌 지역으로 유기질토 상부와 하부에 퇴적 모래층이 분포되어 있는 충적층 지반이 존재한다. 본 연구는 모래층 사이에 유기질토 및 점토가 협재된 지반 상부에 조성된 강릉지역을 통과하는 철도노반의 내진 안전성을 평가하기 위하여 상사율을 고려한 철도노반 및 지반 모형을 제작하여 진동대 시험을 실시하고 유효응력 해석 결과값을 비교하여 내진 안정성을 평가하였다. 적용된 지진파는 인공지진파, 경주지진파, Borah 지진파, Nahanni 지진파, Tabas 지진파를 적용하였으며 상부 모래층의 최대 응답가속도는 0.239g(인공지진파), 과잉간극수압비는 0.509(Borah파)가 발생하는 것으로 분석되었다. 신설노반의 하부지반에 적용된 jet grouting에 의한 지반보강 효과로 인해 신설 노반의 발생변위는 기존노반에 비해 최소 33.7%에서 최대 56.7% 감소한 것으로 나타났다. 진동대 시험결과는 Flac 프로그램의 Finn 모델을 적용한 유효응력해석으로 검증하였으며, 진동대 시험값과 유사한 경향을 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.261-267
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• 2014

다양한 종류와 크기의 하중이 터널에 재하되는데, 본 연구에서는 쉴드 터널 내부에 작용하는 열차 진동하중이 연약 사질지반에 미치는 영향을 3차원 수치모델에 의하여 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위하여 사인함수와 열차제원을 이용하여 열차진동의 형상과 주파수를 산정하고 속도충격률 및 노반압력을 계산하여 열차진동하중을 획득하였다. 계산된 열차진동하중을 3차원 유한차분해석망에 재하하여 Finn model을 이용한 유효응력해석을 수행하였다. 그 결과, 시간에 따른 과잉간극수압이력을 산정하였고 과잉간극수압비를 이용하여 액상화 가능성을 판정하였다. 그 결과 열차진동하중에 의하여 과잉간극수압이 발생함을 확인하였으나, 발생 정도는 미미함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.7-22
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• 2023

본 연구에서는 입력가속도의 한계 범위를 흙의 상대밀도, 지하수위, 지반 조건을 고려하여 시간이력해석과 응답스펙트럼해석으로 분석하였다. 시간이력해석은 FLAC3D로 응답스펙트럼해석은 FB-Multipier를 이용하여 여러 지반 조건에 대한 수치해석을 실시하였다. 말뚝 주변 지반은 탄소성 물질로 가정하였다. FLAC3D 해석의 주변 지반은 Mohr-Coulomb과 Finn 모델로 설정하였고, FB-Multiplier 해석은 비선형 p-y 곡선을 이용하여 해석하였다. 비선형 지반 거동을 갖는 가속도의 한계범위는 주변 지반의 상대밀도에 비례함을 보였다. 해석 결과 SP soil이 SM soil보다 지반의 가속도의 한계범위가 훨씬 크고 지하수위는 지반조건에 관계없이 입력가속도의 한계범위를 감소시키는 경향이 있음을 알 수 있다. 또한 가속도의 한계 범위는 주로 전단탄성계수의 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구에서는 액상화 평가를 위해 적용 가능한 UBC3D-PLM을 활용하고자 상대밀도를 이용한 모델 변수 평가방법을 제안하였다. 또한, 가속도와 간극수압이 측정되고 있는 액상화 발생 지역의 사례에 대한 동적 유효응력해석 즉, 액상화 해석을 수행하여 실측 및 기존 Finn 해석결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 제안한 방법은 관련 모델에서 요구하는 필요 변수를 쉽게 평가할 수 있고, 액상화가 발생된 지역에서의 간극수압 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 연구대상 지역의 경우 실측과 해석 모두 지진 가속도가 최대값에 도달한 후, 일정 시간이 경과한 시점에서 액상화가 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 UBC3D-PLM의 경우 실측과 유사한 과잉간극수압 거동을 예측하였고, 실측과 동일하게 액상화 발생여부를 평가하였다. 특히, 모래층에서의 과잉간극수압이 더 크게 발생하였지만, 실제는 실트층에서 액상화가 발생한 현상을 정확하게 구현하였다. 제안 모델 변수 평가방법과 UBC3D-PLM을 적용한 유한요소해석이 실제와 유사하게 액상화 발생 영역을 평가함으로써 향후 내진 설계 및 보강 시 액상화 보강 영역 선정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.