• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.199-206
• /
• 2003

흙을 나타내는 가장 기본적인 물리적 성질중의 하나가 흙을 구성하는 입자들의 입도분포이며, 입도분포특성을 분석하기 위해 최근에 대두되고 있는 방법중의 하나가 프랙탈 이론이다. 본 연구에서는 fragmentation 프랙탈을 이용하여 흙의 입도분포곡선의 특성을 파악하였다. Fragmentation 프랙탈을 표현하는 방법에는 ‘개수-입경’프랙탈과 '중량-입경' 프랙탈이 있으며, 본 연구 결과, '중량-입경' 방법이 더 실용적이었다. 균등계수($C_{u}$)가 4이하에서는 균등계수가 증가함에 따라 프랙탈차원($D_{tot}$)이 급격히 증가하였으나, 균등계수가 6이상에서는 일정한 값에 수렴되는 결과를 나타냈다. 곡률계수($C_{c}$)가 3이상에서는 프랙탈차원은 크기가 작은 입자들의 영향을 받고, 곡률계수가 3이하에서는 큰 입자들의 영향을 받는 것으로 나타났다. 유효입경($D_{10}$)의 크기에 따른 프랙탈차원의 변화를 분석한 결과, 균등계수와 곡률계수가 같을 경우 프랙탈차원은 유효입경의 크기에 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 전체 입자의 크기분포를 고려할 수 있는 프랙탈 개념을 입도분석에 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 향후 프랙탈차원과 흙의 공학적 특성과의 관계정립에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제42권1호
• /
• pp.58-64
• /
• 2009

본 연구는 밭토양 내수성입단의 계절별 특성을 밝히고 파쇄프랙탈차원을 이용하여 대공극률과의 관계를 구명코자 수행하였다. 대상 토양은 토성이 다른 세 지점으로 고평통 (Fine, Typic Hapludalfs), 규암통 (Fine silty over coarse silty, Fluvaquentic Eutrudepts), 중동통(Coarse loamy, Typic Udifluvents)으로 경기도에 위치하였다. 봄, 여름, 가을에 불교란 시료를 채취하고 내수성입단과 대공극률, 토양이화학성을 측정하였다. 내수성입단은 파쇄프랙탈차원($D_f$), 기하평균지름(GMD), 중량평균지름(MWD)의 세 가지로 계수화하였다. $D_f$는 MWD보다 GMD와 상관이 높게 나타났고, 무차원의 입단파쇄과정에 근거하여서 실험에 사용한 입단크기와 전처리과정의 영향을 덜 받아 내수성입단의 계수화에 적절하다고 판단할 수 있었다. 계절적으로 내수성입단은 여름>봄>가을순으로 나타났고 생물활성과 토양수분의 영향으로 파악할 수 있었다. $D_f$ 3.1이하의 토양에서 $D_f$와 대공극률과역의 상관관계를 나타냈으며 특히 $99{\mu}m$ 이상의 공극률과 상관이 높았으며 $D_f$ 3.1이상의 토양에서는 상관이 나타나지 않았다. 또한 $D_f$ 3.1이하의 토양에서는 대공극률과 포화수리전도도의 누승함수 적합도가 높게 나타났다. 따라서 내수성입단의 파쇄프랙탈차원은 입단화에 의한 대공극형성과 해석에 유용하다고 판단할 수 있었다.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제48권6호
• /
• pp.59-67
• /
• 2006

Particles of soil are crushed when soil is compacted in the in-situ or lab. Among many factors that affect the crush of particles, compaction energy is a major factor. Because the crush of particles can change physical properties, the analysis of effect of compaction energy is very important. In this study, the fragmentation fractals were used for determining the change in grain size distribution and the effect due to change in grain size distribution was estimated. Compaction energy was increased by 50, 100, 200 and 300% based on the energy of standard A compaction test. As a result, grain size distribution curves were changed and fine particles increased as compaction energy were increased. Relative compaction were ranged between $93.38{\sim}107.67$. Fractal dimension of each site increased as compaction energy increased. Relative compaction is proportional to the fractal dimension but coefficients of permeability were in inverse proportional to the involution of fractal dimension.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제1권4호
• /
• pp.323-335
• /
• 2009

Gravels forming part of the base of flexible pavements experience abrasion and crushing as a result of static and dynamic loads. Abrasion takes place when the sharp corners of the particles of gravel are removed as a result of compressive and shear loads. As a result of abrasion, the particles change in shape. Crushing is caused by the fragmentation of the particles into a mixture of many small particles of varying sizes. In this study, the abrasion and crushing of gravels are evaluated experimentally and analytically. The laboratory component of this study involves gravels that were subjected to abrasion and dynamic compression tests. The evaluation of the abrasion and crushing experienced by the gravel was carried out using fractals. In this study, the fractal dimension concept from fractal theory is used to evaluate: (a) the changes in shape, and (b) the crushing (fragmentation) of the original particles of gravel. It was determined that the fractal dimension of the profile of the particles decreased as a result of abrasion. With respect to crushing, the fragmentation fractal dimension was found to increase with the degree of breakage of the gravel. To understand the influence of crushing on the permeability of the gravels, the hydraulic conductivity of the gravels was measured before and after crushing. The hydraulic conductivity of the gravels was found to decrease with an increase in their level of crushing. Also, changes in the angle of friction of the granular materials as a result of abrasion was calculated using the Krumbein's roundness chart. The angle of friction of the granular materials was found to decrease as a result of abrasion.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제2권3호
• /
• pp.16-22
• /
• 1999

생물서식지의 다양한 공간구조는 생물의 종 다양성과 밀접한 관계를 가지고 있다. 인구의 증가, 농업의 발달, 그리고 도시의 발전은 최근에 다양한 경관의 변화를 가져왔다. 이러한 경관의 변화는 생태적 구성인자의 서식지 감소와 파편화(fragmentation)를 초래하였다. 본 연구에서는 Landsat TM을 이용하여 식생지수를 산출하고 이를 식생 패치의 경계길이 대 면적 (perimeter : area, P/A ratio), Shape Index(SI), 프렉탈 디멘죤(D)에 의해 추출한 파편화지수를 분석하였다. NDVI에 의한 경관파편화의 분석은 0.5~1의 구간 값을 이용하는 것이 가장 파편화를 용이하게 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 서울 경기지역의 식생 파편화는 프렉탈 디멘죤에 의해 구분할 때 가장 효과적으로 식생 패치의 파편화를 구분해 낼 수 있음을 알 수 있었다. 향후 동일지역에 대한 식생 패치의 시계열적인 분석과 다양한 토지이용에 대한 식생 파편화의 분석을 비교 연구하여 식생 보전과 생물다양성의 전략을 제시할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권9호
• /
• pp.47-56
• /
• 2004

본 연구에서는 풍화잔류토의 생성을 특성화시키는 새로운 분열모델을 제안하였으며, GRS모델이라고 명명하였다. GRS 모델은 풍화가 많이 진행될수록 흙 입자의 크기가 작아지고 흙 속의 간극이 많아진다는 사실에 착안하였으며, 프랙탈 이론으로부터 도출된 $P_F$(분열가능성)로써 풍화잔류토의 생성과정을 표현할 수 있다. 암석이 분열됨으로써 흙 입자들이 생성되며 암석의 분열은 단계별로 진행되지만 각 단계별 분열가능성은 일정하지 않다는 것이 GRS모델의 기본개념이다. GRS모델의 적용성을 검증한 결과, 입자들의 잔류량이 많은 입경에서 $P_{Fi}$(분열단계별 분열가능성)가 작게 산출되었고, 입도분포가 양호할수록 크게 산출되었다. 일반적인 흙에서 나타나는 S자형상의 입도분포곡선은 $P_{Fi}$가 높은 오목형상에서 나타났으며, $P_{Fi}$의 변화형상이 볼록하면서 높은 값을 가질경우에는 빈입도의 입도분포특성을 나타내었다. 전반적으로 $P_{Fi}$가 작은 경우에는 $P_{Fi}$의 변화형상에 관계없이 큰 입자의 잔류량이 많은 오목한 형상의 입도분포곡선을 나타내었다. $P_{Fi}$의 평균값은 균등계수$(C_u)$와 분열프랙탈차원$(D_r)$에 비례하여 증가하였으나, 곡률계수$(C_C)$와는 무관하였다.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제48권4호
• /
• pp.41-49
• /
• 2006

Since particle size distribution curves are useful to estimate permeability of soil, many formulae for permeability coefficient (k) have been published using the parameter from the curves and factors, such as grain size, particle shape and void ratio of soils. However, the parameters such as $C_c,\;C_u$ and $D_n$ derived from only some discrete points on the curve are insufficient to represent the whole gradation. In this paper fractal dimension which is quite new concept and known to be able to represent the entire curve of particle size distribution is employed for the parameters. An empirical formula of permeability coefficient has been developed with fractal dimension and percent of finer than 0.075 mm. The formula developed from this study has confirmed its effectiveness by a series of laboratory tests and comparison to other published formulae. It is found that permeability coefficient is proportional to fractal dimension and inversely proportional to percent of fines.

• Computers and Concrete
• /
• 제21권2호
• /
• pp.209-217
• /
• 2018

The dynamic compressive behavior of concrete after freezing and thawing tests are investigated by using the split Hopkinson pressure bar (SHPB) technique. The stress-strain curves of concrete under dynamic loading are measured and analyzed. The setting numbers of freeze-thaw cycles are 0, 25, 50, and 75 cycles. Test results show that the dynamic strength decreases and peak strain increases with the increasing of freeze-thaw cycles. Based on the Weibull distribution model, statistical damage constitutive model for dynamic stress-strain response of concrete after freeze-thaw cycles was proposed. At last, the fragmentation test of concrete subjected to dynamic loading and freeze-thaw cycles is carried out using sieving statistics. The distributions of the fragment sizes are analyzed based on fractal theory. The fractal dimensions of concrete increase with the increasing of both freeze-thaw cycle and strain rate. The relations among the fractal dimension, strain rates and freeze-thawing cycles are developed.

• 지질공학
• /
• 제20권2호
• /
• pp.183-189
• /
• 2010

제3기 분지의 경계단층을 따라 발달하는 단층핵에서 단층비지 시료를 채취하여 현미경하에서 잔류입자들의 미구조 관찰과 잔류입자들을 이용한 프랙탈 차원 분석을 수행하였다. 타원형의 잔류입자들은 기질의 점토엽리(P엽리)에 평행 내지 아평행하게 형태선택배향을 이루는데 이는 풍부한 기질의 미세 입자 속에서 지속적인 단층 슬립 동안 회전에 의해 이루어진 것으로 생각된다. 잔류입자 크기 분포는 2.40-3.02 범위의 프랙탈 차원(D)을 갖는 멱 법칙을 따른다. 여기서 한 개의 시료를 제외한 모든 시료들은 Sammis et al. (1987)의 자기유사 파쇄 과정을 예측한 구속 분쇄 모델의 특정 차원 값 2.58보다 높은 값을 보이며 큰 단층 슬립과 다중단층작용을 지시한다. 아마도 비지대의 높은 차원 값은 구속 분쇄모델의 적용 범주를 지난 후부터는 파쇄 기구가 바뀌어 입자마모와 이에 부수적으로 조립입자의 선택적 파쇄가 일어남에 기인한 단층암의 비 자기유사 진화를 지시한다. 단층핵의 파쇄 진화를 통하여 후기의 입자마모 동안에 입자 파쇄가 부수적으로 일어날 수 있는 것과 마찬가지로 조기의 대량 파쇄 동안에도 부분적으로 입자마모가 수반될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제40권3호
• /
• pp.189-195
• /
• 2007

Riew와 Sposito의 차원 분열 모델을 적용하여 토양과 상토를 대상으로 다공성 매체의 공극 분포와 보수력 비교를 시도하였다. 토양 시료는 라이시메터에서 2" 코아로 채취하였다. 상토 시료는 코코피트, 제올라이트 및 펄라이트를 혼합하여 아크릴 코아(100 mL)에 충진하여 조제하였다. 식 D=log(N)/log(1/r)를 포함한 차원 분열 모델에 의한 계산 Excell 프로그램을 작성하고, 이에 의해 분획된 다공성 매질을 이루는 보다 작은 크기(부피)의 매질 분획 상수인 N 값과 자기유사 비율 r 값을 얻었다. 이에 의해 대상 토양과 상토의 공극 분포와 빈도에 대한 자료를 얻을 수 있었다. 그 결과 라이시메타 토양은 상토 보다 더 넓은 공극 분포를 갖으며, 이에 비해 평균 공극크기는 상토 보다 라이시메타 토양에서 적은 것으로 해석되었다. 또한 공극크기(${\gamma}$) 분포에 따른 토양, 상토의 보수력은 토양은 상당한 단계의 토양수분이 빠져 나갔을 때 포장용수량(FC, 30kPa) 상태에 이르고, 상토는 비교적 적은 단계에서 포장용수량에 이르는 것으로 나타났다.