• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권10호
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• pp.39-47
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• 2013

최근 해안을 따라 산업단지 등을 조성하기 위하여 해성점토로 이루어진 준설토를 활용한 매립공사가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 해성점토로 조성된 지반은 전단강도가 매우 작고 압축성이 크게되어 매립지반 위에 항만구조물, 도로 등 구조물을 시공하기 위해서는 지반개량이 필수적으로 수행되어야 한다. 또한 설계 당시 예측한 거동과 실제 발생하는 거동이 상이한 경우가 빈번히 발생하고 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해서는 지반 조성 시에 모래 등 양질의 토사를 이용하여야 하나 토사 부족 및 경제적인 문제로 인해 준설된 해성점토를 사용하는 경우가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 석탄 화력발전소에서 발생하는 석탄회중 재활용되지 않고 매립되는 매립석탄회를 활용하여 준설토와 혼합하여 인공매립토를 조성하여 부지조성에 활용하고자 인공매립토의 역학적 특성을 파악하고자 하였다. 이에따라, 점토와 매립석탄회 저회와 비회 혼합비율이 다른 인공매립토의 전단강도 특성을 살펴보았다. 실험에는 준설토를 대신하여 카올리나이트를 사용하였으며, 시료성형기를 이용하여 총 6종류의 인공매립토 지반을 조성하였으며, 전단강도 특성을 알아보기 위하여 삼축압축시험(CU TEST)을 수행하였다. 시험 결과, 매립석탄회의 혼합비율이 증가할수록 내부마찰각 증가, 점착력 감소, 간극수압계수(A)는 증가하는 경향을 보였으며, 매립석탄회 저회와 비회의 혼합에 따라 저회 보다 비회가 전단강도 및 간극수압계수(A)에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권11호
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• pp.23-30
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• 2018

최근 지반사고 발생통계에 따르면 도심지를 중심으로 지반함몰 및 침하발생 빈도수가 매년 증가하고 있어 사회적으로 문제가 되고 있다. 이 연구는 지반공동현상 실내모형실험을 통해 지하수위 변동과 지반함몰과의 연관성을 규명하고자 하였다. 화강풍화토와 표준사를 1:1로 혼합한 후 상대다짐도 30%, 50%, 80%로 사질지반을 조성하고, 지하수위 변화에 따른 토사유출량의 변화를 비교분석하였다. 사용재료의 물리적 특성은 입도분포가 양호한 모래질로서 최대건조단위중량 $1.94kg/cm^3$, 내부마찰각 $37^{\circ}$로 조성하였다. 하단으로부터 10cm, 20cm, 30cm 높이에 지하수위를 조성한 후 유출량을 분석하였다. 실험결과 지하수위가 높을수록 유출속도가 증가하며, 시간에 따른 공동의 크기도 증가하는 것으로 나타났다. 시간에 따른 토사의 누적유출량은 35분 경과 후 최대 30kg까지 발생하였으며, 지하수 하강에 따른 토사유출로 인해 지반함몰 범위가 증가한 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.259-276
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• 2006

큰 초기응력을 받는 암반에서의 파괴 과정은 굴착경계에 평행하게 발생하는 응력 유도 균열에 의해 지배된다. 특히 지압의 절대크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴 현상을 동반한다. Mohr-Coulomb과 같은 기존의 구성 모델은 일반적으로 마찰각과 점착력을 일정한 값으로 가정하므로, 점진적인 암반의 취성파괴 현상을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 일반적인 수치해석 코드에서 취성파괴를 잘 모의할 수 있는 것으로 알려진 CW-FS 모델을 사용하여 유류 저장공동 주변 암반에 대한 수치해석을 실시하고, 그 결과를 선형 Mohr-Coulomb 모델의 결과와 비교하였다. 또한 마찰각과 점착력 성분의 전단 소성변형률 한계를 변화시키면서 해석을 실시하여, 유류 저장공동에서 관찰된 취성파괴와 비슷한 양상을 보이는 해석 결과를 찾아보았다. 결과적으로 CW-FS 모델은 견고한 암반에서의 취성파괴를 모의하는데 있어 적절한 해석방법이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.39-48
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• 2019

본 연구는 원심모형실험을 이용해 건조 사질토 지반에 근입된 모노파일의 수평 반복하중에 대한 거동을 연구하였다. 실험에 사용된 지반 시료는 상대밀도 80%에서 마찰각이 $38^{\circ}$인 건조 주문진 표준사를 사용했다. 실험 과정은 우선 반복하중의 크기를 결정하기 위해 정적 하중 실험을 수행하여 극한하중을 결정하였다. 이를 통해 도출된 극한 하중 값의 30%, 50%, 80%, 120%을 반복하중의 값으로 결정하였고, 반복횟수는 100회로 수행되었다. 이 결과를 통해 실험 반복하중 p-y 곡선을 산정하였고 도출된 하중 별 최대 지반반력점들을 이용하여 깊이 별 반복하중 p-y 중추곡선을 도출하였다. 이를 기존 p-y 곡선과 비교 결과, 동일 깊이에서 초기기울기가 API(1987) p-y 곡선보다 과소평가 되었으며, 극한지반반력은 과대평가되었다. 또한, 동적 p-y 곡선과 비교하였을 때, 동일 깊이에서의 반복하중 p-y 중추곡선의 초기기울기와 지반반력이 작게 평가되었다. 이는 말뚝이 받는 하중 조건에 따라 p-y 곡선을 다르게 적용해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.53-64
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• 2018

본 연구에서는 안정성과 위험도 평가의 중요성이 증대되고 있는 DCM(Deep Cement Mixing, 이하 DCM) 보강 지반상의 항만 구조물에 대하여 위험도 평가를 위한 파괴확률을 산정하였다. DCM 개량 지반의 위험도에 영향을 미치는 확률변수로 개량체의 설계기준강도와 시공중첩, 원지반의 강도 및 내부마찰각, 개량지반의 단위중량을 선정하고 관련 통계치를 산정하여 적용하였다. 또한, 상시 조건과 지진시 조건에서의 전체 시스템에 대한 파괴확률을 분석하였다. 본 연구를 통해 DCM 개량지반의 위험도 평가를 위한 확률변수에서 변동계수가 가장 큰 것은 설계기준강도이나 안전율의 변동성 즉, 시스템의 위험도에는 큰 영향을 미치지는 않는 것을 알 수 있었다. DCM 보강 지반에 대한 시스템의 파괴확률 영향인자 즉, 주된 위험요소는 상시 및 지진시 모두 외적안정의 경우 수평활동, 내적안정의 경우 압축파괴인 것으로 평가되었다. 또한, 수평활동에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 높고 압축파괴에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 낮은 것으로 나타났다. 전체 시스템의 상시 파괴확률과 지진시 파괴확률은 유사하지만, 본 사례의 경우 지진시 위험도가 다소 높은 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제29권1호
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• pp.23-35
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• 2019

우리나라의 경우 자연사면에서 발생되는 산사태는 대부분 여름철의 집중호우에 기인되며 주로 토층지반에서 발생된다. 집중호우로 인해 자연사면의 토층지반이 포화되고 지반지지력이 약화되어 사면붕괴 가능성이 높아진다. 사면안정성과 토석류 확산성 평가시에는 지반의 토질특성 분석이 필수적이다. 본 연구는 서울지역 주요 산지 관악산, 수락산과 북한산에 분포한 화강암토층지반을 대상으로 총 44개소에서 시료를 채취하여 물리 역학적 특성에 관한 지반공학시험을 통한 토질특성을 분석하였다. 그리고 산사태 발생 유발인자와 관계되는 토질의 물성과 공학특성을 산지별로 구분하여 대비하고 토질물성 간의 상관성을 분석하였다. 시험분석 결과에 따르면, 연구대상지역의 토층은 전반적으로 양호한 입도의 모래 또는 점토질모래로 분류할 수 있다. 특히 조립토와 세립토 함유율이 각각 95%와 5%로 대부분 산지에서 점토함량이 매우 낮으며, 모래를 다량 함유한 토층지반으로 나타났다. 밀도, 액성한계, 그리고 습윤단위중량은 각각 $2.62{\sim}2.67g/cm^3$, 27.93~38.15% 및 $1.092{\sim}1.814g/cm^3$인 것으로 나타났다. 점착력과 내부 마찰각은 각각 4 kPa 및 $35^{\circ}$로서 산지별 큰 차이가 없었으며, 투수계수는 $3.07{\times}10^{-3}{\sim}4.61{\times}10^{-2}cm/sec$로서 보통~빠른 정도의 투수성지반으로 평가되었다. 투수계수는 균등계수와 반비례적 관계이고, 유효입경과는 비례적인 관계로 나타났다. 투수계수와 균등계수 관계식은 산지별로 다소 차이를 보이는 반면, 투수계수와 유효입경은 산지별로 거의 유사한 경향성을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.17-24
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• 2019

본 연구는 지반 위 얕은 기초의 지지력에 대한 특성을 파악하기 위하여 지반 조건, 기초 크기, 기초 형상 등의 다양한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 기존의 지지력 이론과 비교 검토하였다. 유한요소해석 결과 극한지지력은 기초크기에 따라 지지력이 거듭제곱이나 로그 식으로 차츰 수렴하였고, 지반강도가 증가할수록 지지력 증가가 커지지 않는 직선적인 변화를 보였다. 기존 지지력 이론과 비교한 결과 순수모래는 지지력 비($q_{FEA}/q_{theory}$)가 Terzaghi식의 결과와 가장 유사하였다. 순수점토는 약 0.4~0.6, 일반토사는 0.3~1.3 정도로 산정되었고, 지반강도가 증가할수록 지지력 비가 감소하면서 1.0 이하로 나타났다. 기초 크기에 따른 지지력을 1.0m 기초의 지지력으로 정규화시킨 지지력 비($q_u/q_{u(1.0)}$)는 순수모래에서 ${\phi}=25^{\circ}$, $30^{\circ}$, $35^{\circ}$일 때 이론식의 35%, 15%, 5% 정도로 산정되었고, 순수점토는 크기 효과가 없었으며, 일반토사는 지반강도가 작은 경우에 순수모래의 이론식에 대해 약 10% 이하로 나타났다. 지반강도 증가에 따른 지지력 비는 내부마찰각의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기초형상별 지지력 비에 따른 형상계수는 기초형상에 따라 다르게 나타났고, 원형기초는 1.5, 정사각형 기초는 1.3, 직사각형 기초와 연속 기초는 1.1~1.0의 형상계수를 나타내었다.

• 지질공학
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• 제31권3호
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• pp.381-393
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• 2021

농업용 저수지 제체에 대한 그라우팅 주입효과 확인방법을 검증하기 위하여 물리·역학적 방법, 수리학적 방법, 지구물리학적 방법을 적용하여 결과를 분석하였다. 실내시험과 현장시험을 통하여 획득한 데이터들은 그라우팅 주입단계에 따라 ① 그라우팅 이전, ② 그라우팅 중 ③ 그라우팅 직후, ④ 그라우트재재령 28일 이후로 구분하여 획득되었다. 시추과정에서 획득되는 단위중량, 압축강도, 마찰각, 점착력, N값(관입저항치)의 경우 지반 개량을 확인할 수는 있지만, 지반의 불균질성에 기인하는 한계도 나타났다. 현장 투수시험으로 측정된 투수계수는 그라우트재가 고결되기 이전에도 차수성이 확인되어 그라우팅 직후에 저수지 제체의 개량효과를 확인하기에 가장 적합한 것으로 나타났다. 전기비저항탐사는 그라우팅 이전 저수지 제체에 발달하는 포화대와 누수영역 파악 활용에 적합하였다. 표면파탐사(MASW)는 그라우팅 주입 이후에 탄성파속도가 점차적으로 증가하는 경향성이 뚜렷하여 개량효과를 판단하는데 효과적인 것으로 판단되며, 탄성파 속도를 이용하여 동적특성을 산정할 수 있으므로 내진설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.57-65
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• 2011

본 연구에서는 3차원 개별요소해석 코드인 Particle Flow Code, $PFC^{3D}$(Itasca)를 이용, 조립재료의 실내 삼축압축시험에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행하였으며, 해석 모델과 개별요소를 대상으로 다양한 상사 조건에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행, 그 결과를 통해 각각의 스케일 조건이 최종 수치 모델링 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 개별요소 수치 모델링은 기존 2차원 모델링 대비 별도의 간극률 환산 없이 정확한 초기 조건 구현이 가능했으며, 응력-변형 및 체적변화 거동, 강도정수등에 있어 실내시험 결과와 유사한 수치 해석적 예측이 가능하였다. 해석 모델과 개별요소에 대한 다양한 상사비 조건별 수치 모델링 결과, 3차원 해석 시의 안정적 예측결과 도출 및 수치 시험실 활용에 대한 적정성을 확보하되, 해석시간 단축 및 해석 효율성 확보를 위해서는 해석 모델과 개별요소에 대한 적정 상사비 결정이 필요함을 알 수 있었다. 해석 모델의 크기와 개별요소의 입경크기를 변화시켜 개별요소 수치모델링을 수행한 결과, 대부분의 경우 전체적인 응력-변형 거동에 차이가 발생하였지만, 점착력과 내부 마찰각의 강도정수는 $D_{mod}/D_{gmax}$ < 10 조건에 유사한 결과를 보였으며, 개별요소 방법이 수치 시험실 기법을 이용한 강도정수 산정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.561-577
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• 2021

Barton and Choubey(1977)가 제안한 10개의 표준 거칠기 단면을 3차원으로 확장하여 모든 단면의 거칠기가 일정한 3차원 표준 거칠기 절리 모형을 제작하였다. 석고를 사용하여 이 절리 모형을 복제하여 절리시료를 제작하였고, 복제된 절리시료에 직접전단시험을 실시하여 표준거칠기 단면에 부여된 절리 거칠기계수(JRC)를 검증하였다. 먼저 절리 시료의 JRC, 절리면압축강도(JCS)와 기본마찰각(𝜙_b)을 이용하여 Barton (1973)의 전단강도 기준식에서 절리의 전단강도를 추정하고, 직접전단시험에서 측정된 전단강도와 비교하였다. 직접전단시험에서 측정된 전단강도는 1번과 4번 표준 거칠기를 제외한 8개 시료에서 Barton의 기준식에서 추정된 전단강도보다 낮았고, JRC가 큰 시료에서 차이가 더욱 크게 나타났다. 직접전단시험 결과를 역해석하여 JRC, JCS 그리고 𝜙_b의 적절성을 검토하였고, JRC의 문제점으로 인하여 측정된 전단강도가 추정된 전단강도보다 낮은 것으로 판명되었다. 역해석으로 구한 표준 거칠기 단면의 JRC 값인 JRC_m은 JRC보다 전반적으로 낮은 값을 보이지만 JRC와 상관성이 매우 높은 직선의 관계를 나타내었다. 위의 결과를 종합하여 표준 거칠기 단면의 정확한 JRC_m을 제시하였고, JRC_m과 JRC의 상관관계를 제시하였으며, Barton의 전단강도 기준식을 수정하여 제안하였다.