• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1994년도 연약지반처리위원회 봄 학술발표회 논문집 연약지반처리
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• pp.13-46
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• 1994

Artificial ground freezing methods have been applied to geotechnical construction projects for stabilizing earth materials and controlling water seepage into the ground. However, this can result in frost heaving and causes the same engineering problems as encountered with the natural freezing of soil. In natural freezing, the ground freezes from the surface downward. When artificial ground freezing is applied at a deep location, however, freezing is limited locally. The soil condition differs between them as follows: Natural freezing - unsaturated and without overburden pressure. Artificial freezing -- saturated and under overburden pressure. The authors investigated the practical application of artificial ground freezing and examined the frost behaviour of a saturated soil under overburden pressure. This paper presents the results obtained from experiments concerning frost heaving and discusses frost heaving at the freezing site.

• 한국도로학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.37-47
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• 2003

본 연구는 동결.융해 해석에 대한 역학적 해석에 대한 기초적 연구로서, 미공병단 CRREL에서 개발한 FROST 프로그램을 이용하였다. 국내의 기후조건과 포장단면. 그리고 노상토의 특성을 고려하여 동상특성을 분석하였다. 지하수위는 노상면으로부터 0.35m, 2m, 3.35m 깊이에 위치한 경우를 고려하였다. FROST 해석에 필요한 입력치는 불가피하게 기존의 자료를 이용하였다. 해석결과 시간에 따른 동상량과 동결깊이를 구할 수 있었다. 이러한 관계로부터 구한 최대 동상량은 지하수위가 낮아지면서 감소하는 경향을 나타내고 있다. 최대 동결깊이를 보면 노상은 15cm이내 동결됨을 알 수 있다. 동상에 민감한 흙을 제외하고 국내 노상토는 동결 영향이 크지 않을 것으로 여겨진다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.264-270
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• 2002

The frost heaving pressure can be a problem for weakening of the railroadbed material. In this study, upon freezing a saturated soil in a closed-system from the top, a considerable pressure was developed. This pressure is induced as a result of a curved ice-water interface. This study was initiated to investigate the soils frost heaving expansion pressure and physical characteristics resulting from freezing and freezing-thawing cycle process. Weathered granite soils, sandy soil were used in the laboratory freezing test subjected to thermal gradients under closed-systems.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.23-31
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• 2016

최근 들어 우리나라에 이상한파가 자주 발생하고 있으며, 이로 인해 지반에서는 동상에 따른 도로, 철도, 사면과 같은 구조물을 대상으로 지반변형에 따른 문제가 야기되고 있다. 동상현상은 가장 대표적인 동토지반의 공학적 특성으로, 구조물 설계에 있어서 동착 및 크리프 현상과 함께 주요한 설계정수로서 고려된다. 그러므로 극한지 지반구조물 설계에 관한 연구를 위해서는 동상현상에 대한 기초적 연구가 선행되어야 한다. 이미 다양한 동상 관련 실험장비가 개발되어 연구에 활용되고 있지만, 기존의 동상 연구를 위한 실험장비들은 기초의 설계정수로서 동상현상을 분석하기에는 한계점이 나타난다고 판단된다. 국내에는 동상을 실험적 모사하기에는 필요한 장치와 냉동챔버의 고비용으로 시험방법 및 기준이 전무한 실정이다. 이에 본 논문에서는 다양한 방법으로 동결-융해를 모사할 수 있는 투명 온도제어형 삼축셀 을 소개하고자 한다. 새롭게 개발된 동결-융해 실험장치를 활용해 동상 실내실험을 수행하였으며, 본 장치를 활용한 실내실험법을 제안하고자 한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.153-159
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• 2014

우리나라는 계절적 특성상 겨울철 지반동결과 봄철 해빙이 반복적으로 나타나 지반의 부등침하가 발생하고 이로 인해 철도나 도로, 상수관등의 구조물이 손상되거나 피해를 입는다. 이러한 현상을 방지하기 위해자갈 또는 잡석 등을 동상저감재로 이용하고 있다. 이 연구에서는 폐 PET를 가공하여 인공골재를 제작하고 이에 대한 공학적 특성 시험과 동상팽창실험을 통해 동상저감 대체 재료로 활용 가능여부를 판별하였다. 또한 동상저감 대체 재료로 폐 PET를 가공한 인공골재를 사용할 경우와 기존 재료를 사용할 경우의 경제성 비교를 통해 현장적용의 적절성에 대한 평가를 수행 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.43-51
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• 2007

동결작용은 빌딩, 구조물, 도로, 철도 그리고 공공시설관로에 엄청난 손상을 일으킬 것이다. 자연지반의 동상에 대한 연구는 과거에 많이 수행되었다. 근래에는 사회기반시설 유지의 발전과 함께 각종구조물의 복잡화로 인하여 동상대책에 대한 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 구조물에 작용하는 자연지반의 동상력을 정량적으로 파악하는 것을 목적으로 하였다. 지표면에 설치한 원형강판에 작용하는 동상력이 현장시험에서 측정되었다. 동결면에서 발생하는 동상력은 동결된 토층을 거쳐 구조물에 전달된다. 또한 다단앵커로 보강된 옹벽이 현장에 설치되고 옹벽에 작용하는 동결선과 동상압 등이 측정되었다. 최종적으로 동결면의 위치와 형상이 수치해석수법을 이용하여 추정되었고 치환 범위를 결정하는 설계수법이 토질정보와 기상정보에 따라 제안되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1487-1493
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• 2008

The frost heaving is related with thermal conduction rate and permeability. If the thermal conduction rate can be controlled, it is effective to prevent from frost heaving. If soil mixed with shredded tire which has relatively lower thermal conduction rate than soil, it helps preventing from frost heaving. However, in this case, the shear strength can get weak. In this study, we compared thermal conduction rate of soil and shredded tire, and test uniaxial compression strength of soil which is mixed with shredded tire and cement in different ratio.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1164-1171
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• 2010

Korea is considered to be a seasonal frozen soil area that is thawed in the spring, and most of the area is frozen in winter as to the characteristic of geography. In the current design codes for anti-freezing layer, the thickness of anti freezing layer is calculated by freezing depth against the temperature condition. Therefore, they have a tendency of over-design and uniform thickness without the considerations of thermal stability, bearing capacity and frost susceptibility of materials. So, it is essential for studying the appropriateness and bearing capacity besides the seasonal and mechanical properties of pavement materials to take a appropriate and reasonable design of the road structure. In this research, the evaluation of frost susceptibility on subgrade, ant-freezing layer, sub base was conducted by means of the mechanical property test and laboratory field road model downed scale experiment. The temperature, heaving amount, heaving pressure and unfrozen water contents of soil samples, the subgrade, anti-freezing layer, sub base soils of highway construction site, were measured to determine the frost susceptibility.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.71-79
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• 2010

겨울에는 시베리아기단의 영향으로 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받아 춥고 건조하여 1월 평균기온이 $-6{\sim}-7^{\circ}C$의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 도로의 불균형 동결팽창을 초래하며, 결국 포장체를 파손시킨다. 동상발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도 조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용함으로써 포장의 과다설계 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 도로 동상방지층의 효용성 검증 및 설치기준 확립을 위해 실내동결시스템을 활용하여 도로 노상토의 동상 특성에 대한 민감성을 판별, 도로건설 현장 노상토에 대한 역학적 특성과 실내 동결 시험을 수행하였으며, 외부 동결온도의 지속 조건에 대한 시료의 온도변화, 동상팽창압, 동상팽창량, 부동수분 등의 결과값을 통하여 동결 과정에 따른 지반공학적 특성을 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.65-74
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• 2003

최근 우리나라는 산업화 및 기술의 현대화로 국토의 유효면적이 인구에 비해 부족하기 때문에 대규모 공유수면을 매립하여 지하구조물 설치를 위한 연약지반의 동결, LNG와 같은 저온 액체를 저장하기 위한 지하저장탱크 건설 및 주변지반의 동결 등 인공동결 공법에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 화강풍화루 실트질 흙, 모래질 흙에 대해서 동결시 흙의 거동을 지배하는 동상팽창압과 부동수분의 변화에 대해서 연구하였다. 즉, 단일방향으로 흙이 동결될 때 함수비에 지배되는 결과 뿐만아니라 시간과 온도변화에 대한 동상팽창압을 연관시켜 연구를 수행하였다. 그 결과, 동상팽창압을 보다 더 용이하게 측정할 수 있었고, 온도변화에 따른 동상팽창압과 수분특성을 알 수 있었다. 또한,TDR 장비를 이용하여 온도와 함수비와의 관계를 도출함으로서 동상팽창압이 발현되는데 지배적인 역할을 하는 수분 특성을 제시하였다. 실험조건은 매립지반의 특성상 지하수위가 지표면에 위치하며, 수분공급 방식 또한 수분이동이 없는 폐쇄형에 적합하므로 완전포화 및 각각의 포화도에 따라 동상팽창압 실험과 수분 특성 실험을 수행하였다. 연구 결과, 동상팽창압은 세립분을 많이 함유한 흙일수록 발휘되는 동상팽창압은 크게 나타났고, 동상이 발현되기까지의 시간과 동상 지속시간 또한 크게 나타났다. TDR을 이용한 부동수분 측정 결과, 온도가 감소할수록 부동수분이 급격히 감소하였고, 비표면적이 큰 세립분을 많이 함유할수록 부동수분이 많이 존재하였다. 이는 동결된 간극수의 체적증가로 인한 Ice segregation이 발생되어, 부동수분이 많은 흙일수록 동상팽창압도 증가하는 것으로 판단되었다.