• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권7호
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• pp.19-29
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• 2013

동토지역에서 지반의 역학적인 특징은 기존 토질역학이론과 다르기 때문에 동토지반 내 응력분포와 파괴조건을 묘사하기 위하여 기존 토질역학을 동토에 적용하는 것은 효과적이지 못하거나 적합하지 않다고 할 수 있다. 따라서, 동토지역에서 구조물의 설계 및 시공을 위해서는 동토역학에 관한 기술 자료의 수집 및 분석, 그리고 체계적이고 전문화된 연구가 필수적으로 요구된다. 극한지에서 나타나는 영구동토지역은 계절에 따라 활동층이 동결 융해를 반복하게 되며, 이에 따라 구조물에 영향을 끼치는 하중조건 또한 변화된다. 특히, 동토의 역학적인 성질들은 온도, 함수비, 입도분포, 상대밀도, 하중을 가하는 속도에 따라 민감하게 반응하기 때문에 동토지역 구조물 설계 및 시공에 있어 다양한 조건에 따른 동토의 역학적인 특징들을 신뢰성 있게 분석할 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 동토의 전단강도 특성을 분석하기 위하여 영하 30도에서 작동 가능한 직접전단시험장비와 대형 냉동 챔버를 활용하였으며, 동결온도, 수직응력, 함수비 및 상대밀도를 달리하여 화강풍화토의 전단강도 특성을 분석하였다. 본 연구에 따르면 수직응력, 함수비 및 상대밀도는 동결온도 조건하에서 화강풍화토의 전단강도 특성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.401-412
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• 2016

고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.49-62
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• 2017

지반의 동결-융해 과정에 의한 지반구조물의 거동 특성을 이해하기 위해서는 지반내 간극수의 상변화와 지반과 구조물의 상호작용에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 모듈러 도로시스템의 동결융해의 영향에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. Neumann의 동결-융해 이론식을 이용하여 기본 지반 물성치와 지중과 지표면의 온도조건에 대한 동결심도와 히빙량을 예측할 수 있으나, 지반의 완전포화 및 완전동결의 제한된 경우에만 적용할 수 있다. 동결지수에 따른 모듈러 도로시스템의 수치해석은 다양한 지반조건과 지하수위에 대하여 수행되었다. 동결 히빙량은 화강풍화토이나 모래지반에 비하여 실트질 지반에서 매우 크게 발생하였으며, 지하수위의 저하는 동결 히빙량을 감소시켰다. 실트질 지반에 설치된 도로시스템의 온도이력에 대한 수치해석은 지표면의 동결-융해 과정을 거치면서 지표면에 잔류히빙을 예측하였다. 이는 지반의 강성과 지지력을 급격하게 감소시켜 모듈화 도로시스템의 안정성과 사용성을 저해할 수 있다. 다만, 화강풍화토와 모래지반의 경우는 잔류 히빙량은 미비한 것으로 나타났다. 모듈러 도로시스템은 기존 도로포장 시스템과 달리 지지구조 상부에 설치된 포장 구조물이므로, 포장 구조물의 균등 연직변위와 부등 변형에 대한 엄격한 기준이 적용되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.219-228
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• 2003

강관이 매설되어 있는 폐쇄형 시스템에서 동결된 화강토의 온도분포에 관한 수치해석 및 실험적 연구가 수행되었다. 실험을 통해 측정된 부동수분량의 온도상관식을 제시하였으며, Lachenbruch의 열전도율 식을 사용하여 열전도율 측정값을 비교·분석하였다. 원형 단면 강관이 매설된 모형토조의 동결챔버를 제작하여 동결토의 온도를 측정하고 유한요소 수치해석을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 수치해석시 동결된 화강토의 잠열효과가 고려되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.29-34
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• 2011

본 연구에서는 유류나 각종 비수용성 오염물질(DNAPL)로 오염된 지반에 인공동결공법을 이용한 차수벽을 형성하고 지하수의 이동으로 인한 오염물질의 확산 방지 효과를 확인하기 위한 초기연구로 인공동결공법을 통한 동결차수벽을 형성하기 위하여 모형실험을 수행하였다. 동결차수벽 형성의 확인을 위하여 실험조건에 따른 동결범위와 동결토의 강도를 분석하였다. 동결범위를 확인하기 위한 실험조건은 포화도가 80%, 90%인 표현을 실트를 대상으로 하였다. 또한, 동결토의 강도특성은 다짐도와 포화도를 변경하여 동결을 실시하였고, 일축압축강도 실험을 통하여 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 2차
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• pp.131-137
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• 2010

`Frost heave' is volumetric extension behavior of soil due to freezing. It could have a bad effect to foundations of infrastructures like building, road, railroad and bridge. Therefore, it is considered as a primary design parameter with 'adfreeze bond' and 'creep deformation' for foundation design in cold region. In some countries, studies for analyzing frost heave in many ways have being performed, however, only a few studies for evaluating frost susceptibility of soils by measuring frost heave rate of frozen soils in Korea. For analyzing frost heave as a foundation design parameter, both frost heaving rate and heaving pressure are should be addressed in study. Hence, in this study, development of experimental apparatus to evaluate frost heave and pressure is suggested.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.297-306
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• 1999

본 연구에서는 우란바톨(Ulanbator)에서 북경(Beijing)사이의 지역에서 샘플링한 응회암 풍화토의 동상 특성을 규명하기 위해 상재하중 변화에 따른 동결점 저하를 중심으로 양단면 온도 일정$(상단 5^{\circ}C,\; 하단 5^{\circ}C)$의 동상실험 실시하였다. 본 실험을 통해, 빙편 성장에 따른 체적 팽창과 동결면으로의 수분이동을 확인하였다. 그리고 상재하중과 온도와의 관계식을 제안하였다. 상재하중이 증가함에 따라 동상속도는 비례적으로 감소하였고 빙편발생온도의 절대치는 증가하였다. 또한 동결부분의 함수비가 미동결 부분보다 크게, 특히 동결부분에서도 빙정에 가까울수록 함수비는 증가하였다.

• 한국농공학회지
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• 제33권2호
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• pp.112-119
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• 1991

Some experiments were carried out to investigate the effects of freezing and thawing on the strength and strain characteristics of alluvial silty clay under the different temperatures, loading and moisture conditions. The results were as follows; 1. The soil used was proved to be consisted of silty clay with honey-combed structure, and showed higher dilatancy, frost activity and lower stability in natural state. 2. Soil treated with freezing and thawing cycles showed lower compressive strength compared with the non treated, The strength decreased with incement of freezing and thawing cycles. It's shapes of stress-strain curves were flat and did not formulate a peak while the peak strength of higher moisture content soil decreased with the increment of moisture content. It's decrement ratio was most distinctly shown at the first one cycle of freezing and thawing. 3. The cohesion decreased due to freezing and thawing cycles but internal frcition angle was not changed. 4. The liquid limit decreased with increment of freezing and thawing cycles, and became almost constant after three cycles of freezing and thawing. 5. The strength under simple loading at failure mode was appeared to be higher compared with the cyclic loading after freezing and thawing but initial moisture content effect was not observed. 6. Ice lense was not observed within 50% of ice content ratio but observed over 100%. The higher the ice content ratio, the higher the peak strength. As a matter of fact, it seems that an optimum ice content ratio exists for plastic mode and the least compressive strength.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.71-80
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• 2010

지리학적 특성으로 국내는 계절 동토지역으로 겨울철에는 동상현상이 발생하고 봄철에는 지반이 해빙된다. 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 온도조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용함으로써 포장의 과다설계 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 노상층, 동상방지층, 보조기층의 역학적 실험을 실시하여 동상민감성을 판단하고 실규모 현장도로 모형축소 실험을 실시하였다. 동상민감성을 판단하기 위하여 토층별 온도, 동결팽창량, 부동수분 및 동결깊이를 측정하였다.