• Smart Structures and Systems
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• 제30권1호
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• pp.63-74
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• 2022

The deformation coordination between a rock/soil mass and an optical sensing cable is an important issue for accurate deformation monitoring. A stress-controlled triaxial apparatus was retrofitted by introducing an optical fiber into the soil specimen. High spatial resolution optical frequency domain reflectometry (OFDR) was used for monitoring the strain distribution along the axial direction of the specimen. The results were compared with those measured by a displacement meter. The strain measured by the optical sensing cable has a good linear relationship with the strain calculated by the displacement meter for different confining pressures, which indicates that distributed optical fiber sensing technology is feasible for soil deformation monitoring. The performance of deformation coordination between the sensing cable and the soil during unloading is higher than that during loading based on the strain transfer coefficients. Three hypothetical strain distributions of the triaxial specimen are proposed, based on which theoretical models of the strain transfer coefficients are established. It appears that the parabolic distribution of specimen strain should be more reasonable by comparison. Nevertheless, the strain transfer coefficients obtained by the theoretical models are higher than the measured coefficients. On this basis, a strain transfer model considering slippage at the interface of the sensing cable and the soil is discussed.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.199-210
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• 2012

본 연구에서는 3차원 탄-소성 유한차분해석을 통해 기존재하는 단독말뚝, $3{\times}3$및 $5{\times}5$ 군말뚝의 바로 아래 풍화암 지반에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반/말뚝의 침하 및 전단응력전이(shear stress transfer) 메커니즘을 심도있게 분석하였다. 터널굴착으로 유발된 지반의 침하와 말뚝-지반 사이 경계면에서의 상대변위 발생으로 인해 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 계산된 결과에 의하면 터널굴착으로 인해 말뚝의 두부로부터 말뚝길이의 약 80%에 해당되는 위치까지는 상향의 전단응력이 발생하였고, 그 하부에서는 하향의 전단응력이 발생하였다. 이로 인해 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하고, 순수한 터널의 시공으로 인하여 말뚝에는 인장력이 발생하였는데 이로 인해 말뚝에는 최대 $0.36P_a$의 인장력이 발생하였다, 여기서 $P_a$는 터널굴착이전에 말뚝두부에 작용하는 설계하중이다. 말뚝의 거동은 경계면에서의 전단강도 발현 정도에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 군말뚝의 경우 일반적으로 말뚝의 숫자가 증가할수록 터널의 시공에 의해 말뚝의 침하가 증가하는 것으로 나타났으며, 이와는 반대로 말뚝의 축력변화는 군효과(shielding effect)로 인해 단독말뚝의 경우에 비해 작은 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 인한 겉보기지지력(apparent pile capacity) 감소는 단독말뚝에 비해 군말뚝에서 두드러지는 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.59-67
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• 2009

본 연구에서는 단독말뚝의 주변에서 실시되는 터널의 굴착이 지반 및 말뚝에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석에서는 말뚝과 주변지반 사이에 경계면요소를 이용하여 소성항복 발생조건을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 풍화토 및 풍화암에 시공된 터널과 말뚝의 상호거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 지반 경계면에서의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 분석하였다. 특히 터널의 굴착과 관련된 전단응력의 전이과정에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝-지반 경계면에서 상대변위의 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 된다. 말뚝 본체 대부분에서는 상향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.8), 말뚝선단부근에서는(Z/L=0.8-1.0) 하향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 인장력이 발생된다. 수치해석을 통해서 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.39-47
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• 2010

최근 국내 외에서 초장대 교량 및 초고층 건물의 시공이 증가하고 있으며, 지반공학적인 측면에서 상부 구조물로 부터 전달되는 큰 하중을 안전하게 지지할 수 있는 대단면 기초의 설계와 시공이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 연암지반에 실제 시공된 상부 구조물에서 전달되는 수직하중을 받는 전면기초의 거동분석을 위하여 3차원 유한요소 해석을 실시하였다. 해석 시 기초와 지반사이의 접촉면 유 무에 따른 거동을 비교 분석하였으며, 동일한 단면의 기초의 거동을 기초와 지반사이의 상대변위가 연암보다 더 크게 발생할 것으로 예상되는 풍화암 지반조건에서도 분석하였다. 또한 전면기초의 두께를 변화시켜 강성기초와 연성기초의 거동특성을 파악하였다. 본 연구 결과, 접촉면의 거동을 고려하지 않은 해석의 경우 기초의 침하량, 단면에 발생하는 인장응력 및 휨모멘트가 크게 산정되는 것으로 판단되었으며, 그 결과 접촉면의 거동을 고려하지 않을 경우 과다설계에 대한 우려가 있는 것으로 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권4호
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• pp.339-343
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• 2001

쉴드 터널과 같이 토사 지반 혹은 연암 지역에 건설되는 원형 단면을 가진 터널은 지진 시에 지반의 전단변형의 영향을 받아 좌우교차로 경사진 타원형상의 변형을 반복한다. 본 논문에서는 이 진동모드를 이용하여 지반-터널계의 상호작용에 관하여 검토하였다. 터널주변지반은 균질한 탄성체로 가정되었고 지반-터널라이닝 경계가 완전히 부착되어 있는 경우에 대한 상호작용효과를 검토하였다. 지반의 포아송비 및 강성이 증가할수록 지반으로부터 터널라이닝에 전달되는 변형률이 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.45-52
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• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.83-91
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• 2006

최근 지구온난화현상으로 인해 발생하는 국지성 호우는 철도 연변사면 활동 및 활동 토체로 인한 선로매몰 그리고 선로유실 등의 불안정성을 초래하는 요인으로 대두되고 있다. 강우로 인한 사면의 거동에 대한 현장조사 결과 토층의 두께 및 사면의 형태적 특성 등에 따라 서로 다른 활동특성이 관측되었다. 이와 같은 활동특성을 천층 활동타입, 중간층 활동타입, 우곡부 활동타입, 암반 경계부 활동타입 4가지로 분류하였다. 이러한 관측과 관련하여 각 타입의 활동메커니즘을 규명하고 강우시 사면의 거동특성을 분석하고자 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험은 미립분함량, 초기함수비, 경사각, 다짐에너지를 고정 변수로 취하고 토피고, 강우강도, 사면표면의 형태를 변화시키는 조건으로 수행되었다. 실내모형실험의 결과 천층 활동은 주로 표층에서 발생하며 침식에 의한 활동임을 알 수 있었다. 또한 초기 침식이 상대적으로 다른 활동타입에 비해서 늦게 발생하였으나 침식의 진행은 빨랐다. 우곡부 활동타입은 우곡부로 집수된 빗물로 인하여 침식 정도가 더 심하게 진행되었으며 사면내 위치하는 전석이 드러날 정도였다. 전석층까지 침식이 발생한후 전석의 존재로 인하여 추가적인 침식이 상대적으로 그 이전보다 느리게 발생하였다. 암반 경계부 활동타입의 경우 본 실험에서 가장 빨리 초기 활동 발생이 관측되었다. 각 활동타입에서 공통적으로 관측된 사항은 사면의 하단부에서 초기 변형이 관측되었으며 이러한 관측은 사면내 침투수의 사면방향의 흐름을 의미한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.133-141
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• 2024

유체-구조물-지반 상호작용을 고려한 액체저장탱크의 유한요소 모형을 제시하고, 비선형 지진응답 해석기법을 정식화한다. 탱크 구조물은 기하 및 재료 비선형 거동을 고려할 수 있는 쉘 요소로 모델링한다. 유체의 거동은 acoustic 요소로 구현하고, interface 요소를 사용하여 구조물과 결합한다. 지반-구조물 상호작용을 고려하기 위해 지반의 근역과 원역을 각각 solid 요소와 perfectly matched discrete layer로 모델링한다. 예제 20만 kl급 액체저장탱크의 지진취약도 해석에 적용하여, 유연한 지반에 구조물이 놓인 경우 부지에서의 암반노두운동의 증폭 및 필터링으로 인해 지진취약도의 중앙값과 대수 표준편차가 감소하는 것을 관찰할 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권2호
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• pp.89-97
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• 2003

본 논문은 탄성파를 이용한 비파괴검사 방법 중에 하나인 충격반향기법에 의하여 현장타설 말뚝기초의 선단 조건을 평가하는 연구로, 실내실험 및 현장실험을 수행하였다. 말뚝 선단 조건 평가를 위하여 직경 6cm, 길이 2m인 시멘트 모르타르 모형말뚝을 제작하였으며, 선단 조건은 자유단 조건, 고정단 조건, 암반근입 조건, 그리고 연약 선단 조건의 네 가지로 구분하였고 연약 선단 조건은 다시 말뚝과 주위 지반과의 접착 상태가 양호한 경우와 불량한 경우로 나누어 실내실험을 실시하였다. 실내실험 결과 탄성파 전파방법에 의하여 말뚝 선단 조건 가운데 자유단 조건, 고정단 조건 및 암반근입 조건을 각각 구별, 평가할 수 있었다. 또한 암반에 근입되어 있는 깊이도 정확히 산정할 수 있었으며, 말뚝과 주위 지반과의 접착상태가 불량한 경우의 연약 선단도 탐지할 수 있었다. 탄성파 전파방법의 현장 적용성을 평가하기 위하여 국내 현장에 건설되어 있는 현장타설 말뚝기초에 대하여 현장실험을 수행한 결과, 탄성파 전파방법에 의하여 현장타설 말뚝기초의 선단 조건 평가가 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2015

Shallow landslide often occurs in areas of this topography where subsurface soil water flow paths give rise to excess pore-water pressures downslope. Recent hillslope hydrology studies have shown that subsurface topography has a strong impact in controlling the connectivity of saturated areas at the soil-bedrock interface. In this study, the physically based SHALSTAB model was used to evaluate the effects of three soil thicknesses (i.e. average soil layer, soil thickness to weathered soil and soil thickness to bedrock soil layer) and subsurface flow reflecting three soil thicknesses on shallow landslide prediction accuracy. Three digital elevation models (DEMs; i.e. ground surface, weathered surface and bedrock surface) and three soil thicknesses (average soil thickness, soil thickness to weathered rock and soil thickness to bedrock) at a small hillslope site in Jinbu, Kangwon Prefecture, eastern part of the Korean Peninsula, were considered. Each prediction result simulated with the SHALSTAB model was evaluated by receiver operating characteristic (ROC) analysis for modelling accuracy. The results of the ROC analysis for shallow landslide prediction using the ground surface DEM (GSTO), the weathered surface DEM and the bedrock surface DEM (BSTO) indicated that the prediction accuracy was higher using flow accumulation by the BSTO and weathered soil thickness compared to results. These results imply that 1) the effect of subsurface flow by BSTO on shallow landslide prediction especially could be larger than the effects of topography by GSTO, and 2) the effect of weathered soil thickness could be larger than the effects of average soil thickness and bedrock soil thickness on shallow landslide prediction. Therefore, we suggest that using BSTO dem and weathered soil layer can improve the accuracy of shallow landslide prediction, which should contribute to more accurately predicting shallow landslides.