• 한국안전학회지
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• 제35권6호
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• pp.32-45
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• 2020

The problem of determining the discharge rates of gases from pressurized vessels through pressure relief devices was dealt with comprehensively. First, starting from basic fluid flow equations, detailed modeling procedures were presented for isentropic nozzle flows and frictional flows in a pipe, respectively. Meanwhile, physical explanations were given to choking phenomena in terms of the acoustic velocity, elucidating the widespread use of Mach numbers in gas flow models. Frictional flows in a pipe were classified into adiabatic, isothermal, and general flows according to the heat transfer situation around the pipe, but the adiabatic flow model was recommended suitable for gas discharge through pressure relief devices. Next, for the isentropic nozzle flow followed by adiabatic frictional flow in the pipe, two equations were established for two unknowns that consist of the Mach numbers at the inlet and outlet of the pipe, respectively. The relationship among the ratio of downstream reservoir pressure to upstream pressure, mass flux, and total frictional loss coefficient was shown in various forms of MATLAB 2-D plot, 3-D surface plot and contour plot. Then, the profiles of gas properties and velocity in the pipe section were traced. A method to quantify the relationship among the pressure head, velocity head, and total friction loss was presented, and was used in inferring that the rapid increase in gas velocity in the region approaching the choked flow at the pipe outlet is attributed to the conversion of internal energy to kinetic energy. Finally, the Levenspiel chart reproduced in this work was compared with the Lapple chart used in API 521 Standatd.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.5-20
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• 2022

본 연구에서는 토석류의 유동과 밀도 변화를 분석하기 위해 운동량방정식으로 단순화된 2상 유한체적모델(Landflow 모델)을 구성하였으며, Hershel-Buckley 유동모델을 사용하여 토석류의 내부 및 기저 마찰과 복잡한 지형 및 연행침식을 분석하였다. 또한 토석류 해석 모델을 수치적으로 해결하기 위하여 Harten-Lax-van Leer-Contact(HLLC) 방법을 포함한 관련 유한체적모델을 도입하여 토석류의 경계면에 대한 해를 구하였다. 충격흡수능력, 수치적 등방성, 모델정확도, 질량보존을 검증하기 위해 제안된 모델을 기반으로 원형 댐파괴, 비뉴턴 유체의 댐파쇄 및 다중 토석류 사례분석을 수행하였다. 해석 결과로부터 본 해석모델의 토석류 해석에 대한 수치적 안정성과 정확도를 확인하였다. 또한, 다양한 유동학적 특성의 토석류 흐름을 체계적으로 시뮬레이션하고 토석류 유동특성이 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.83-101
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• 2021

고밀도 폴리 우레탄 공법은 주입 물질의 순간 팽창압을 이용하여 연약지반의 불안정한 지반의 안정화를 위해 적용되며 내구성이 매우 탁월한 친환경 공법이다. 순간 팽창압에 의해 연약지반 보강 및 복원, 차수공사가 가능하다. 본 주입공법의 경우 작업시간이 매우 짧고 신속하여 열악한 환경에서도 타 공법보다 접급성과 작업성이 매우 탁월하다. 따라서 본 연구에서는 고밀도 폴리 우레탄이 지반 내에서 작용하는 물리·역학적 특성을 검증하고자 하였다. 먼저, 주입재료의 강도정수 및 물성값을 확인하기 위하여 일축압축강도시험, 직접전단시험, 토압시험 등을 수행하였고 환경적인 문제에 대한 부분을 확인하고자 투수시험 및 토양환경안정성 시험을 수행하였다. 실험결과, 조밀한 사질토와 단단한 점성토를 대상으로 비교하였을 때, 내부마찰각은 약 2배, 점착력은 약 2.5~3.5배 이상 높은 것으로 확인되었고, 투수계수 또한 1.0 × 10-5의 범위 이내를 만족하며, 기존 그라우팅 공법과 비교하였을 때 현저히 낮은 투수계수를 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.551-560
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• 2021

Due to the low strength and high compressibility characteristics, the loess deposits tunnels are prone to large deformations and collapse. An accurate stability evaluation for loess deposits is of considerable significance in deformation control and safety work during tunnel construction. 37 groups of representative data based on real loess deposits cases were adopted to establish the stability evaluation model for the tunnel project in Yan'an, China. Physical and mechanical indices, including water content, cohesion, internal friction angle, elastic modulus, and poisson ratio are selected as index system on the stability level of loess. The data set is randomly divided into 80% as the training set and 20% as the test set. Firstly, principal component analysis (PCA) is used to convert the five index system to three linearly independent principal components X1, X2 and X3. Then, the principal components were used as input vectors for probabilistic neural network (PNN) to map the nonlinear relationship between the index system and stability level of loess. Furthermore, Leave-One-Out cross validation was applied for the training set to find the suitable smoothing factor. At last, the established model with the target smoothing factor 0.04 was applied for the test set, and a 100% prediction accuracy rate was obtained. This intelligent classification method for loess deposits can be easily conducted, which has wide potential applications in evaluating loess deposits.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.1-9
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• 2022

최근 환경적 문제로 공유수면 매립사업이 감소추세에 있으나 매립사업의 특성상 일률적인 지표로 환경성을 평가하는 데 한계가 있다. 이 연구에서는 공유수면 매립지의 토질역학적 침하거동 인자를 활용하여 폐석회 매립시설의 침하 안정성을 분석하였다. 1차 압밀특성 인자로부터 폐석회는 압밀이 진행중인 점토특성과 유사함을 확인하였다. 매립지 지층을 얇은 토목섬유 보강재로 보강된 층상구조로 가정하고, Westergaard 방법에 따른 응력증가량을 이용하여 침하량을 예측하였다. 압밀도에 따른 침하량을 예측한 결과 연약지반의 표층이 토목섬유로 보강된 경우 보강되지 않은 경우보다 응력증가량이 40% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 폐석회의 소성지수와 내부마찰각의 상관관계를 이용하여 점토와 폐석회의 압밀거동 특성을 비교하였다. 공유수면 매립지내 폐석회는 압밀이 진행중인 상태이므로 장기적으로 침하는 더 증가하는 경향을 보일 것으로 예측되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.71-86
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• 2023

본 연구에서는 암반 발파 시 발생하는 사면 재해를 방지하기위해 지중 관입형 변위센서를 이용한 암반 발파 시험을 수행하고 3차원 유한요소 수치해석을 통해 지중 관입형 변위센서의 적용성 검증 및 암반 발파 시 진동속도에 영향을 미치는 매개변수에 대해 고찰하였다. 암반 발파 시험 결과 지중 관입형 변위센서는 암반사면 거동 계측에 적용 가능한 시스템임을 확인하였으며, 수치해석 결과 암반 발파 시 진동속도에 가장 큰 영향을 미치는 매개변수는 단위중량인 것으로 분석되었다. 또한, 발파원과 멀어질수록 진동속도는 급격하게 줄어들고 발파원과 가까울수록 동탄성계수와 단위중량의 차이에 따라 최대 진동속도 차이는 크게 발생하며 내부마찰각과 점착력 변화에 따른 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.29-39
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• 2006

동반 논문(백규호, 2006)에서 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 모래와 사석의 내부마찰각과 단위중량의 차이는 물론 사석의 뒷채움 경사각 변화와 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과까지 고려해서 비선형의 주동토압을 산정 할 수 있는 토압산정식이 제안되었다. 본 연구에서는 새로 제안된 토압산정식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 뒷채움재가 균질하고 벽체가 거친 경우에 대한 제안식의 결과는 백규호(2003a)의 제안식과 비교하였고, 뒷채움재가 균질하고 벽체가 매끄러운 경우에 대한 제안식의 결과는 Rankine의 토압이론과 비교되었다. 그리고 매개변수 분석을 통해서 사석과 모래의 내부마찰각과 단위중량, 케이슨의 벽면마찰각, 사석의 뒷채움 경사각 변화가 케이슨에 작용하는 주동토압에 미치는 영향을 조사하였으며, 매개변수 분석 결과에 근거해서 케이슨에 작용하는 주동토압을 최소화할 수 있는 뒷채움 시공법이 제안되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.49-58
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• 2007

침투그라우팅시 미세입자의 이동 메카니즘과 미세입자들의 간극 충진 후 강도증가 상태를 파악하기 위해 PFC3D를 이용한 수치해석을 수행하였다. 해석을 위하여 업스케일링 기법을 이용하였으며 연구를 통해 다음과 같은 사실들이 관찰되었다. 첫째, 토층 입자에 대한 그라우팅 미세 입자의 상대적 크기가 0.05배에서 0.25배로 증가하면서 입자의 이동이 제한을 받게 된다. 특히, 0.20배 또는 0.25배의 그라우팅 미세입자의 경우, 토층 입자들 간의 공극이 하나 또는 다수의 미세입자들에 의해 막히기 때문에 미세입자의 이동이 거의 없다. 또한 0.05배와 0.10배의 경우, 입자의 이동량이 거의 유사하므로 입자 크기가 감소되어도 그라우팅 효과의 증진은 한계가 있다. 둘째, 침투그라우팅 전과 후의 수치시료에 대한 물성 실험을 한 결과 점착력과 마찰계수가 증가함이 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.27-35
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• 2008

낮은 응력 단계에서 모래의 인장강도는 포화도 또는 흡입력에 따라 증가하다. 최대값에 도달한 후 감소한다. 최대인 장강도는 어느 포화도에서든 발생될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 습윤 모래의 인장강도를 정확히 예측할 수 있는 이론이 제시되었다. 이 이론은 닫힌 형태의 식으로 pendular, funicular, capillary 세 가지로 구분되는 함수특성곡선 전체 영역을 하나로 통일하여 표현하였다. 낮은 응력 단계에서 내부마찰각 ${\phi}_t$, 공기침투압(air entry pressure)의 역수값 ${\alpha}$, 간극크기범위변수(pore size spectrum parameter) n 등 세 가지 변수가 이론에 사용되었다. 공기침투압 역수값이 최대인장강도를 지배하는 주 요인으로 작용하고, 최대인장강도가 발생될 때 포화도는 오직 간극크기범위변수에만 의존한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.41-53
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• 2009

조립재료의 입자 형상이 입자 파쇄 전개 및 전단 거동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)을 이용하여 직접전단시험을 수치해석적으로 모델링하였다. PFC(Particle Flow Code)내의 clump 모델 및 cluster 모델을 이용하여 6가지 형상의 입자를 생성하여 이를 원형입자의 직접 전단거동과 비교 분석함으로써 입자형상의 영향을 연구하였다. 연구결과, PFC에 의해 모델링된 직접 전단모델의 수치해석 결과는 실내 실험결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구 결과의 타당성을 입증하였다. 입자 형상 관점에서 모나고 거친 입자의 내부마찰각이 상대적으로 둥글고 매끄러운 입자에 비해 큰 값을 나타냈으며, 입자 파쇄 또한 많이 발생하는 것을 확인하였다. 이때 입자파쇄는 전단면근처에 집중되며 전단대를 형성하였다. 따라서 본 연구에서 제시한 수치해석 모델은 향후입자 파쇄를 포함한 조립재료의 전단강도 특성 연구에 다양하게 적용될 수 있다고 판단된다.