• Geomechanics and Engineering
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• 제21권4호
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• pp.327-336
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• 2020

Conventional researches on the behavior of fiber-reinforced and unreinforced soils often investigated the failure point. In this study, a concept is proposed in the comparison of the fiber-reinforced with unreinforced sand, by estimating the strength and strength ratio at different levels of strain. A comprehensive program of laboratory drained triaxial compression test was performed on compacted sand specimens, with and without date palm fiber. The fiber inclusion used in triaxial test specimens was form 0.25%-1.0% of the sand dry weight. The effect of the fiber inclusion and confining pressure at 0.5%, 1.0%, 1.5%, 3.0%, 6.0%, 9.0%, 12%, and 15% of the imposed strain levels on the specimen were considered and described. The results showed that, the trend and magnitude of the strength ratio is different for various strain levels. It also implies that, using failure strength from peak point or the strength corresponding to the axial strain of approximately 15% for evaluating the enhancement of strength or strength ratio, due to the reinforcement, may cause hazard and uncertainty in practical design. Therefore, it is necessary to consider the strength of fiber-reinforced specimen at the imposed strain level, compared to the unreinforced specimen.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권12호
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• pp.87-105
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• 2009

정규화 전단탄성계수 감소곡선(G/$G_{max}-\log\gamma$)과 감쇠비 곡선(D-$\log\gamma$)으로 표현되는 비선형 동적 변형특성은 현장 전단파속도 주상도와 함께 필댐의 동적 내진해석시 중요한 입력 물성치로 사용된다. 본 논문에서는 필댐 심벽부와 사력부 각각에 대하여 합리적이고 경제적인 비선형 동적 변형특성 산정 방법을 제시하였다. 심벽부의 경우, 기존 여러 연구 결과로부터 심벽부 구성 재료의 조건을 만족하는 정규화 전단탄성계수 감소곡선 111개, 감쇠비 곡선 98개를 확보하여 3개의 구속응력 영역(0~100kPa, 100kPa~200kPa, 200kPa 초과)에 대한 대표 곡선 및 범위를 제안하였고, 2종의 기존 댐 심벽부 시료에 대한 공진주 시험 결과와 비교하여 신뢰성을 확인하였다. 사력부의 경우, 자갈 등 입자가 큰 사석 재료에 대해 대형 시험장비를 이용하여 시험을 수행한 국외 연구 결과로 부터 정규화 전단탄성계수 감소곡선 135개, 감쇠비 곡선 65개를 획득하였다. 정규화 전단탄성계수 감소곡선은 3개의 구속응력 영역(50kPa 이하, 50kPa~100kPa, 100kPa 초과)에 대해 대표 곡선을 제안하였고, 감쇠비 곡선은 구속응력에 관계없이 하나의 대표 곡선으로 제안하였다. 또한 현재 시공중인 B댐의 사석 재료에 대한 결과와 비교하여 대표 곡선 및 범위에 대한 신뢰성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.49-55
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• 2003

본 연구에서는 연직말뚝과 경사말뚝에 대하여 수행한 압력토조 모형실험을 통하여 경사말뚝의 연직하중과 침하량 관계로부터 경사각도에 따른 압축지지력의 증가양상을 분석하였다. 실트질 모래로 형성된 상대밀도 50%의 포화지반에 경사각 0$^\circ$, 5$^\circ$, $10^\circ$, 15$^\circ$, 20$^\circ$의 모형 개단강관말뚝을 항타 관입하였으며, 압력토조내의 구속압력을 35, 70, 그리고 120 kPa로 변화시키면서 재하실험을 수행하였다. 연직 압축지지력은 경사각도가 커짐에 따라 증가하였으며 분석방법에 따라 증가율에는 다소의 차이가 수반되었으나 경사각 5$^\circ$, $10^\circ$, 15$^\circ$인 경우 지지력 증가율은 각각 111, 121, 127 ~ 140 % 정도를 나타내었다. 경사각이 20$^\circ$ 이상인 경우에는 말뚝 두부의 전도로 인하여 모형실험의 수행이 곤란하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권4호
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• pp.317-328
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• 2024

Adopting a rational engineering methodology for building structures on sandy-clay soil layers has become increasingly important since it is crucial when structures erected on them often face seismic and cyclic wave loads. Such loads can cause a reduction in the stiffness, strength, and stability of the structure, particularly under un-drained conditions. Hence, this study aims to investigate how the dynamic properties of sand-clay mixtures are affected by loading frequency and clay content. Cyclic triaxial tests were performed on a total of 36 samples, comprising pure sand with a relative density of 60% and sand with varying percentages of clay. The tests were conducted under confining pressures of 50 and 100 kPa, and the samples' dynamic behavior was analyzed at loading frequencies of 0.1, 1, and 4 Hz. The findings indicate that an increase in confining pressure leads to greater inter-particle interaction and a reduced void ratio, which results in an increase in the soil's shear modulus. An increase in the shear strength and confinement of the samples led to a decrease in energy dissipation and damping ratio. Changes in loading frequency showed that as the frequency increased, the damping ratio decreased, and the strength of the samples increased. Increasing the loading frequency not only reflects changes in frequency but also reduces the relative permeability and enhances the resistance of samples. An analysis of the dynamic properties of sand and sand-clay mixtures indicates that the introduction of clay to a sand sample reduces the shear modulus and permeability properties.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권4호
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• pp.349-356
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• 2020

Rock brittleness, which is closely related to the failure modes, plays a significant role in the design and construction of many rock engineering applications. However, the brittle-ductile failure transition is mostly ignored by the current statistical damage constitutive model, which may misestimate the failure strength and failure behaviours of intact rock. In this study, a new statistical damage model considering rock brittleness is proposed for brittle to ductile behaviour of rocks using brittleness index (BI). Firstly, the statistical constitutive damage model is reviewed and a new statistical damage model considering failure mode transition is developed by introducing rock brittleness parameter-BI. Then the corresponding damage distribution parameters, shape parameter m and scale parameter F₀, are expressed in terms of BI. The shape parameter m has a positive relationship with BI while the scale parameter F₀ depends on both BI and ε_e. Finally, the robustness and correctness of the proposed damage model is validated using a set of experimental data with various confining pressure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권9호
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• pp.67-76
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• 2009

연약지반은 해성점토, 실트질, 사질토 등과 같은 지반으로 항만, 공항, 교량과 같은 구조물의 축조시 지지력 부족 및 침하, 전단변형 등의 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 개선하고 연약지반의 조기 침하 및 강도증진을 위해 다양한 지반개량공법들이 적용되고 있으며 연약지반의 압밀에 소요되는 시간을 단축시키기 위해 연직배수공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 대심도 연약지반에 적용될 PBD(Plastic Board Drain)공법에 대해 적용성을 분석하기 위해 SD(Sand Drain)와 비교하여 복합통수능실험을 실시하였다. 실험결과, 배수재의 최소통수능은 단일코아PBD의 경우 $400kN/m^2$이상에서 $10cm^3/sec$이상으로 측정되고 $500kN/m^2$이상에서 $5cm^3/sec$이하로 측정되며, 이중코아PBD의 경우 $500kN/m^2$이상에서 $10cm^3/sec$이상으로 측정되었다. 한편 $500kN/m^2$이상에서 SD의 최소통수능은 $0.4cm^3/sec$까지 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 이중코아 PBD를 사용하는 것이 대심도 연약지반개량을 위해 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.448-456
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• 2010

The mechanical behavior of granular soils is affected by particle bonding including natural cementation. This study addresses a simple model of small strain stiffness and salt concentration based on wave measurements of salt-cemented particulate media. Published models of artificially cemented soils with different curing methods and several types of cementation agents are reviewed. Glass beads with the median diameter of D50 = 0.5mm are prepared in rectangular cells using the water-pluviated method in salt water with different concentrations. Piezo disk elements and bender elements embedded in the cell are used for the measurements of compressional and shear waves. The relationships between elastic wave velocities and salt concentration show an exponential function. The measured small strain stiffness matches well the predicted small strain stiffness based on micromechanics for simple cubic monosized sphere particles. This study demonstrates that the salt concentration in salt-cemented specimen may be evaluated by using elastic wave velocities.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권2호
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• pp.283-296
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• 2020

The coupled hydro-mechanical loading conditions commonly occur in the geothermal and petroleum engineering projects, which is significantly important influence on the stability of rock masses. In this article, the influence of flaw inclination angle of fracture behaviors in rock-like materials subjected to both mechanical loads and internal hydraulic pressures is experimentally studied using the 3-D X-ray computed tomography combined with 3-D reconstruction techniques. Triaxial compression experiments under confining pressure of 8.0 MPa are first conducted for intact rock-like specimens using a rock mechanics testing system. Four pre-flawed rock-like specimens containing a single open flaw with different inclination angle under the coupled hydro-mechanical loading conditions are carried out. Then, the broken pre-flawed rock-like specimens are analyzed using a 3-D X-ray computed tomography (CT) scanning system. Subsequently, the internal damage behaviors of failed pre-flawed rock-like specimens are evaluated by the 3-D reconstruction techniques, according to the horizontal and vertical cross-sectional CT images. The present experimental does not only focus on the mechanical responses, but also pays attentions to the internal fracture characteristics of rock-like materials under the coupled hydro-mechanical loading conditions. The conclusion remarks are significant for predicting the rock instability in geothermal and unconventional petroleum engineering.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.159-164
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• 1988

연직하중(鉛直荷重), 구속압(拘束壓) 및 torque를 각각 독립적으로 작용시킬 수 있는 비틀림전단시험(剪斷試驗)을 실시하여 주응력축(主應力軸)을 회전(回轉)시켰을 경우, 변형율증분방향(變形率增分方向)과 응력방향(應力方向) 혹은 응력증분방향(應力增分方向) 사이의 관계가 조사되었다. 이 비틀림전단시험(剪斷試驗)은 $K_0$-압밀점토시료(壓密粘土試料)에 대하여 비배수(非排水) 및 배수(排水) 상태하에서 주응력축회전(主應力軸回轉)이 가능한 전 응력경로(應力徑路)로 실시되었다. 본(本) 연구(硏究)결과 파괴시의 변형율증분(變形率增分)벡터의 방향은 응력(應力)벡터방향과 일치함을 알 수 있었다. 즉 변형율증분(變形率增分)벡터방향은 초기의 낮은 응력단계(應力段階)에서는 응력증분(應力增分)벡터 방향과 일치하지만 높은 응력단계(應力段階)에서는 응력(應力)벡터방향과 일치하게 된다. 이는 점토(粘土)의 거동(擧動)이 응력의 증가에 따라 탄성(彈性)에서 소성(塑性)으로 변천되어 감을 의미한다. 따라서 주응력축회전(主應力軸回轉)시의 점토거동(粘土擧動)의 구성식화(構成式化)에는 탄소성이론(彈塑性理論)의 적용이 가능함이 입증되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.35-45
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• 2012

본 연구는 석산개발 및 석재가공으로 인해 발생되는 석분의 적절한 활용방안을 모색하기 위해 화강풍화토에 석분과 벤토나이트를 혼합한 시료에 대한 동적거동 특성을 연구하였다. 공시체 성형은 화강풍화토에 석분을 0%, 5%, 10%, 15%로 혼합하고 그 혼합토에 벤토나이트를 0%, 5%, 10%, 15%로 다시 혼합하여 만든 16개의 시료를 중량백분율로 배합한 뒤 표준다짐을 실시하고 공시체를 제작하여 각 구속압별로 공진주실험을 실시하였다. 본 연구결과 화강풍화토가 가지고 있는 최대 전단탄성계수 및 최소감쇠비 조건을 만족하는 혼합비율은 화강풍화토에 석분과 벤토나이트의 함유량이 각각 5%에서 10%범위 정도인 것으로 확인되었다. 따라서 이 범위 내에서 화강풍화토에 석분과 벤토나이트를 혼합한다면 이 혼합된 시료도 동적거동을 받는 지반재료로서의 활용이 가능할 것으로 판단된다.