• Geomechanics and Engineering
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• 제37권4호
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• pp.383-393
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• 2024

Monopile foundations of offshore wind turbines embedded in soft clay are subjected to the long-term cyclic lateral loads induced by winds, currents, and waves, the vibration of monopile leads to the accumulation of pore pressure and cyclic strains in the soil in its vicinity, which poses a threat to the safety operation of monopile. The researchers mainly focused on the hysteretic stress-strain relationship of soft clay and kinds of stiffness degradation models have been adopted, which may consume considerable computing resources and is not applicable for the long-term bearing performance analysis of monopile. In this study, a modified cyclic stiffness degradation model considering the effect of plastic strain and pore pressure change has been proposed and validated by comparing with the triaxial test results. Subsequently, the effects of cyclic load ratio, pile aspect ratio, number of load cycles, and length to embedded depth ratio on the accumulated rotation angle and pore pressure are presented. The results indicate the number of load cycles can significantly affect the accumulated rotation angle of monopile, whereas the accumulated pore pressure distribution along the pile merely changes with pile diameter, embedded length, and the number of load cycles, the stiffness of monopile can be significantly weakened by decreasing the embedded depth ratio L/H of monopile. The stiffness degradation of soil is more significant in the passive earth pressure zone, in which soil liquefaction is likely to occur. Furthermore, the suitability of the "accumulated rotation angle" and "accumulated pore pressure" design criteria for determining the required cyclic load ratio are discussed.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권1호
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• pp.23-40
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• 1995

다주기 Ko-재하/제하 시에 수평응력의 변화특성을 관찰하기 위하여 7종류의 시험모형을 선 정하였고, Ko조건을 크게 만족할 수 있도록 특별히 고안한압밀링 형태의 Ko-시험기를 제작하여 실내 건조된 모래에 대하여 실험을 수행하였다. 시험모형은 동일한 재하/제하 응력의 반복, 최대선행응력을 초과하는 반복 재하/제하, 그리고 최대선행 연직응력 내의 반복 재하/제하 Ko시험으로 구분된다. 실험결과에서 다주기 이력모형도 역시 기존의 단주기 이력모형을 확대하여 사용할 수 있음을 보였다. 여기서, 제하시의 지수 (a 및 a*)와 재재하 시의 계수(mr 및 mr*)는 응력이력의 형태, 반복회수 및 상대밀도에 따라 주로 지배되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.217-229
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• 2024

Determining lateral earth pressure coefficient (EPC) K is a classic problem in geotechnical engineering. It is a key parameter for estimating the stresses in backfilled openings. For backfilled openings with rigid and immobile walls, some suggested using the Jaky's at-rest earth pressure coefficient K₀ while other suggested taking the Rankine's active earth pressure coefficient K_a. A single value was proposed for the entire backfilled opening. To better understand the distributions of stresses and K in a backfilled opening, a series of laboratory tests have been conducted. The horizontal and vertical normal stresses at the center and near the wall of the opening were measured. The values of K at the center and near the wall were then calculated with the measured horizontal and vertical normal stresses. The results show that the values of K are close to K_a at the center and close to K₀ near the wall. Furthermore, the experimental results show that the horizontal stress is almost the same at the center and near the wall, indicating a uniform distribution from the center to the wall. It can be estimated by analytical solutions using either K_a or K₀. The vertical stress is higher near the center than near the wall. Its analytical estimation can only be done by using K_a at the center and K₀ near the wall. Finally, the test results were used to calibrate a numerical model of FLAC2D, which was then used to analyze the influence of column size on the stresses and K in the backfilled opening.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.23-36
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• 2008

본 연구는 측방변형을 일으키는 수평모래지반에 매설된 사각형 수동열말뚝의 모형실험에 대한 것이다. 말뚝의 형상, 열말뚝의 위치, 말뚝의 간격과 지반변형에 따른 열말뚝의 특성을 고찰하고자 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 수평응력의 분포양상은 말뚝의 형상과 위치에 따라 삼각형, 사다리꼴, 사각형의 형태로 다양하게 나타났다. 휨모멘트는 B-type의 경우 outer pile이 inner pile보다 크게 나타났으나, H-type의 경우는 inner pile이 outer pile 보다 크게 나타났다. 수평저항력비$(R_f)$는 말뚝의 형상에 관계없이 열말뚝의 수평간격이 증가함에 따라 증가하는 경향으로 나타났다. 수평저항력의 작용점위치(Y/L)는 지반변위와 수평간격에 따라 큰 변화를 보이지 않으며, H-type이 B-type보다 조금 크게 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권6호
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• pp.539-549
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• 2022

Accidental anchor drop can cause disturbances to seabed materials and pose significant threats to the safety and serviceability of submarine structures such as pipelines. In this study, a series of anchor drop tests was carried out to investigate the penetration mechanism of a Hall anchor in sand and clay. A special anchor drop apparatus was designed to model the inflight drop of a Hall anchor. Results indicate that Coriolis acceleration was the primary cause of large horizontal offsets in sand, and earth gravity had negligible impact on the lateral movement of dropped anchors. The indued final horizontal offset was shown to increase with the elevated drop height of an anchor, and the existence of water can slow down the landing velocity of an anchor. It is also observed that water conditions had a significant effect on the influence zone caused by anchors. The vertical influence depth was over 5 m, and the influence radius was more than 3 m if the anchor had a drop height of 25 m in dry sand. In comparison, the vertical influence depth and radius reduced to less than 3 m and 2 m, respectively, when the anchor was released from 10 m height and fell into the seabed with a water depth of 15 m. It is also found that the dynamically penetrating anchors could significantly influence the earth pressure in clay. There is a non-linear increase in the measured penetration depth with kinematic energy, and the resulted maximum earth pressure increased dramatically with an increase in kinematic energy. Results from centrifuge model tests in this study provide useful insights into the penetration mechanism of a dropped anchor, which provides valuable data for design and planning of future submarine structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.5-19
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• 2003

본 연구에서는 인접 성토로 인하여 측방유동이 발생하는 연약한 점성토 지반에 시공된 교대말뚝기초를 원심모형실험으로 재현하여 지반조건과 성토지반의 시공속도에 따른 교대말뚝기초의 거동특성을 분석하였다. 이를 위해 지반조건과 성토지반 시공속도를 교대말뚝기초의 측방유동에 가장 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하여 총 6 종류의 원심모형실험을 실시하였다. 본 실험에서 지반조건은 점성토 지반의 두께와 지층단면에 따라 세 가지 종류로 구분하였으며 성토하중 재하조건은 한계성토고까지 단계적으로 재하하는 방법(1m/30일, 1m/15일)과 한계성토고에 해당하는 하중을 급속재하 하는 방법으로 나누어 고려하였다. 그 결과 동일한 조건하에서 측방유동을 받는 교대말뚝기초의 비배수 단기거동과 장기거동을 파악하기 위해 성토하중 재하단계와 성토 후 압밀이 약 80% 진행된 단계에서의 지반-말뚝 거동특성을 비교ㆍ 분석하였다. 본 연구 결과, 편차 성토하중으로 인해 연약지반상 교대말뚝기초에 발생하는 측방유동압은 단계별 성토하중 재하시 사다리꼴 분포형태와 유사하였으며 이때 발생하는 최대 측방유동압($P_{max}$)과 편차 성토하중($\gamma$ H)의 비($\alpha$)는 비배수 상태인 단기거동시에는 0.75, 압밀이 약 80% 진행된 장기거동시에는 0.35 정도로 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.39-51
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• 2009

본 연구는 지반변형을 일으키는 경사모래지반에 매설된 사각형 수동열말뚝의 모형실험에 대한 것이다. 실험은 지반의 경사각을 조절하여 지반파괴를 유도 하였고, 말뚝의 형상, 위치, 간격을 달리하여 말뚝 거동을 측정하였다. 그 결과 수동말뚝에 작용하는 토압과 수평저항력 그리고 지반변형억제 효과를 확인하였다. 전면 폭이 넓은 B-type 말뚝이 측면 폭이 넓은 H-type 말뚝보다 지반변형억제 효과가 크게 나타났다. 사면경사에 따른 수평저항력 그래프를 이용하여 사면의 파괴각, 말뚝과 지반의 분담력을 알 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.27-33
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• 2017

Nonlinear dynamic analysis is performed to calculate the response of U-shaped cantilever retaining structure under seismic loading using the finite element (FE) analysis program OpenSees. A particular interest of the study is to evaluate whether the moment demand in the cantilever can be accurately predicted, because it is an important component in the seismic design. The numerical model is validated against a centrifuge test that was performed on cantilever walls with dry medium dense sand in backfill. Seismic analysis is performed using the pressure-dependent, multi-yield-surface, plasticity based soil constitutive model implemented in OpenSees. Normal springs are used to simulate the soil-structure interface. Comparison with centrifuge show that FE analysis provides good estimates of both the acceleration response and bending moment. The lateral earth pressure near the bottom of the wall is overestimated in the numerical model, but this does not contribute to a higher prediction of the moment.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권5호
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• pp.1061-1070
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• 2018

The main purpose of retaining wall methods for deep excavation is to keep the construction site safe from the earth pressure acting on the backfill during the construction period. Currently used retaining wall methods include the common strut method, anchor method, slurry wall method, and raker method. However, these methods have drawbacks such as reduced workspace and intrusion into private property, and thus, efforts are being made to improve them. The most advanced retaining wall method is the prestressed wale system, so far, in which a load corresponding to the earth pressure is applied to the wale by using the tension of a prestressed (PS) strand wire. This system affords advantages such as providing sufficient workspace by lengthening the strut interval and minimizing intrusion into private properties adjacent to the site. However, this system cannot control the tension of the PS strand wire, and thus, it cannot actively cope with changes in the earth pressure due to excavation. This study conducts a preliminary numerical analysis of the field applicability of the controllable prestressed wale system (CPWS) which can adjust the tension of the PS strand wire. For the analysis, back analysis was conducted through two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) numerical analyses based on the field measurement data of the typical strut method, and then, the field applicability of CPWS was examined by comparing the lateral deflection of the wall and adjacent ground surface settlements under the same conditions. In addition, the displacement and settlement of the wall were predicted through numerical analysis while the prestress force of CPWS was varied, and the structural stability was analysed through load tests on model specimens.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.165-180
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• 1997

건물의 지하외벽 또는 암거나 박스 칼버트와 같은 지하구조물은 되메움한 흙의 자중에 의한 하중 이외에 되메움이 완료된 후 주차장을 신설하거나 도로를 건설하면 차량이나 구조물에 의해 표면에 작용하는 점하중, 띠하중, 선하중 등의 외부 하중을 지자하게 된다. 이러한 상재하중에 의한 지중응력은 구조물에 영향을 받아 수평압력 및 연직압력을 증가시킨다. 상재하중에 의해 증가하는 지중응력을 계산하는 방법은 지반이 반무한 탄성체이며 등방성이고 균질하다는 가정하의 Boussinesq(1885)의 탄성론에 의한 지중응력 산정법과 지반은 등향적(imtropic)이고 균질하며 활동선이 Coulomb의 기준에 맞는다라는 가정하에 Krey(1936), Ohde(1952) 등의 소성론에 따른 산정법 및 이를 조합한 Schmitt(1992) 등이 제시한 탄소성론에 의한 산정 법등이 제시되었다. 본 연구에서는 탄소봉으로 지반을 조성한 후 되메움 공간의 크기가 다른 경우 그 표면에 등분포 띠 하중으로서 상재하중이 작용할 때 증가되는 수평토압의 크기, 벽체에 작용하는 토압에 의한 수직압력 및 굴착면 하부에 작용하는 연직토압을 측정하여 상재하중과토압의 관계를규명하였다. 또한, Mohr-Coulomb의 지반구성모델을 이용한 유한차분법 (FDM)으로 해석하여 그 결과를 실험 결과와 비교, 검토하였다.