• 한국지반공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 자갈혼합률을 다르게 준비한 자갈-모래 혼합시료가 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 상태에서 나타나는 액상화거동에 대해서 연구하였다. 이를 위하여 자갈혼합률이 다른 자갈-모래 혼합토 공시체를 100kPa의 연직응력으로서 상대밀도가 40% 되도록 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 시킨 후 반복삼축시험을 수행하였다. 또한 자갈혼합률이 0%, 10%, 20%, 30%인 공시체에 100 kPa의 연직응력으로서 간극비가 0.7이 되도록 등방압밀 후 반복시험도 실시하였다. 시험결과 동일한 상대밀도(Dr=40%)를 가지는 자갈-모래 혼합토 공시체의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 감소하다가 약 70%를 저점으로해서 다시 증가한다. 그러나 이 경계혼합률 이하에서는 자갈입자 사이를 채우고 있는 모래의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 증가한다. 상대밀도가 일정한 (Dr=40%)등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 비교적 낮은 경우(GC=0%, 20%, 40%)에는 반복하중에 의해서 일어나는 간극수압과 축변형률 거동이 비교적 높은 간극비로 인해서 느슨한 모래의 거동을 나타내나, 자갈혼합률이 높은 경우(GC=70%)에는 간극수압과 축변형률 거동이 조밀한 모래의 거동과 비슷한 경향을 보인다. 또한 간극비가 일정한(e=0.7) 등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 높을수록 축변형률과 간극수압 거동은 느슨한 모래의 거동을 보이며 자갈혼합률이 낮을수록 축변형률 거동은 조밀한 모래의 거동을 나타낸다. 등방압밀 공시체의 액상화강도는 경계혼합률(GC=70%)이하의 범위에서는 상대밀도가 일정한 경우에는 자갈혼합률이 증가할수록 증가하며 간극비가 일정한 경우는 자갈혼합률이 증가할수록 감소한다. 따라서 자갈-모래 혼합토의 액상화강도는 예상과는 달리 자갈 입자 사이를 채우고 있는 모래의 상대밀도 보다는 혼합토의 전체적인 상대밀도 및 간극비에 의해서 결정된다는 사실이 확인되었다. $K_0$-이방압밀 공시체의 간극수압과 축변형률 거동은 반복응력이 어느 정도의 응력반전을 포함하고 있는데도 불구하고 응력반전이 없는 경우의 사질토의 거동을 나타낸다. 즉 응력반전량이 반복응력 진폭의 약 10%인데도 불구하고 반복변형률은 비슷하나 영구변형률이 크게 증가하며 또한 간극수압비는 1.0에 미달하여 초기액상화가 일어나지 않는다. 그리고 액상화강도는 자갈촌합률이 증가할수록 0%에서 40%까지의 범위에서는 증가하나 그 이상에서는 감소하는 경향을 보인다. 결론적으로 자갈-모래 혼합토의 반복거동은 자갈혼합량, 간극비, 상대밀도 그리고 압밀상태와 같은 요인에 의해 결정된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.13-19
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• 2013

본 연구에서는 액상화 평가 대상지반을 선정하여 미국, 일본 등 액상화 발생지역에 적용한 사례가 있는 에너지를 기반으로 하는 Arias intensity 액상화 평가법을 적용하고, 적용성을 검토하기 위하여 기존의 원위치시험을 통한 액상화 간편예측법을 수행하여 평가결과를 비교하였다. 대상지반에 대한 액상화 평가결과, Hachinohe 지진과 Ofunato 지진의 실지진기록을 이용한 Arias Intensity 안전율은 간편예측 안전율과 유사하게 산정되었으며, 설계응답스펙트럼으로부터 작성된 인공지진의 경우 Arias Intensity 안전율은 간편예측 안전율과 비교하여 다소 차이가 나타났다. 액상화를 발생시키는 전단응력비와 발생강도는 응력과 에너지라는 서로 다른 개념으로 산정되지만, 간편예측법의 전단저항응력비와 Arias Intensity의 저항강도는 실지진에 따른 액상화 발생지역을 대상으로 한 표준관입시험 등 경험적 도표를 사용한다는 점에서 Hachinohe 지진과 Ofunato 지진의 경우 Arias Intensity 평가법과 응력개념의 간편예측법 사이에 비슷한 결과가 나타난 것으로 판단된다. 따라서, 에너지를 기반으로 하는 Arias Intensity 액상화 평가법은 응력개념의 간편예측법에서 고려하지 않은 실지진 기록에 대한 가속도, 지속시간, 진폭 등의 지진특성으로 야기되는 지반의 동적변화를 표현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.5-11
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• 2020

최근 포항 및 주변 지역에서 지진 발생에 따른 액상화 현상 관측으로 인해 액상화 발생 가능성을 예측하는 연구의 중요성이 대두되고 있다. 액상화 발생 가능성은 지반정보를 활용하여 평가할 수 있는데 평가에 활용되는 전단저항강도비(CRR)값은 두 가지 지반정보인 SPT-N값과 V_s값을 활용하여 결정할 수 있다. 이 두 가지 지반정보를 활용하여 평가한 액상화 발생 가능성의 정확도를 비교하는 연구가 수행된 바 있으며 해당 연구에서는 SPT-N값을 활용한 결과가 V_s값을 활용한 결과보다 정확하다는 결론을 지었다. 또한 V_s값을 활용한 결과의 정확도가 낮은 이유는 V_s값이 액상화에 취약한 심도를 고려하지 않고 일률적으로 12m 심도에서 측정되었기 때문인 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 일률적으로 12m 지점에서 측정된 지반정보의 타당성을 확인하고자 액상화에 취약한 심도에서 측정된 SPT-N값을 V_s값으로 환산하는 총 10가지의 경험식을 활용하여 환산된 V_s값을 통해 액상화 발생 가능성을 평가하고 실제 액상화 발생 결과와 비교하여 정확도를 확인하는 작업을 수행하였다. 그 결과 액상화에 취약한 심도를 고려한 10가지 경우 중 7가지 경우에 대하여 고려하지 않은 결과에 비해 정확도가 높게 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.125-134
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• 2006

기존의 액상화 평가방법은 대부분 미국, 일본 등 지진 발생빈도가 높고 그로 인한 액상화 피해가 빈번한 국가에서 주도적으로 연구가 진행되었으며, 개발된 액상화 평가방법들은 큰 지진규모(M=7.5)에 기초하고 있다. 국내에서도 1997년 실제적인 내진연구가 시작된 이래 액상화 평가의 구체적 규정이 제정되었으나, 내진설계기준에서는 실지진하중을 등가의 전단응력으로 간편화한 경험적인 방법과 실내진동실험에 의한 액상화 상세평가 방법을 통해 액상화 평가를 수행하도록 되어있다. 그러나 이러한 경우 실제 지진하중의 특성을 평가과정에서 반영하지 못하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 실제 지진파 고유의 특성을 적용한 진동삼축실험을 통하여 상대밀도와 실트질함유량의 변화에 따른 액상화 저항강도를 산정하였다. 실험결과를 토대로 국내의 대표적인 항만지역의 지진응답해석 결과와 비교 분석하여 중진지역에 적합한 액상화 평가 생략기준을 제시하였다. 또한 액상화 평가시 정현하중 사용의 문제점을 개선하기 위하여 쐐기하중 및 선형증가쐐기하중 실험을 수행하여 하중 변화에 따른 액상화 저항강도 특성을 분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.1-13
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• 2009

느슨한 포화 사질토 층에 위치한 구조물은 지진 시 액상화로 인해 막대한 인적 경제적 피해가 발생하기 때문에 액상화 발생 가능 지반으로 분류된 지역은 구조물의 설계 및 운영 시 액상화 발생 가능성에 주의를 기울어야 한다. 한반도의 경우 중진 지역에 해당되고 역사 문헌의 발생 기록을 제외한 어떤 액상화 피해도 보고되지 않음에 따라 오랫동안 액상화에 대해서는 안전지대로 여겨져 왔다. 하지만, 최근 해외 지진 사례에 의하면 국내 서해안 지역 지반과 유사한 비소성 실트질 흙에서의 액상화 발생과 이로 인한 피해 사례가 종종 보고되고 있다. 본 연구에서는 국내에서의 액상화 가능성 평가 기법 합리화의 일환으로 서해안 두 부지를 대상으로 피에조콘 관입시험(CPTu)과 표준관입시험(SPT) 결과를 이용하여 액상화가능지수(LPI)를 산정하였다. LPI는 심도 20m까지의 액상화 가능성을 통합 적분하여 액상화로 인한 지표면 피해 발생 정도를 지수로 제시한다. 먼저 대상 현장에 대해 시나리오별 액상화 발생 가능성을 평가한 후, CPTu와 SPT로부터 산정된 LPI 값을 비교하였다. 액상화 저항 강도를 의미하는 진동저항응력비(CRR) 값에 의하면, CPTu로부터 구한 보정 콘 선단저항력 (qc1N)CS가 40에서 120 사이인 경우 또는 CRR이 0.23 이하인 경우에 SPT로부터의 산정된 값보다 작게 평가되었다. 또한 CRR 차이는 세립질 함유량이 큰 흙에서 두 방법 간의 차이가 더 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.127-140
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• 2004

기존의 액상화 평가법은 대부분 미국, 일본, 그리고 유럽과 같이 지진 발생빈도가 높고 그로 인한 액상화 피해가 빈번한 국가에서 주도적으로 연구되어왔다. 이런 지역적 특성을 토대로 개발된 액상화 평가방법들은 높은 지진규모(M=7.5)에 바탕을 두고 있다. 국내의 경우, 1997년 실제적인 내진 연구가 시작된 이래 액상화 평가의 구체적 규정은 항만시설의 내진설계 표준서(1999)에 언급된 바 있으나 이는 문헌연구를 통해 제시된 것으로 실제적이지 못하다. 그러므로, 국내 적합한 설계기준을 작성하기 위해서는 지진피해자료의 부족을 국내 지반을 대상으로 한 동적실내시험을 통하는 것이 바람직하며, 일반적인 정현하중 진동시험 보다 실제 지진하중 재하 시험이 훨씬 효과적일 수 있다. 본 연구에서는 실제 지진파 고유의 특성을 적용한 진동삼축 시험을 통하여 상대밀도와 세립분함유량의 변화에 따른 액상화 저항강도를 산정하였다. 실험결과를 국내의 대표적인 항만지역의 지진응답 해석 결과와 비교 분석하고 중진지역에 적합한 액상화 평가의 생략기준을 제시하였다. 또한 실제 지진하중 삼축실험 결과를 이용하여 국내 여건에 적합한 지진규모 보정계수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권9호
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• pp.5-17
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• 2018

2017년 11월 15일 경상북도 포항시 흥해읍에서 5.4 규모의 지진으로 논, 공원 또는 도로 등지에서 액상화로 인해 모래와 물이 지표면으로 분출되는 현상이 국내에서 처음으로 발생하였다. 본 연구에서는 포항지역 논에서 분출한 모래를 채취한 다음, 이를 2 종류로 분류하여 이에 대한 반복직접단순전단시험을 실시하였다. 포항모래의 상대밀도에 따른 액상화 거동을 연구하기 위해 느슨하거나 조밀한 상태로 모래를 재성형한 다음 구속응력 100kPa 또는 200kPa를 가한 후 정현파의 반복전단응력을 가하였다. 또한 실제 포항지역에서 계측된 지진파를 실험기기에 입력하여 액상화 발생 여부를 연구하였다. 정현파를 사용한 전단시험 결과 느슨한 시료의 전단저항응력비는 0.12-0.14, 조밀한 시료는 0.17-0.21정도로 조밀한 모래의 액상화 저항력이 느슨한 상태보다 42-50% 정도 높게 나타났다. 모래 종류 및 구속응력보다는 모래의 상대밀도가 액상화 저항력에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 실지진파를 이용한 전단시험 결과는 구속응력에 관계없이 느슨한 모래의 경우는 2회, 조밀한 모래는 3회 정도의 반복입력 시 액상화가 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권2호
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• pp.31-44
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• 1992

지진하중을 받는 완전포화된 모래지반위에 구조물이 있을 경우(비등방상태) 또는 없을 경우 (등방상태)에 대하여 액화의 가능성을 평가하고 간극수압의 발생을 예측하기 위하여 확률론적 그리고 통계적 방법을 사용하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 포화된 모래지반의 등방, 비등방상태하의 전단강도와 반복하중과 의 관계를 나타내는 동적전단강도계수들이 제시되었다. 이 전단강도계수들을 사용하여 지진에 의하여 발생되는 간극수압을 예측하는 프로그램과 그리고 저항과 하중계수들에 내포되어 있는 불확실성을 고려하여 액화가 일어날 확률을 구하는 프로그램을 3차원 Random Field Model을 사용하여 개발 하였다. 개발된 프로그램을 하나의 예제에 적용하였다. 그결과 등방상태가 비등방상태보다도 액화의 가능성이 높았고 상재하중이 커질수록 액화의 가능성은 낮았다. 또한 간극수압비는 Kc 값이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.145-159
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• 2004

본 연구에서는 지진시 지반의 안정성 평가시, 진동시험에 기초하여 액상화 발생가능성 여부를 판정하는 상세평가법을 개발하였다. 개발된 평가법에서는 기존의 평가법이 지진을 단순히 정현하중화하는 등가전단응력개념에 기초한점과는 달리, 지진의 최대가속도, 유효지속시간, 지진형태, 그리고 지진규모 등 다양한 지진영향인자가 고려될 수 있도록 실지진기록 입력의 지반응답해석을 포함하도록 하였다. 지반의 고유한 저항특성을 응력-변형률 시험 결과로부터 액상화 전환시점까지의 누적 소성 전단변형률로 하였으며 이와 연계하여 지진의 액상화 발생특성을 지반응답해석을 통해 획득 가능한 전단변형률 시간이력곡선에 기초하도록 하였다. 이때, 액상화를 유발시키는 실지진기록의 특성분석을 위해 실지진하중 재하의 진동삼축시험을 수행하였다. 시험결과, 충격형 지진인 경우, 지진기록의 최대하중이 재하된 직후, 과잉간극수압이 급진적으로 발전하며 액상화가 발생하는 것으로 나타났으며 진동형 지진의 경우에는 최대하중이 재하된 경우, 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화가 관찰되었으며 이후, 일정수준 이상의 큰 하중재하시 액상화가 발생하였다. 이로부터 액상화 발생에 가장 큰 영향인자는 최대하중인 것을 알 수 있었으며 진동형 지진형태의 경우, 일정수준 이상의 후속하중에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 본 평가법에서는 우선적으로 충격형 지진에 한하여 사용할 것을 제안하며 이때, 최대 전단변형률까지의 시간이력곡선으로부터 소성 전단변형률을 누적계산하여 이를 해당입력지진의 액상화 발생특성치로 정하였다. 기존의 등가응력개념에 기초한 상세평가법과의 비교를 통한 타당성 분석결과, 본 평가법은 기존의 상세평가법보다 유효응력경로 및 응력-변형률 상관곡선 등 실제적인 지반거동변화에 관한 진동시험결과에 기초하여 지반의 고유특성을 결정하고 지반응답해석을 통해 증폭현상을 포함한 지반 내 지진거동변화와 지진시간이력이 보유하고 있는 지진특성을 충분히 반영하고 있으므로 신뢰성 높은 액상화 상세평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권9호
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• pp.5-20
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• 2020

2017년 발생한 포항지진에서는 계기지진 이래 처음으로 액상화 현상이 목격되었다. 본 연구에서는 액상화 현상이 목격된 포항시 (1) 송림공원, (2) 흥해읍 망천리, (3) 흥안리를 대상으로 다양한 지반조사 및 실내실험을 수행하였다. 액상화 발생위치의 동적특성을 파악하기 위해 지반조사 항목으로는 표준관입시험(SPT), 콘관입시험(CPT), 표면파탐사(MASW), 밀도검층, 다운홀테스트, 전기비저항탐사를 수행하였고, 현장에서 채취한 시료를 바탕으로 진동삼축압축 시험기를 통해 액상화실험을 수행하였다. 그 결과 세 곳 모두 지하수위가 높고 얕은 심도에 연약한 모래층이 존재하며, 송림공원에서 채취한 모래는 주문진 표준사, Toyoura 모래, Ottawa 모래에 비해 액상화 저항강도가 작은 것을 확인하였다.