• 자원환경지질
• /
• 제52권5호
• /
• pp.471-484
• /
• 2019

액상화는 반복적인 전단력 혹은 강한 충격으로 인해 실트-모래로 구성된 미고결 퇴적층내 공극수압이 증가하여 전단강도를 상실함에 따라 미고결퇴적층이 액체처럼 거동하는 현상이다. 액상화는 미고결 퇴적층의 물리적 특성인 입도, 느슨함, 지하수위, 지층의 심도, 연령, 액상화 발달 유무 등과 밀접한 관련이 있으며 지표균열, 사태 및 연질퇴적변형 구조의 형성을 야기한다. 연질퇴적변형구조는 다양한 변형원인(trigger)에 의해 퇴적물의 전단강도가 감소함에 따라 퇴적물의 하중 등과 같은 변형동력(driving forces)이 발생하여 액상화, 요변성과 이에 수반된 유체화로 대표되는 변형기작(deformation mechanism)을 통해 형성된다. 이러한 변형구조는 퇴적작용이나 지진과 같은 지질학적 사건에 의해 발생하기 때문에 퇴적분지에서 발생하였던 지질학적 사건을 이해하는데 있어 중요한 역할을 한다. 이 뿐만 아니라 지진에 의하여 유발된 연질퇴적변형구조는 퇴적동시기성 구조운동을 이해할 수 있으며 지표파열을 수반하지 않는 피해 유발지진(> Mw 5.0)에 대한 고지진정보를 제공한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.5-14
• /
• 2010

본 연구에서는 지반의 응력상태와 동하중을 실제 지반 및 지진하중과 가장 가깝게 모사하기 위하여 여러 압밀 응력비(K) 조건으로 시료를 구속시킨 후 실지진 하중을 이용해 진동삼축시험을 수행하였다. 시험시 시료는 액상화가 발생 가능한 상대밀도 50%의 주문진 표준사를 사용하였다. 시험은 K를 0.5~1.0까지 변화 시키며 구속된 시료에 Ofunato 지진파와 Hachinohe 지진파를 사용하여 축하중을 변화 시키며 진동삼축시험을 수행하여 과잉간극수압비의 발현 정도에 따라 액상화 저항강도를 판단하였다. 연구 결과 K값이 클수록 과잉간극수압비의 발현이 크게 되었고, 다른 조건이 같을 때 등방구속된 시료에서 과잉간극수압비의 발현이 가장 잘되었다. 즉, 등방 구속된 시료가 이방 구속된 시료보다 동일 조건에서 액상화 저항강도가 더 크다는 사실에 반하는 것을 알 수 있었다. 시험 결과 값을 이용하여 K에 따른 최대과잉간극수압비를 유도할 수 있었고, 그것을 유효구속압과 축차 하중을 이용하여 선형으로 정규화 하였으며, 등방 구속된 시료의 액상화 저항강도로부터 이방 구속된 시료의 액상화 저항강도를 구할 수 있는 보정계수를 제안하였다.

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

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권2호
• /
• pp.357-367
• /
• 2018

최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 국내에서 액상화 현상에 대한 관심이 커지고 있다. 지반의 액상화는 포화된 상태에서 지진과 같은 동하중을 받았을 때 과잉간극수압이 발생하여 흙이 강도를 상실하고 물과 같이 거동하는 현상이며 지반 침하와 상부구조물의 전도와 같은 심각한 문제를 야기한다. 따라서 액상화 발생 가능성을 미리 파악하고 대비할 필요가 있다. 액상화의 발생 가능성과 액상화 피해 정도는 일반적으로 액상화 가능 지수(Liquefaction Potential Index, LPI)에 의해 정량적으로 평가된다. LPI의 계산은 시추공 별로 이루어지며 지반응답해석이 필수적인 작업으로 선행되어 많은 시간과 노력이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 지하수위 분포를 가지는 넓은 지역의 액상화 평가를 간단히 수행할 수 있도록 전단파 속도와 LPI의 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 액상화 가능 층의 평균 전단파 속도(${\bar{V}}s^{\prime}liquefiable$)와 액상화 가능 층의 두께로 나누어 정규화한 정규화 LPI의 상관관계를 분석하여 지하수위 별로 다양한 암반노두가속도에 대해 적용 가능한 상관관계식을 제시하고 이용한다. 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하기 위해 서울특별시의 104개 시추조사자료를 이용하여 지하수위 0m, 1m, 2m, 3m에 대해 상관관계식을 제시하였으며 제시한 상관관계식을 이용하여 서울특별시와 경주시의 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 지반응답해석을 이용해 계산한 LPI와 상관관계식을 이용해 계산한 LPI를 비교하였으며 제안된 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하였다. 마지막으로 제안된 액상화 평가 방법에 따라 결정된 LPI의 분포를 지구통계학적 기법인 크리깅을 통해 지도로 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.41-47
• /
• 2007

최근 지진에 의한 액상화 피해를 입은 지역에서의 조사결과에 의하면 모래지반 뿐만 아니라 세립분을 함유한 흙 또는 비소성실트 지반에서도 액상화 피해사례가 보고되고 있으나, 지금까지 액상화는 느슨한 포화 모래지반에서 발생하는 것으로만 알려져 비소성실트의 액상화특성에 대하여 거의 알려져 있지 않다. 특히, 액상화강도는 전단탄성파속도와 밀접한 관계가 있어 현장에서는 PS검층 등을 이용하여 원위치에서 흙의 강성을 조사하며, 실내 실험에서는 정확한 흙의 강성을 조사하기 위하여 벤더엘레먼트를 이용한다. 본 연구에서는 단순전단시험기에 벤더엘레먼트를 장착하여 비소성실트의 강성을 조사하였으며 단순전단시험 결과와 비교하였다. 그 결과 벤더엘레먼트에 의한 비소성실트의 강성은 단순전단시험결과보다 약간 크게 나타나지만 그 차이는 적으며, 점토의 강성보다 작은 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권7호
• /
• pp.99-104
• /
• 2007

심층혼합처리공법은 항만기초, 토류벽구조, 차수벽 및 가시설, 그리고 거축기초와 교량기초 등에서 다양하게 사용되어오고 있다. 이 공법은 지반개량을 통한 침하방지와 안정성확보를 위한 지반강도를 확보하기 위해 시멘트와 혼화제를 현장토와 혼합하는데 있어서 가장 효율적이고 경제적이어야 한다. 본 연구에서는 교반날개의 각도, 교반속도 등에서 다양한 교반조건을 적용하여 실내실험을 수행하였다. 실내실험은 현장 타설장비를 1:8 비율로 축소하여 제작하였다. 최적의 교반조건을 도출하기 위하여 다양한 교반조건에 따른 심층혼합처리 개량체의 강도를 분석하였다. 연구결과, 심층혼합처리공법의 교반조건은 개량체의 강도와 형상에 아주 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

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

• Earthquakes and Structures
• /
• 제22권6호
• /
• pp.625-635
• /
• 2022

High-rise buildings (HRBs) are considered one of the most common structures nowadays due to the population growth, especially in crowded towns. The lack of land in crowded cities has led to the convergence of the HRBs and the absence of any gaps between them, especially in lands with weak soil (e.g., liquefaction-prone soil), but then during earthquakes, these structures may be exposed to the risk of collision between them due to the large increase in the horizontal displacements, which may be destructive in some cases to the one or both of these adjacent buildings. To evaluate methods of reducing the risk of collision between adjacent twin HRBs, this research investigates three vibration control methods to reduce the risk of collision due to five different earthquakes for the case of two adjacent reinforced concrete (RC) twin high-rise buildings of 15 floors height without gap distance between them, founded on raft foundation supported on piles inside a liquefaction-prone soil. Contact pounding elements between the two buildings (distributed at all floor levels and at the raft foundation level) are used to make the impact strength between the two buildings realistic. The mitigation methods investigated are the base isolation, the tuned mass damper (TMD) method (using traditional TMDs), and the pounding tuned mass damper (PTMD) method (using PTMDs connected between the two buildings). The results show that the PTMD method between the two adjacent RC twin high-rise buildings is more efficient than the other two methods in mitigating the earthquake-induced pounding risk.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.49-64
• /
• 2014

해안 및 해양구조물 하부의 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 과잉간극수압(진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합)이 크게 발생할 수 있고, 이어지는 유효응력의 감소에 따라 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 일단, 지반액상화가 발생 및 진행되면 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 특히, 중력식구조물이 설치된 하부지반내에서는 파작용에 의한 큰 과잉간극수압과 작은 유효응력으로 부터 발생되는 지반액상화의 여부를 정확히 예측할 필요가 있고, 이러한 지반의 동적거동 특성은 설계에 충분히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 해저지반상 및 구조물의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 해저지반응답용의 수치해석프로그램 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)에 입력치로 적용하여 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 구조물의 시간변위를 정량적으로 평가한다. 이로부터 해저면상에서 전단응력을 고려한 경우 구조물 전면의 하부해저지반에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 액상화된 토립자는 흐름에 저항력을 상실하므로 세굴로 이어질 것으로 판단된다. 따라서, 태풍시 고파랑의 작용이 장시간 지속되는 경우 구조물의 전면에서는 지반액상화로 인한 지반강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 더욱 크게 발생되고, 더불어 구조물의 안정성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.315-322
• /
• 2003

Cyclic simple shear tests were performed to find out the effect of preshear on dynamic strength of the sandy soil. Tests were performed for the specimens with 40% and 60% of relative density, under three different effective vertical stress of 50, 100 and 200kPa. For 50 and 100kPa, preshear ratios 0.00, 0.08, 0.12 and 0.16 were given, respectively, For low and high relative densities, two different results are shown in dynamic tests. Under the dense conditions, the maximum shear stress ratio($\tau$$\_$cyc//$\sigma$$\_$vo/) and the cyclic shear stress ratio($\tau$$\_$cyc//$\sigma$$\_$vo/) causing a certain shear strain increase with augmenting preshear ratio(${\alpha}$). However, the maximum shear stress ratio and the cyclic shear stress ratio increase or decrease with increasing preshear ratio under the loose conditions. Correction factor(K$\_$${\alpha}$/) for preshear increases at an early stage and then decreases with increasing preshear ratio at loose condition and increase with increasing preshear ratio at dense condition. Correction factor (K$\_$${\alpha}$,Max/) for preshear increases with the increasing preshear ratio irrespective of relative density, and the value of has same behavior as K$\_$${\alpha}$/.