• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.181-190
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• 1998

구의 일차원 압축거동을 잘 표현할 수 있는 확장멱함수 모형을 이용하여 비선형 압밀속도 모형을 개발하고, 비선형 유한요소 프로그램을 개발하여 침하량과 압밀속도를 계산하였다. 양산-물금 지구 4개 지점의 표준압밀시험 결과를 이용하여 확장적함수의 매개변수를 구하고, 압밀속도와 침하량을 계산한 결과를 비선형 압밀해석 프로그램인 CONSOL의 결과와 비교하였다. 본 모형에 의한 침하량과 압밀속도는 CONSOL의 결과와 잘 일치하고 있다. 본 모형과 CONSOL은 각의 압축성의 변화를 고려하고 있기 때문에 Terzaghi 압밀이론에 비해 빠른 압밀속도를 얻을 수 있었다. 본 모형에 의해 구해진 압밀곡선은 Terzaghi 압밀곡선과 CONSOL 결과의 중간형태를 띄고 있다. 유효응력의 증가속도가 빠른 배수경계 부근에서의 압밀곡선은 두 개의 포물선으로 구성되어 있으며 두 곡선의 교점, 즉 변곡점은 그 지점의 유효응력이 선행압밀하중에 다다를 때 나타난다. CONSOrt과 Terzaghi 압밀이론에서는 하중 크기에 상관없이 압밀곡선의 거동이 동일한 양상을 보이고 있지만 본 모형의 압밀곡선은 선행압밀하중보다 큰 하중에서만 변곡점이 발생된다. 이것은 본 모형이 하중 크기의 영향을 구현할 수 있다는 것을 보여주고 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1998년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.92-98
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• 1998

Nonlinear finite element analyses of one dimensional consolidation problem were performed using an anisotropic hardening constitutive model. For the analyses, the anisotropic hardening elasto-plastic constitutive model based on the generalized isotropic hardening(GIH) rule was implemented into a nonlinear finite element analysis program, PLASTIC. In order to preserve the accuracy of the finite element solution for nonlinear problems, an implicit stress integration algorithm was employed. A consistent tangent moduli could also ensure the quadratic convergence of Newton's method. As a result, the nonlinear solution was accurately calculated and was converged to be asymptotically quadratic. In a consolidation problem, the relationship between load and settlement and between settlement and time vertical was analyzed comparing with results using the Cam-clay type model and the final consolidation settlement and the duration of primary consolidation could be evaluated rigorously using the GIH constitutive model.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.123-136
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• 2004

Terzaghi의 1차원 압밀이론은 그 유도과정에 있어 몇 가지 중요한 가정사항을 내포하고 있으며, 이로인해 이 이론을 연약 점토지반의 압밀거동에 적용하는데는 많은 모순이 발생할 수 밖에 없다. 특히, 미소변형 및 선형 물질함수에 대한 가정은 실제 현장의 압밀현상과 비교할 때 많은 오류를 발생시키는 원인으로 작용한다. 이러한 이유에서, Gibson 등은 물질함수의 비선형성을 고려할 수 있는 1차원 비선형 유한변형률 압밀이론에 대한 엄밀해를 발표하였다. 그러나, 이 이론은 연직배수공법이 적용된 일반적인 연약 점토지반의 압밀현상에는 적용시킬 수 없다는 단점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 포화된 지반의 수직 및 수평방향 배수를 고려하며 지반의 자중 및 투수성과 압축성에 대한 물질함수의 비선형적 특성을 반영할 수 있는 압밀모델을 제안하였다. 또한 제안된 모델을 실제 압밀현상에 적용하기 위한 수치해석 기법을 개발하였다. 수치해석에 이용된 물질함수의 특성은 표준압밀 시험 및 로우셀 시험, 개량 표준압밀 시험등을 이용하여 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.17-28
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• 1999

본 연구에서는 자연점토의 압밀에 대한 변형률속도의 영향을 해석하기 위하여 비선형 점탄소성 모델을 제안하였다. 연약지반의 점소성 거동은 유일한 유효응력-변형률-변형률속도 (equation omitted)의 관계식으로부터 구할 수 있다. Berthierville 점토에 대한 크리프실험, 다단계 하중실험, Relaxation실험과 같은 실내실험결과와 수치해석결과를 비교하였다. 제안된 점탄소성 모델을 사용하여 자연점토의 압밀거동을 비교적 정확히 예측할 수 있다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권1호
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• pp.47-58
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• 1997

지반계수와 지반형상에 포함된 불확실성 뿐만아니라 근사적인 수치모델링에 기인하여 현장 연약지반에 대하여 예측된 거동과 실제로 계측된 거동은 매우 상이한 경우가 많다. 이러한 예측 결과를 개선하기 위하여 본 논문에서는 다음사항을 고려하였다. 계측치로부터 현장지반의 물성치를 보다 적절히 추정하기 위하여 최적화 기법이 적용되었으며, 3차원 거동효과를 효과적으로 고려하기 위하여 등가의 모델이 적용되었다. 지반의 압밀과정에 영향을 주는 수정 Carnflay모델의 지반계수값을 현장에서 계측된 침하량과 간극수압을 바탕으로 BFGS기법을 적용하여 최적화하였으며, 최적화 기법은 일반적인 압밀 해석 프로그램인 SPINED에 적용되었다. 제안된 프로그램을 사용하여 연약지반의 시간의존적인 압밀거동을 적절히 예측할 수 있다.

• 산업기술연구
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• 제28권A호
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• pp.11-17
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• 2008

Applicability of hyperbolic settlement prediction method to consolidation settlement in the dredged and reclaimed ground was assessed by analyzing results of centrifuge tests modelling self-weight consolidation of soft marine clay. From literature review about self-weight consolidation of soft marine clays located in southern coast in Korea, constitutive relationships of void ratio - effective stress - permeability and typical self-weight consolidation curves with time were obtained by analyzing centrifuge model experiments. For the condition of surcharge loading, exact solution of consolidation settlement curve obtained by using Terzaghi's consolidation theory was compared with results predicted by the hyperbolic method. It was found to have its own inherent error to predict final consolidation settlement. From results of analyzing thc self-weight consolidation with time by using this method, it predicted relatively well in error range of 0.04~18% for the case of showing the linearity in the relationship between T vs T/S in the stage of consolidation degree of 60~90 %. However, it overestimated the final settlement with large errors if those relation curves were nonlinear.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.61-73
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• 2004

일반 자연 점토지반의 투수계수는 다양한 응력수준에 따라 비선형적인 특성을 보이며, 이러한 지반 투수계수의 비선형성은 상재하중 재하시 지반의 압밀시간 및 지반 변형 특성에 영향을 주게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지반의 비선형 투수계수의 영향성을 고찰하기 위해 수정 Cam-clay 모델과 Biot의 압밀이론을 접목한 연립이론(Coupled theory)을 이용하여 FEM 수치해석을 실시하였다. 검토 결과 비선형 투수성은 비선형 특성을 나타내는 투수계수 변화비와 전체 간극비에 대한 평균 투수계수의 크기에 따라 지반 변형과 지중 과잉간극수압에 미치는 영향성이 상이하게 나타났다. 따라서, 보다 현장에 근접한 해석을 실시하기 위해서는 지반 투수계수의 변화비와 평균 투수계수의 크기에 따라 투수계수의 비선형 특성을 고려해야할 것인지를 판단해야 할 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권2호
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• pp.187-220
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• 2015

Soil disturbance induced by installation of mandrel driven vertical drains decreases the in situ horizontal hydraulic conductivity of the soil in the vicinity of the drains, decelerating the consolidation rate. According to available literature, several different profiles for the hydraulic conductivity variation with the radial distance from the vertical drain, influencing the excess pore water pressure dissipation rate, have been identified. In addition, it is well known that the visco-plastic properties of the soil also influence the excess pore water pressure dissipation rate and consequently the settlement rate. In this study, a numerical solution adopting an elastic visco-plastic model with nonlinear creep function incorporated in the consolidation equations has been developed to investigate the effects of disturbed zone properties on the time dependent behaviour of soft soil deposits improved with vertical drains and preloading. The employed elastic visco-plastic model is based on the framework of the modified Cam-Clay model capturing soil creep during excess pore water pressure dissipation. Besides, nonlinear variations of creep coefficient with stress and time and permeability variations during the consolidation process are considered. The predicted results have been compared with V$\ddot{a}$sby test fill measurements. According to the results, different variations of the hydraulic conductivity profile in the disturbed zone result in varying excess pore water pressure dissipation rate and consequently varying the effective vertical stresses in the soil profile. Thus, the creep coefficient and the creep strain limit are notably influenced resulting in significant changes in the predicted settlement rate.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권4호
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• pp.559-594
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• 2015

A nonlinear creep function incorporated into the elastic visco-plastic model may describe the long-term soil deformation more accurately. However, by applying the conventional procedure, there are challenges to determine the model parameters due to limitation of suitable data points. This paper presents a numerical solution to obtain several parameters simultaneously for a nonlinear elastic visco-plastic (EVP) model using the available consolidation data. The finite difference scheme using the Crank-Nicolson procedure is applied to solve a set of coupled partial differential equations of the time dependent strain and pore water pressure dissipation. The model parameters are determined by applying the algorithm of trust-region reflective optimisation in conjunction with the finite difference solution. The proposed method utilises all available consolidation data during dissipation of the excess pore water pressure to determine the required model parameters. Moreover, the reference time in the elastic visco-plastic model can readily be adopted as a unit of time; denoting creep is included in the numerical predictions explicitly from the very first time steps. In this paper, the settlement predictions of thick soft clay layers are presented and discussed to evaluate and compare the accuracy and reliability of the proposed method against the graphical procedure to obtain the model parameters. In addition, comparison of the available experimental results to the numerical predictions confirms the accuracy of the numerical procedure.

• 한국농공학회논문집
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• 제66권1호
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• pp.15-24
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• 2024

Unlike artificially created homogeneous materials, the process of calculating the elastic modulus of natural soil involves the possibility of errors. Because the stress-strain behavior of soil is nonlinear, the secant modulus of elasticity is often used based on 1/2 of the stress at failure. Since soil has the property of changing its elastic modulus depending on the confining pressure, numerical analysis models that analyze its behavior inevitably include complex elements. The hyperbolic model, which relatively accurately simulates the behavior immediately after loading in soft ground, assumes that the stress-strain curve of the consolidated undrained triaxial test is hyperbolic and requires the slope of the tangent line at the starting point. However, the slope of the initial tangent in the stress-strain curve obtained from an actual triaxial test is difficult to have regularity according to changes in confining pressure. Additionally, due to the characteristics of a hyperbola, even small changes in related factors cause large changes in the hyperbola. Therefore, there is a lot of randomness in the process of calculating model parameters from the triaxial test results, which causes large differences in the results. Therefore, the method of calculating the initial elastic modulus by the consolidation test presented in this study is also used to verify the method by the triaxial test. It can be applied. However, since this study was applied to only one sample showing typical consolidation characteristics, it is necessary to check samples with various physical properties in the future.