• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.247-258
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• 2024

Tailings are waste materials of mining operations, consisting of a mixture of clay, silt, sand with a high content of unrecoverable metals, process water, and chemical reagents. They are usually discharged as slurry into the storage area retained by dams or earth embankments. Poor knowledge of the hydro-mechanical behaviour of tailings has often resulted in a high rate of failures in which static liquefaction has been widely recognized as one of the major causes of dam collapse. Many studies have dealt with the static liquefaction of coarse soils in saturated conditions. This research provides an extension to the case of silty tailings in unsaturated conditions. The static liquefaction resistance was evaluated in terms of stress-strain behavior by means of monotonic triaxial tests. Its dependency on the preparation method, the volumetric water content, the void ratio, and the degree of saturation was studied and compared with literature data. The static liquefaction response was proved to be dependent mainly on the preparation technique and degree of saturation that, in turn, controls the excess of pore pressure whose leading role is investigated by means of the relationship between the -B Skempton parameter and the degree of saturation. A preliminary interpretation of the static liquefaction response of Stava tailings is also provided within the Critical State framework.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권2호
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• pp.165-177
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• 2024

Liquefaction phenomenon refers to a phenomenon in which excess pore water pressure occurs when a dynamic load such as an earthquake is rapidly applied to a loose sandy soil ground where the ground is saturated, and the ground loses effective stress and becomes liquid. The laboratory repetition test for liquefaction evaluation can be performed through a repeated triaxial compression test and a repeated shear test. In this regard, this study attempted to evaluate the effects of the relative density of sand on the liquefaction resistance strength according to particle size distribution using repeated triaxial compression tests, and additional experimental verification using numerical analysis was conducted to overcome the limitations of experimental equipment. As a result of the experiment, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the relative density increased regardless of the classification of soil, and the liquefaction resistance strength of the SP sample close to SW was quite high. As a result of numerical analysis, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the confining pressure increased under the same relative density, and the liquefaction resistance strength did not decrease below a certain limit even though the confining pressure was significantly reduced at a relatively low relative density. This is judged to be due to a change in confining pressure according to the depth of the ground. As a result of analyzing the liquefaction resistance strength according to the frequency range, it was confirmed that there was no significant difference from the laboratory experiment results in the basic range of 0.1 to 1.0 Hz.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.87-102
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• 1991

영국 잉글랜드 지방의 Carsington Dam의 파괴원인은 설계시 발견되지 못한 댐 상류 사면 하부의 황색점토층의 존재와 이미 존재하던 전단변형에 기인한 것으로 보고되었다. 설계시 황색 점토층과 이미 존재하던 전단변형을 고려하지 않고 전통적인 원호파괴 양상으로 검토된 사면의 안전율은 1.4 이상으로 나타났다. 그러나 댐 파괴후 황색 점토층과 이미 존재하던 전단변형을 고려한 사면의 안전율은 약 1.0으로 보고되었다. 또한 파괴후 사면에 대한 유한 요소 해석결과로 부터 파괴 토괴의 절편에 작용하는 수평력은 수평에 대해서 약 10。아래로 작용하고 있음이 보고되었다. 본 고에서는 Bishop의 간편법과 Janbu 방법 및 Morgenstern-Price 방법을 이용하여 원호형 사면파괴양상과 특정 파괴면을 따라서 일어나는 쐐기형 파괴양상에 대하여 사면안정을 검토하였으며, 이미 존재하던 전단변형과 이에 따른 토괴의 연속적인 거동은 이미 주어진 지반 특성을 이용한 강도정수와 간극수압비에 의하여 고려하였다. 그 결과 확생 점토층을 무시하고 원호형 파괴 양상에 대하여 Bishop의 간편법에 의한 설계 시점에서의 안전율은 1.387로 나타났으며(STABL), 파괴 후의 지반자료를 이용하고, 황색점토층을 고려한 안전율을 Janbu 방법의 경우 1.012(STABL), 그리고 Morgenstern-Price 방법의 경우 0.969을 보여주었다(MALE). 또한 Cam-Clay Model을 이용한 유한 요소 해석용 프로그램을 이용하여 댐 제체의 거동을 검토하였다. 이때 댐 제체의 성토 작업 및 압밀진행에 따른 간극수압변화와, 파괴시 혹은 파괴에 임박한 상태에서의 제체의 거동은 적절하게 가정된 지반의 응력-변형률 관계와 간극수압특성에 의하여 고려되었다. 그 결과 응력 및 변위가 심하게 발생하는 지역은 황색 점토층이었으며 이로부터 황색 점토층에서 부터 파괴면이 생성되어 다른 지역으로 전파되었음을 유추할 수 있었다.form trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.4[eV], in he amorphous regions.의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.재발이 나타난 3례의 환자를 제외한 9례 (75%)에서는 현재까지 재발소견을 보이지 않고 있다. 이러한 결과는 다른 보고자들과 유사한 결과를 보이고 있지만 아직까지 증례가 많지 않기 때문에 생존율을 얻기에는 미흡

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.60-66
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• 2006

세 개의 서로 다른 사암 샘플들 -두 개의 합성 샘플과 한 개의 현장 샘플- 에 대해 현장 저류층의 대표적인 구속압력과 공극압력하에서 초음파 시험이 수행되었다. 세가지 사암 샘플들은 (a) 캘사이트 시멘트(calcite intergranula. cement (CIPS))로 만든 합성사암, (b) 실리카 시멘트(silica intergranular cement)로 만든 합성 사암 (c) Otway Basin 의 Boggy Creek 1 시추공에서 시도되는 $CO_2$ 파일럿 프로젝트의 대상 암석층 중 Waarre 층으로부터 추출한 코아 샘플로 구성되어 있다. 공극률은 각각 32%, 33%, 26%이다. 초기시험은 실내건조(room-dried) 상태에 있는 코아들에 대해 구속응력을 5 MPa 씩 단계별로 65 MPa 까지 증가시키며 이루어졌다. 그리고 나서 모든 코아들에 처음에는 온도 $22^{\circ}C$에서 6 MPa 공극압력으로 기체상의 $CO_2$를, 그 다음에는 온도 $22^{\circ}C$ 에서 7 MPa 부터 17 MPa 까지 5 MPa 씩 증가시키면서 액체상의 $CO_2$를 주입하였다. 구속응력은 10MPa부터 65 MPa까지 달리 하였다. P와 S 초음파 파형들이 유효응력이 증가할 때마다 기록되었다. 속도-유효응력 반응들이 P 파와 S 파에 대해 실험 자료들로부터 계산되었으며, 감쇠(1/Qp)들은 스펙트럼 비 방법을 이용하여 파형들로부터 계산되었다. 각각의 사암들에 대한 이론적인 속도-유효응력 계산은 $CO_2$ 압력-밀도 와 $CO_2$ 체적계수-압력 상 다이어그램(phasediagram), Gassmann 유효 매질 이론(effective medium theory)을 이용하여 구하였다. 기체상의 $CO_2$ 주입은 속도-유효응력에서 건조상태(공기로 포화된 상태)에 비해 거의 무시할만한 변화를 가져왔다. 다양한 공극압력에서 액체상의 $CO_2$ 주입은 공기로 포화된 상태에 비해 속도-유효응력 반응을 평균 약 8% 정도 낮게 한다. 실험자료들은 높은 유효응력에서 Gassmann 계산들과 일치한다. 이러한 이론과 일치하는 "임계" 유효응력은 사암의 종류에 따라 달라진다. 이 차이는 각각의 사암 종류의 미세구조에서 미세 균열 수의 차이에 기인한 것이라 생각된다. 높은 유효응력에서의 이론과 의미있게 일치하였으며, $CO_2$ 주입 시 현장에서의 탄성파 거동을 예상하는데 있어서 어느 정도 확신을 준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4C호
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• pp.247-254
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• 2006

온라인 실험 방법은 실험 정보를 직접 수치 해석에 사용하는 수치 실험법의 하나로, 지반의 역학적 특성이 요소 시험체로 부터 실시간으로 수치해석에 업데이트되므로 이상화된 역학모델을 사용하지 않고 지반 해석을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 이 방법은 모래 지반을 주요한 대상으로 하는 지반내진공학 분야에서 주로 사용되어 왔으나 최근 압밀 문제에 적용할 수 있는 실험법이 개발되어 실내 검증과 현장검증이 시도되었다. 지금까지의 관련 연구에서는 압밀층 중앙에 요소 시험체를 위치시켜 평균적인 반응 거동만을 수치해석에 업데이트하는 방법이 주로 사용되어 왔으나, 이러한 경우에는 압밀층 두께가 두꺼워 질수록 해석 정도가 떨어질 수 있다는 점이 단점으로 지적되어 왔다, 따라서 압밀 문제에 대한 온라인 실험법의 유효성 및 가능한 해석 범위를 명확하게 하기 위해서는 이러한 영향요소를 완전히 배제할 수 있는 실험 조건을 적용하여 결과를 검토할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 동일한 조건 하에서 실시된 온라인 압밀 시험과 분할형 압밀시험 결과를 이용하여 점토 시료의 압밀 침하와 과잉간극수압 소산 재현 측면에서 온라인 압밀 실험 결과를 검토하였다. 실험결과, 온라인 압밀 실험은 재구성 카올리나이트 점토의 유효 응력에 따른 압축성 변화를 큰 모순 없이 재현해 내고 있었으며, 과잉간극수압 소산 속도 측면에서는 온라인 압밀 실험이 조금 빠른 것을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 점토 시료의 과잉간극수압 소산 거동을 보다 정도 높게 예측하기 위해서는 점토의 투수성도 리얼타임으로 업데이트 할 수 있는 방향으로 실험 절차가 개선이 되어야 한다는 점과 과잉간극수압 소산 후의 변형에 대해서는 추가적인 연구나 개선이 필요하다는 점을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.300-313
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• 2014

파-지반의 상호작용 해석에 지금까지는 대부분 무한두께를 갖는 해저지반 상의 진행파와 무한두께 혹은 유한두께의 해저지반 상에서 완전중복파에 대해서만 해석해가 제안되어 있다. 본 연구에서는 임의반사율의 부분중복파동장에 선형파 이론과 유한두께를 갖는 해저지반에 Biot(1941) 3차원 압밀이론 및 지반탄성론에 기초한 유효응력 개념을 각각 적용하여 지반 내 동적응답에 관한 해석해를 새롭게 유도하며, 이에 수심과 반사율만을 변화시킴으로서 기존의 해석해가 간단히 얻어지기 때문에 그의 적용성이 보다 넓다. 본 해석해의 타당성은 무한지반 상의 진행파동장 및 완전중복파동장에 대한 Yamamoto et al.(1978) 및 Tsai & Lee(1994)의 해석해와 비교 검토로부터 검증된다. 또한, 본문에서는 유한깊이를 갖는 해저지반 상의 진행파동장, 완전중복파동장 및 임의반사율의 부분중복파동장에 대해 수심과 주기의 변화에 따른 본 해석해의 변화특성을 면밀히 검토한다. 이로부터 유한깊이의 지반은 무한두께의 경우와는 매우 상이한 지반응답(간극수압, 전단응력, 수평 및 연직 유효응력)을 나타내고, 반사율의 함수인 부분중복파동장에서 지반응답은 완전중복파동장에서의 값보다 일반적으로 작은 값을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권3호
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• pp.204-213
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• 2008

2006년 시추되었으며 굴착 시 연약층 붕괴 및 공경수축 등의 잦은 시추공 불안정을 보인 포항 심부 지열 시추공(BH-4, 최종심도: 2,383m)의 안정성에 대해 분석하였다. 안정성 분석을 위해 현장응력과 암석강도를 고려하여 최적이 수압력을 산정한 결과 최적이수압력의 상한은 연직응력으로, 하한은 붕괴압력 또는 공극수압으로 나타났으며, 암종에 따라 매우 다른 범위를 보였다. 시추공 최상부의 반고결 이암 구간은 이수압력의 조절만으로는 공의 붕괴를 방지할 수 없는 조건으로 나타났으며 그 하부의 일부 암종(염기성 암맥, 결정질 응회암)에서는 붕괴압력이 정수압보다 $50{\sim}60%$ 높게 나타났다. 즉 이러한 구간에서는 정수압에 해당하는 이수밀도(0.98 g/$cm^3$)를 사용 시 과도한 공벽 붕괴가 발생할 수 있기 때문에 이수밀도를 1.5 g/$cm^3$ 이상으로 증가시켜 굴착해야 시추공 안정성을 확보할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.20-27
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• 2013

태풍에 의해 발생된 파랑하중에 의해 방파제, 안벽 등과 같은 해안구조물 하부의 해저지반 침하가 발생될 수 있다. 만약 해저지반이 모래인 경우, 잔류과잉간극수압발생과 반복적인 파랑하중에 의해 해저지반의 침하현상이 더 발생될 확률이 높아질 것이다. 그러나 대부분의 해안구조물은 설계에서 파랑하중을 정적상태의 등분포하중으로 구조물에만 작용하는 것으로 가정하고 있지만 실제로는 동적인 파랑하중이 구조물과 해저지반에 동시에 작용한다. 따라서 본 연구에서는 시간에 따른 실제파압을 고려하고, 구조물뿐만 아니라 해저지반에도 작용하는 것으로 고려하였다. 수치해석 결과 파랑하중이 구조물과 해저지반에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 시간에 따른 해저지반의 변형거동이 해석되었으며 해저지반에서 유효응력의 변화와 유효응력경로의 변화를 분명하게 확인할 수 있었다.

• 농업과학연구
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• 제14권2호
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• pp.329-344
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• 1987

과압밀비(過壓密比)와 전단속도(剪斷速度) 및 다짐율(率)이 점성토(粘性土)의 응력변형특성(應力變形特性)에 미치는 영향(影響)을 검토(檢討)하기 위해서 반부극하(反復戟荷)에 의(依)한 삼축압축시험(三軸壓縮試驗)을 한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 반부재하(反復載荷)를 했을 때 같은 변형(變形)에서 축차응력의 차(差)는 큰 변형(變形)에서 반부재하(反復載荷)했을 때 더욱 크게 나타났고 공극수압(空隙水壓)은 제하시(除荷時)에는 감소(減少)하다가 다시 증가(增加)하며 재재하(再載荷)되면서 급격히 증가하는 현상(現象)을 나타냈다. 2. 과압밀비(過壓密比)가 클수록 변형(變形)의 증가(增加)에 따라 회복되는 탄성변형률은 감소(減少)하였으며 제일재하계수(除一載荷係數)는 과압밀비가 증가(增加)할수록 감소(減少)하였다. 3. 전단속도(剪斷速度)가 증가(增加)함에 따라 탄성변형율(彈性變形率)은 증가(增加)하였고 변형(變形)의 증가(增加)에 따라 탄성변형율(彈性變形率)은 감소(減少)하였다. 제일재하계수(除一載荷係數)는 변형(變形)이 증가(增加)함에 따라 감소(減少)하였고 전단속도(剪斷速度)가 빠른 경우에 큰 값을 나타냈다. 4. 회복되는 탄성변형율(彈性變形率)은 다짐율이 증가(增加)함에 따라 크게 나타났고 또 변형(變形)이 증가(增加)함에 따라 탄성변형율(彈性變形率)은 약간 감소(減少)하는 경향(傾向)을 나타냈다. 제일재하계수(除一載荷係數)는 다짐율(率)의 증가(增加)에 따라 뚜렷한 경향(傾向)은 보이지 않았으나 일반적(一般的)으로 변형(變形)이 증가(增加)함에 따라 감소(減少)하는 경향(傾向)을 나타냈다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.221-242
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• 2021

기존의 한국형 기준 처분시스템의 처분 효율을 높인 향상된 한국형 기준 처분시스템(Improved Korean Reference Disposal System, KRS⁺)의 열-수리-역학적 복합거동 성능평가를 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용한 수치모델링 연구가 수행되었다. 사용후핵연료 처분 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도가 상승하고, 방사성 붕괴열이 빠르게 감소함에 따라 온도가 감소하여 최대 온도가 설계기준 온도인 100℃를 넘지 않는 것으로 나타났다. 완충재의 초기 포화도는 온도 상승으로 인한 공극수의 증발로 인해 감소하였다가 주변 암반으로부터 지하수가 유입되어 처분 약 250년 후 포화 상태에 이르렀다. 암반에서는 완충재와 암반의 흡입력의 차이로 인해 암반에서 완충재로 지하수가 유입되어 처분 직후 포화도가 감소하다가 이후 원계 암반으로부터 지하수가 유입되어 포화 상태에 도달했다. 처분시스템 내 열응력과 팽윤압 발생에 의한 주변 암반의 파괴 가능성을 평가하고자 모어-쿨롱 파괴기준식과 스폴링 강도를 사용하였다. KRS⁺ 처분시스템의 처분공의 간격을 감소시키면서 처분시스템의 열적 거동 변화를 확인하였는데, 처분공 간격이 5.5 m 이하에서는 완충재의 설계 기준 온도를 초과하게 된다. 다만, 벤토나이트 완충재 부피의 56.1%의 온도는 90℃ 이하로 유지되었다. 본 연구에서 사용한 수치해석 기법은 향후 응력 모델, 지온 경사 및 입력 물성을 변화시킨 다양한 조건에서의 처분시스템의 THM 복합거동 성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.