• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.151-161
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• 2003

본 연구에서는 콘 선단부 주변의 정규압밀점토 요소의 응력 경로가 삼축압축시험의 응력 경로와 같고 흙 요소를 탄성-완전 소성 재료로 가정하여, 콘 관입에 따른 과잉간극수압의 두 요소를 포함한 응력 상태를 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 루이지애나 주립대학교 모형 토조에서 수행된 소형 피에조 콘 시험결과에 적용하였다. 해석결과에 의하면, 제안된 방법에 의해 산정된 $\Delta{u}_{oct}$/ $\Delta{u}$ and $\Delta{u}_{shear}$/$\Delta{u}$ 는 오직 간극수압계수의 함수인 것으로 나타났다. 또한, 기존의 이론해에서는 비배수 전단강도, 강성지수와 같은 흙의 물성치 산정의 정확성에 따라 좌우되는 반면에 제안된 방법은 간극수압계수에 따른 일관된 결과를 주며 기존의 연구결과와도 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.61-68
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• 2009

본 논문은 수리학적 현장 주입시험 기간 동안 고려될 필요가 있는 수리역학적 상호작용에 따른 균열암반매질의 수리학적 거동에 대한 수치적 연구이다. 이러한 주입시험은 굴착정 내에 설치된 개구간(open hole section)을 따라 높은 압력을 가진 유량을 주입하며, 이를 통해 굴착정을 가로지르는 균열로부터 유량을 측정하는 것이다. 시간에 따라 변화되는 유량측정결과는 수리역학적 상호작용에 대한 분석 및 예측을 위해 개발된 수치모형의 현장 적용성을 평가하기 위해 사용되었다. 유량측정결과 전도성이 있는 균열들은 상호의존적인 균열망을 형성하며, 이로 인해 균열망을 구성하는 개별적인 균열요소들은 독립적인 시스템으로서 적절하게 모형화 될 수 없음을 보여주었다. 또한 간극수압이 굴착정 주위에 작용하는 최소주응력을 초과할 때 새로운 유체유입영역이 발생되며, 이러한 최소주응력보다 훨씬 큰 간극수압은 굴착정 주위의 균열들에 의해 유지될 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서 이러한 특성들이 자연 상태의 균열망의 구성형태에 따라 어떻게 영향을 미치게 되는지 이산 균열망 모형을 통해 수치적으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.121-129
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• 2004

본 연구에서는 균질 단순사면의 안정검토 시 간편하게 이용할 수 있는 사면안정도표를 제안하였다. 기존의 사면안정도표는 대부분 한계평형해석에 근거하고 있으나 잘 알려진 바와 같이 한계평형해석은 역학적으로 엄밀한 해석기법이 아니다. 반면 가상일방정식과 소성이론의 경계정리를 이용한 한계해석은 계산이 간단하면서도 역학적 엄밀성이 보장되어 사면과 같은 지반구조물의 안정해석에 적합한 해석기 법이다. 특히 유한요소와 최적화기법을 적용한 수치한계해석은 다양한 사면조건을 반영할 수 있을 뿐 만 아니라 안정해의 최적값을 효율적으로 산정할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 유효응력 개념의 수치한계해석기법을 개발하고 다양한 사면조건에 대한 해석을 수행하여 역학적으로 엄밀한 사면안정도표를 제안하였다. 유효응력해석을 위한 간극수압의 영향은 기존의 사면안정도표와 같이 간극 수압비를 적용하여 고려하였다. 제안된 안정도표와 Spencer 안정도표를 비교한 결과 Spence. 안정도표를 적용하여 사면설계를 수행할 경우 안전측 설계가 됨을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.93-101
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• 2008

본 논문에서는 연약지반 성토시 지반보강 공법으로 적용되는 지오그리드 감쌈 스톤컬럼공법의 하중지지 메카니즘에 대한 내용을 다루었다. 이를 위해 연약지반 성토 시공과정과 지오그리드 감쌈 스톤컬럼의 배수 및 보강 효과를 현실적으로 모사할 수 있는 3차원 응력-간극수압 수치해석 모델을 이용하여 다양한 시공조건에 대한 해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 그 결과, 임의 시공조건에 있어 지오그리드 감쌈으로 발현되는 구속효과로 인해 스톤컬럼의 강성이 증가되어 상부 성토하중의 주변 연약지반으로의 하중분담율을 감소시키고 따라서 과잉간극수압 및 이에 따른 침하량이 감소되는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 지오그리드 감쌈길이 및 강성 등 보강조건에 좌우되는 것으로 나타났으며 임의 시공조건에 있어 보강효과를 최대로 확보할 수 있는 임계감쌈길이와 임계강성이 존재하는 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.5009-5014
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• 2015

사질토 지반 위에 놓여 있는 점토지반에 대한 좁은굴착시 간극수압에 의한 융기현상이 발생할 수 있다. 간극수압에 의한 융기현상의 평가는 지반보를 고려해서 하게 되는데 좀 더 엄밀한 평가를 위해서는 지반보에 발생하는 응력분포의 결정이 필요하다. 본 연구에서는 탄성론에 근거하여 지반보에 발생하게 되는 응력분포와 변위분포 산정식을 제시하였다. 지반보의 자중에 의해 지반보내에 발생하는 응력분포를 5차 다항식으로 표현되는 응력함수로부터 유도하였는데 지반보의 깊이에 따른 연직응력의 분포는 포물선 분포를 나타내었으며 연직하향으로 작용함을 알 수 있었다. 단위중량이 $16kN/m^3이고 두께와 폭이 1m인 지반보인 경우 보의 내부에 발생하는 최대 연직응력의 크기는 1.7kPa 정도였다. 지반보 바닥면에 간극수압이 작용하는 경우의 응력분포를 자중에 의한 응력분포에 중첩시켜 구하였는데 지반보 자중의 5배에 해당하는 간극수압이 작용하는 경우 지반보의 깊이를 따라 곡선형태의 연직방향 압축응력분포를 나타내었다. 간극수압이 작용하는 경우에 대해 유도된 지반보의 응력분포로부터 변위분포를 유도하고 그 예측식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.15-27
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• 2019

본 연구는 2017년 11월 15일에 발생한 규모 5.4의 포항지진을 대상으로 영일만항 안벽 및 배면에서 발생한 피해의 메커니즘을 규명하는 것이 목적이다. 현장조사 등에 의해 영일만항은 케이슨이 5cm~15cm 정도의 수평변위가 발생하였고, 뒤채움 지반에서는 10cm 이상의 침하가 발생하였다. 이에 대한 원인을 규명하기 위해 2차원 유효응력해석을 수행하였다. 입력 지진하중은 포항구항의 기반암에서 계측된 지진가속도($3.25m/s^2$)를 이용하였다. 수치해석 결과 배후지의 뒤채움 지반내 국부적으로 과잉간극수압이 증가하여 유효응력이 감소한 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 케이슨의 경우 수평방향으로 약 14cm의 변위가 발생하였고, 3cm 정도 침하하였다. 뒤채움 지반의 경우 6cm~9cm 정도 침하한 것으로 나타났다. 이는 현장조사와도 유사한 결과임이 밝혀졌다. 또한, 뒤채움 지반내 유효응력 경로 및 응력-변형률 거동으로부터 반복적 하중에 의해 지반이 Mohr-Coulomb의 파괴선에 근접하는 것으로 나타났고, 이는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 소실에 의한 지지력의 감소로 판단된다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.643-659
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• 2022

최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되고 있다. 지중 유체 주입은 공극압 및 지중응력 교란과 지층의 역학적 불안정성을 야기할 수 있어, 유체 주입에 대한 다공탄성 수치 모형 구축이 요구된다. 본 연구에서는 순차적인 COMSOL-PyLith-COMSOL 유체 주입-유발지진 다공탄성 수치 모사를 수행한다. 유한요소 상용 소프트웨어인 COMSOL을 이용해 단층에 가해지는 쿨롱 파괴 응력(CFS) 변화를 시간에 따라 추적하였고, CFS 변화량이 임계값(예, 0.1 MPa)을 초과할 경우, 모형의 정보(기하구조, 물성 등)를 유한요소 오픈소스 코드인 PyLith로 이동시키는 알고리즘을 구축했다. PyLith는 단층의 미끄러짐을 모사하고, 미끌림에 의한 변위장을 획득한다. 이후 변위장을 COMSOL로 이동시켜 지진에 의한 응력 및 표면 변위를 계산한다. 수치 모사 결과, 주입 기간 중엔 주입정 근거리에서 큰 변화(공극압, CFS 변화 등)를 보였고, 주입 종류 후에는 잔류 응력이 원거리 영역으로 확산하는 양상이 나타났다. 이는 주입 종료 후 지속적인 모니터링의 필요성을 제안한다. 또한, 단층과 주입층 물성(예, 투수계수, Biot-Willis 계수)에 따른 CFS 변화량 비교는 주입정 위치 선정 시 주입층 및 주변 지층에 대한 물성 파악이 중요함을 의미한다. 단층 미끄러짐 양에 따른 표면 변위 및 이암층에 가해지는 편차응력은 다양한 단층 미끌림 시나리오 설정의 필요성을 지시한다.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권2호
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• pp.100-106
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• 2012

This study was performed to fabricate porous titanium foam by three-dimensional layer manufacturing process, and to evaluate the porosities, compressive stress, Young's modulus and fracture pattern. Porous titanium foam was made of CP(Commercial Pure) titanium powder (${\leq}5{\mu}m$). Total porosities of titanium foam were in the range of 55-68%. Pore size distribution was $200-440{\mu}m$ for coarse pores, $50-100{\mu}m$ for intermediate pores and $5-10{\mu}m$ for fine pores. Compression elastic modulus and compression stress were decreased with increasing porosity. Young's modulus ranged from 1.04-5.62 GPa and maximum stress ranged from 20-241 MPa. Regarding the mechanical properties, 3D(Three Demensional) porous titanium fabricated layer manufacturing is a promising material for human bone replacement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권6호
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• pp.531-543
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• 2021

Freezing and thawing of pore water within backfill can affect the stability of retaining wall as the phase change of pore water causes changes in the mechanical characteristics of backfill material. In this study, the effects of freezing and thawing on the mechanical performance of retaining wall with granular backfill were investigated for various temperature and groundwater level (GWL) conditions. The thermal and mechanical finite element analyses were performed by assigning the coefficient of lateral earth pressure according to phase change of soil for at-rest, active and passive stress states. For the at-rest condition, the mobilized lateral stress and overturning moment changed markedly during freezing and thawing. Active-state displacements for the thawed condition were larger than for the unfrozen condition whereas the effect of freezing and thawing was small for the passive condition. GWL affected significantly the lateral force and overturning moment (Mo) acting on the wall during freezing and thawing, indicating that the reduction of safety margin and wall collapse due to freezing and thawing can occur in sudden, unexpected patterns. The beneficial effect of an insulation layer between the retaining wall and the backfill in reducing the heat conduction from the wall face was also investigated and presented.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권5호
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• pp.419-430
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• 2021

Investigation on the compressibility and shear strength of compacted loess is of great importance for the design and operation of engineering infrastructures in filling area. In this study, the mechanical behaviors of Yan'an compacted loess are investigated at various dry densities and water contents by conducting one dimensional compression and direct shear tests. And the elastic compressibility, plastic compressibility, yield stress and strength are obtained from the experiments. Results show that when water content increases, plastic compressibility parameter increases, but yield stress decreases. However, the increase of dry density leads to a decrease in plastic compressibility parameter but an increase in yield stress. In addition, elastic compressibility parameter is found to be a constant which is irrelevant to water content and dry density. As for strength, cohesion and internal friction angle is directly proportional to dry density, but inversely proportional to water content. Moreover, the mercury intrusion porosimetry (MIP) and scanning electron microscope (SEM) tests were also performed to observe the pore size distribution and microstructure of the specimens. Finally, by using results of MIP and SEM tests, the compressibility and strength behaviours of Yan'an compacted loess are explained from the perspective of pore-size distribution and microstructure.