• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1017-1025
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• 2013

본 연구에서는 강우 침투에 의한 사면의 모관흡수력 분포특성을 분석하기 위하여 수리학적-역학적 특성을 고려한 동시연계해석을 수행하였다. 이를 위해, 국내 3가지 지역에서 채취한 풍화토를 대상으로 함수특성곡선(SWCC)을 산정하였으며, 이를 토대로 지반조건, 강우특성, 사면경사에 따른 모관흡수력의 변화를 관측하였다. 그 결과, 강우강도가 증가함에 따라 사면내의 모관흡수력은 급격히 감소하는 경향이 나타났으며, 사면 경사에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 강우강도보다 포화투수계수가 작은 지반은 표층에서 포화가 쉽게 일어나는 것을 확인하였으며, 다층으로 존재하는 경우에도 사면표층 지반의 수리학적 특성이 모관흡수력 분포에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권2호
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• pp.159-170
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• 2021

Particle size of tailings in different areas of dams varies due to sedimentation and separation. Saturated hydraulic conductivity of high-stacked talings materials are seriously affected by void ratio and particle breakage. Conjoined consolidation permeability tests were carried out using a self-developed high-stress permeability and consolidation apparatus. The hydraulic conductivity decreases nonlinearly with the increase of consolidation pressure. The seepage pattern of coarse-particle tailings is channel flow, and the seepage pattern of fine-particle tailings is scattered flow. The change rate of hydraulic conductivity of tailings with different particle sizes under high consolidation pressure tends to be identical. A hydraulic conductivity hysteresis is found in coarse-particle tailings. The hydraulic conductivity hysteresis is more obvious when the water head is lower. A new hydraulic conductivity-void ratio equation was derived by introducing the concept of effective void ratio and breakage index. The equation integrated the hydraulic conductivity equation with different particle sizes over a wide range of consolidation pressures.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권6호
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• pp.454-459
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• 2009

전북 부안군 소재 계화도간척지 시험포장에서 토양의 염류가 논토양의 투수성에 미치는 영향을 알고자 염농도가 높은 지점과 낮은 지점을 대상으로 시료를 채취하여 토양의 물리 화학성을 조사한 결과는 다음과 같다. 시험토양은 포화침출액 전기전도도($EC_{e}$)가 고염지 표토 $25.2dS\;m^{-1}$, 고염지 심토 $37.8dS\;m^{-1}$, 저염지 표토 $3.0dS\;m^{-1}$, 저염지 심토 $3.4dS\;m^{-1}$로 시험토양을 염류토양 분류기준에 의거 분류한 결과, 고염지 표토는 saline soil, 고염지 심토는 saline-sodic soil이었고 저염지 표토 및 심토는 일반 토양(normal soil)에 해당되었다. 토주실험 결과 저염지 표토의 포화수리전도도 (Ksat)는 $0.623cm\;hr^{-1}$이었으나, 고염지 표토에서는 용출수의 하향이동이 거의 일어나지 않았다. 고염지 표토를 토양 무게에 대하여 1:2의 비율로 증류수, 1N NH4OAc, 0.1eq L-1oxalic acid로 연이어 세척하여 수용성 및 치환성 이온을 부분 제거하고 컬럼에 충전하여 포화수리전도도를 측정한 결과, $K_{sat}$값은 세척전에 투수가 거의 일어나지 않았던 것에 비하여 크게 증가하여 $0.68cm\;hr^{-1}$을 나타내었다. 세척비율 1:3과 1:7에서 같은 방법으로 포화수리전도도를 측정한 결과 $K_{sat}$값은 각각 $0.71cm\;hr^{-1}$, $0.73cm\;hr^{-1}$을 나타내었고 토양에 대한 희석요인이 증가할수록 $K_{sat}$값은 더 증가하는 경향을 나타냈다. 고염지 표토 토양을 $1N\;NH_4OAc$로 1시간 진탕 세척하여 수용성 및 치환성 양이온의 대부분을 제거한 후 컬럼에 충전하여 포화수리전도도를 측정한 결과, $K_{sat}$값은 $0.23cm\;hr^{-1}$으로 크게 증가하였고, 수용성 및 치환성 양이온을 제거한 고염지 표토 토주의 하단에 NaCl용액을 농도별로 상향 포화시켜 처리한 후 포화수리전도도를 측정한 결과 $K_{sat}$값은 NaCl 처리 농도별로 $0.13{\sim}0.15cm\;hr^{-1}$을 나타내었으며 NaCl의 처리 농도가 증가함에 따라 $K_{sat}$값은 더 낮아지는 경향을 보였다.

• 토지주택연구
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• 제9권2호
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• pp.51-57
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• 2018

The causes of landslides are dependant on rainfall events and the soil characteristics of a slope. For the conventional slope stability, the slope stability analysis has been carried out assuming the saturated soil theory. But, in order to clearly explain a proper soil slope condition by rainfall, the research should be performed using the unsaturated soil mechanism suitable for a soil slope in the field. In the study, by using two major categories of soils in Korea, such as granite and gneiss weathered soils, landslide model test and finite element method have been compared with the difference of seepage and soil stability analysis. The hydraulic conductivity of gneiss weathered soil is slower than that of granite weathered soil, and the gneiss weathered soil contains much finer soils than the granite weathered soil. It was confirmed that the instability of the slope was progressing slowly due to the slow rate of volumetric water content of the surface layer.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권6호
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• pp.455-475
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• 2023

The present study investigates the non-linear soil-pile interaction using three-dimensional (3D) non-linear finite element models. The numerical models were validated by using the results of extensive pile load and shaking table tests. The pile performance in liquefiable and non-liquefiable soil has been studied by analyzing the liquefaction ratio, pile lateral displacement (LD), pile bending moment (BM), and frictional resistance (FR) results. The pile models have been developed for the different ground conditions. The study reveals that the results obtained during the pile load test and shaking cycles have good agreement with the predicted pile and soil response. The soil density, peak ground acceleration (PGA), slenderness ratio (L/D), and soil condition (i.e., dry and saturated) are considered during modeling. Four ground motions are used for the non-linear time history analyses. Consequently, design charts are proposed depended on the analysis results to be used for design practice. Eleven models have been used to validate the capability of these charts to capture the soil-pile response under different seismic intensities. The results of the present study demonstrate that L/D ratio slightly affects the lateral displacement when compared with other parameters. Also, it has been observed that the increasing in PGA and decreasing L/D decreases the excess pore water pressure ratio; i.e., increasing PGA from 0.1 g to 0.82 g of loose sand model, decrease the liquefaction ratio by about 50%, and increasing L/D from 15 to 75 of the similar models (under Kobe earthquake), increase this ratio by about 30%. This study reveals that the lateral displacement increases nonlinearly under both dry and saturated conditions as the PGA increases. Similarly, it is observed that the BM increases under both dry and saturated states as the L/D ratio increases. Regarding the acceleration histories, the pile BM was reduced by reducing the acceleration intensity. Hence, the pile BM decreased to about 31% when the applied ground motion switched from Kobe (PGA=0.82 g) to Ali Algharbi (PGA=0.10 g). This study reveals that the soil conditions affect the relationship pattern between the FR and the PGA. Also, this research could be helpful in understanding the threat of earthquakes in different ground characteristics.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제20권3호
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• pp.243-259
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• 2016

The Richards equation for water movement in unsaturated soil is highly nonlinear partial differential equations which are not solvable analytically unless unrealistic and oversimplifying assumptions are made regarding the attributes, dynamics, and properties of the physical systems. Therefore, conventionally, numerical solutions are the only feasible procedures to model flow in partially saturated porous media. The standard Finite element numerical technique is usually coupled with an Euler time discretizations scheme. Except for the fully explicit forward method, any other Euler time-marching algorithm generates nonlinear algebraic equations which should be solved using iterative procedures such as Newton and Picard iterations. In this study, lumped mass and distributed mass in the frame of Picard and Newton iterative techniques were evaluated to determine the most efficient method to solve the Richards equation with finite element model. The accuracy and computational efficiency of the scheme and of the Picard and Newton models are assessed for three test problems simulating one-dimensional flow processes in unsaturated porous media. Results demonstrated that, the conventional mass distributed finite element method suffers from numerical oscillations at the wetting front, especially for very dry initial conditions. Even though small mesh sizes are applied for all the test problems, it is shown that the traditional mass-distributed scheme can still generate an incorrect response due to the highly nonlinear properties of water flow in unsaturated soil and cause numerical oscillation. On the other hand, non oscillatory solutions are obtained and non-physics solutions for these problems are evaded by using the mass-lumped finite element method.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2369-2379
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• 2013

불포화 조건에서 흙의 초기 밀도에 따라 흙-함수특성곡선이 변화시키게 되며, 이로 인하여 불포화 조건에서 투수특성도 변화하게 된다. 이에 대한 영향을 고찰하기 위하여 상대밀도 40%, 60% 및 75%의 주문진 표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수를 산정하였다. van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 공기유입값과 관계된 계수 ${\alpha}$는 습윤과정에서 더 큰 값을 가지며, 변곡점의 경사에 관계된 계수 n과 잔류함수비에 관계된 계수 m은 건조과정에서 더 큰 값을 갖는다. 그리고 상대밀도가 증가할수록 공기함입치는 증가하지만 수분함입치는 감소하며, 동일한 상대밀도에서 공기함입치는 수분함입치보다 크게 발생된다. 한편, 계수추정방법 가운데 하나인 van Genuchten (1980)의 방법을 적용하여 불포화 투수계수함수를 산정한 결과 불포화 투수계수는 포화시 투수계수로 일정하게 유지되다가 공기함입치 혹은 수분함입치 직전에 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 건조과정에서의 포화투수계수는 습윤과정에서의 포화투수계수보다 크게 나타나며, 상대밀도가 증가함에 따라 건조 및 습윤과정에서의 포화투수계수는 감소한다. 실험결과에 의하면 주문진 표준사의 초기 간극비에 따라 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 공기함입치(AEV)는 감소하고 포화투수계수는 증가하므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수(HCF)는 초기 간극비에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제24권5호
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• pp.543-548
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• 2014

대수층 함양 및 회수(Aquifer recharge and recovery)기술은 안정적으로 안전한 상수원수를 확보하기 위해 이용되는 기술의 하나이다. 이 기술을 통해 대수층에 하천수를 인위적으로 주입하여 저장하고 필요할 때 퍼 올려 상수 원수로 사용할 수 있다. 이 기술에서 주입된 물이 저장되는 동안 대수층의 토착미생물에 의해 수질이 개선되는 것을 이해하는 것은 중요하다. 그래서 본 연구에서는 실험실규모의 컬럼 반응기를 이용하여 대수층을 모사한 포화층 토양에 존재하는 미생물에 의한 $NO_3{^-}$ 제거를 조사하였다. $NO_3{^-}$는 낙동강의 대표적인 무기 오염물 중의 하나이다. 낙동강 하류에서 최근 2년간 측정된 $NO_3{^-}$ 농도 범위를 고려해서 $NO_3{^-}$ 농도를 달리한 하천수를 반응기에 주입하였다: 5.07, 6.81, 8.27, 그리고 11.07 mg $NO_3{^-}/l$. 본 연구에서 사용한 다양한 $NO_3{^-}$농도에 상관없이 유입수가 반응기에 체류하는 동안 $NO_3{^-}$는 농도가 감소되어 유출수는 1.49 mg $NO_3{^-}/l$이하로 측정되었으며 본 실험기간 동안 평균 pH 7.98을 유지하였다. 한편 abiotic control 반응기에서는 유입수에 포함된 $NO_3{^-}$ 농도와 유출수의 $NO_3{^-}$ 농도는 거의 차이가 없었다. 그래서 본 실험조건하에서 반응기로 도입된 하천수의 $NO_3{^-}$이 포화층의 미생물에 의해 제거됨을 알 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 대수층 함양 및 회수기술에서 대수층의 미생물에 의해 수질이 개선되는 것을 이해하는 데 도움을 줄 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권1호
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• pp.35-48
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• 2022

The effect of discrete polypropylene fibre reinforcement on shear strength parameters, tensile properties and isotropic index of stabilized compacted residual subgrade was investigated. Composites of compacted subgrade were developed from polypropylene fibre dosage of 0%, 1%, 2.5% and 4% and 3% cement binder. Saturated compacted soil benefited from incremental fibre dosage, the mobilized friction coefficient increased to a maximum at 2.5% fibre dosage from 0.41 to 0.58 and the contribution due to further increase in fibre dosage was marginal. Binder stabilization increased the degree of isotropy for unreinforced soil at lower fibre dosage of 1% and then decreased with higher fibre dosage. Saturation of 3% binder stabilized soil decreased the soil friction angle and the degree of isotropy for both unstabilized and binder stabilized soil increased with fibre dosage. The maximum tensile stress of 3% binder stabilized fibre reinforced residual soil was 3-fold that of 3% binder stabilized unreinforced soil. The difference in computed and measured maximum tensile and tangential stress decreased with increase in fibre dosage and degree of stabilization and polypropylene fibre reinforced soil met local and international criteria for road construction subgrade.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.169-175
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• 2012

불포화토의 함수특성은 구속효과 및 이력현상에 따라 변화한다. 이로 인하여 불포화 지층의 유효응력을 정의할 때, 모관흡수력이 기여하는 효과가 깊이에 따라 변화하거나 침투 및 증발과정에서 상이하게 나타난다. 불포화토의 유효응력은 흡수응력 특성곡선에 근거하여 일반화 할 수 있다. 이러한 일반화를 위해서, 구속응력과 함수특성곡선의 관계를 찾는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 구속응력을 가한 상태에서 압력판 추출시험을 수행하고 건조 및 습윤과정에서 나타나는 함수특성의 이력현상을 획득하였다. 그리고 각 이력과정에 대한 유효 체적함수비와 모관흡수력 관계를 구할 수 있었다. 이로부터 모관흡수력에 따른 흡수응력 특성곡선을 정의할 수 있었다. 또한 삼축시험시 구한 불포화 전단강도로부터, 흡수응력과 유효응력을 모관흡수력으로부터 구할 수 있었다. 함수특성에 근거한 유효응력 파괴규준은 유일하게 나타났으며 포화시 파괴포락선과 일치하였다. 삼축시험으로부터 구한 흡수응력은 대표 함수특성곡선으로부터 구한 것과 유사하게 나타났다. 따라서 각 이력과정에서 구속효과에 대하여 함수특성곡선이 유일하게 정의될 수 있음을 입증하였다.