• 지질공학
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• 제15권1호
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• pp.9-17
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• 2005

본 연구는 전라남도 장성군 일대의 석회암지대에서 강우로 인해 파괴된 절개사면을 대상으로 시료를 채취하여 물리적ㆍ역학적 특성을 파악하고 강우로 인한 사면 안정 해석을 통해 사면구배의 변화에 따른 안전율의 변화를 규명하였다. 연구지역 석회암 풍화토는 석영, 정장석, 깁사이트, 침철석 등으로 구성되어 있고 비중은 2.73, 통일분류상 SC에 해당되며 모암에서 풍화가 진행되면서 칼슘성분이 현저하게 감소하였다. 투수계 수는 2.56×10/sup -4/ cm/ sec 로서 실트 성 점토의 투수계수와 비슷한 값을 보였고 전단시험결과 불포화토에서 포화토로 변할수록 점착력은 3.0 t/㎡에서 0.72 t/㎡로 현저하게 줄어들며 내부마찰각 Φ 값도 감소하는 경향을 보였다. 강우로 인한 사면안정 해석시 강우강도를 고려한 침투심도를 구하는 것이 합리적이며 사면안정해석결과 침투심도가 클수록 사면의 안전율은 낮아져서 불안정하게 되고 침윤선을 고려한 절토사면의 최소안전율 1.5와 비교 시 강우를 고려한 석회암 풍화토의 절토사면 구배는 1 ： 1.2이상 되어야 안전율을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 불포화토에서 포화토로 변할수록 점착력의 감소는 사면의 안전율감소에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.91-100
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• 2012

부분포화토의 물리적 특징 중 하나인 함수특성곡선(soil-water characteristic curve)은 모관흡수력과 체적함수비의 관계를 나타낸다. 함수특성곡선은 지반의 습윤과정과 건조과정의 이력현상을 보여줄 수 있으나, 일반적으로 함수특성 곡선을 표현하는 방법은 이러한 이력현상을 무시한다. 또한 함수특성곡선의 고유한 형태는 흙의 간극비와 토립자들의 변형을 유발할 수 있는 외부의 여러 가지 하중들에 의해 언제든지 변화될 수 있다. 그러므로 여러 흙들이 가지고 있는 함수특성곡선과 토립자들 변형 사이의 관계에 대해서 실험적인 측면과 해석적인 측면의 차이점에 대해 이해가 필요하다. 실험적으로 1차 건조과정, 습윤과정 그리고 2차 건조과정으로 그려지는 전형적인 함수특성곡선들이 얻어진다. 이러한 이력현상을 갖는 함수특성곡선에서 습윤과정의 실험은 어려운 시험방법과 많은 시간소요가 필요하기 때문에 일반적으로 첫 번째 건조과정의 실험 결과를 불포화 투수계수와 전단강도 함수를 예측하기 위한 부분포화토의 물리적 특성으로 결정한다. 본 연구는 화강풍화토와 실트질 흙을 대상으로 유한요소해석 프로그램을 이용하여 부분포화토의 중요한 물리적 특성을 갖는 함수특성곡선의 1차 건조과정과 습윤과정 차이인 흙의 체적 변형과 이력현상에 대한 수리학적-역학적 흙의 거동특성을 비교 검토하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제41권11호
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• pp.302-309
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• 2017

Background: Large-scale land-use change is being caused by various socioeconomic problems. Land-use change is necessarily accompanied by changes in the regional carbon balance in terrestrial ecosystems and affects climate change. Therefore, it is crucial to understand the correlation between environmental factors altered by land-use change and the carbon balance. To address this issue, we studied the characteristics of soil carbon flux and soil moisture content related to rainfall events in mountain pastures converted from deciduous forest in Korea. Results: The average soil moisture contents (SMC) during the study period were 23.1% in the soil respiration (SR) plot and 25.2% in the heterotrophic respiration (HR) plot. The average SMC was increased to 2.1 and 1.1% in the SR and HR plots after rainfall events, respectively. In addition, saturated water content was 29.36% in this grassland. The soil water content was saturated under the consistent rainfall of more than $5mm\;h^{-1}$ rather than short-term heavy rainfall event. The average SR was increased to 28.4% after a rainfall event, but the average HR was decreased to 70. 1%. The correlation between soil carbon flux rates and rainfall was lower than other environmental factors. The correlation between SMC and soil carbon flux rates was low. However, HR exhibited a tendency to be decreased when SMC was 24.5%. In addition, the correlation between soil temperature and respiration rate was significant. Conclusions: In a mountain pasture ecosystem, rainfall induced the important change of soil moisture content related to respiration in soil. SR and HR were very sensitive to change of SMC in soil surface layer about 0-10-cm depth. SR was increased by elevation of SMC due to a rainfall event, and the result was assumed from maintaining moderate soil moisture content for respiration in microorganism and plant root. However, HR was decreased in long-time saturated condition of soil moisture content. Root has obviously contributed to high respiration in heavy rainfall, but it was affected to quick depression in respiration under low rainfall. The difference of SMC due to rainfall event was causative of a highly fluctuated soil respiration rate in the same soil temperature condition. Therefore, rainfall factor or SMC are to be considered in predicting the soil carbon flux of grassland ecosystems for future climate change.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권1호
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• pp.29-44
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• 2010

Vertical vibration tests were conducted using model footings of different size and mass resting on the surface of finite sand layer with different height to width ratios which was underlain by either rigid concrete base, under both dry and saturated condition. The effect of saturation on the damping ratio of finite sand stratum underlain by a rigid base has been verified and compared with the results obtained for the case of finite dry sand stratum underlain by the rigid base. Comparison of results of the experimental study showed that the damping in both the cases is less than 10%. The damping ratio obtained for finite saturated sand stratum is marginally lower than that obtained on finite dry sand stratum at H/B ratio of 0.5. The difference between the two cases becomes significant when the H/B ratio increases to 3.0, indicating the significant influence of soil moisture on damping ratio of foundation- soil system with increase in the thickness of the finite sand stratum. Comparison of the predicted damping ratio for a homogeneous sand stratum with the experimental damping ratio obtained corresponding to the height to width ratio of 3.0 of the finite sand stratum underlain by the rigid concrete base indicates a significant reduction in damping ratio of the foundation-soil system for both the cases.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권1호
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• pp.49-58
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• 2019

The effect of microstructure on the permeability of two saturated marine clays was studied through a series of falling head permeability tests and mercury intrusion porosimetry (MIP) tests. The key findings from this experimental study include the following results: (1) The permeability of undisturbed specimens is larger than that of reconstituted specimens at the same void ratio due to different soil fabrics, i.e., the pore size distributions (PSDs), even though they have the similar variation law in the permeability versus void ratio. (2) Different permeabilities of undisturbed and reconstituted specimens at the same void ratio are mainly caused by the difference in void ratio of macro-pores based on the MIP test results. (3) A high relevant relation between $C_k$ ($C_k$ is the permeability change index) and $e*_{10}$, can be found by normalizing the measured data both on undisturbed or reconstituted specimens. Hence, the reference void ratio $e*_{10}$, can be used as a reasonable parameter to identify the effect of soil fabric on the permeability of saturated soft clays.

• Coupled systems mechanics
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• 제2권4호
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• pp.375-387
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• 2013

Soils consist of an assemblage of particles with different sizes and shapes which form a skeleton whose voids are filled with water and air. Hence, soil behaviour must be analyzed by incorporating the effects of the transient flow of the pore-fluid through the voids, and therefore requires a two-phase continuum formulation for saturated porous media. The present paper presents briefly the Biot's basic theory of dynamics of saturated porous media with u-P formulation to determine the responses of pore fluid and soil skeleton during cyclic loading. Kelvin elements are attached to transmitting boundary. The Pastor-Zienkiewicz-Chan model has been used to describe the inelastic behavior of soils under isotropic cyclic loadings. Newmark-Beta method is employed to discretize the time domain. The response of fluid-saturated porous media which are subjected to time dependent loads has been simulated numerically to predict the liquefaction potential of a semi-infinite saturated sandy layer using finite-infinite elements. A settlement of 17.1 cm is observed at top surface. It is also noticed that liquefaction occurs at shallow depth. The mathematical advantage of the coupled finite element analysis is that the excess pore pressure and displacement can be evaluated simultaneously without using any empirical relationship.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.259-267
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• 2006

수리 전도도는 수리구배에 대한 플럭스의 비율을 나타내며, 포화된 토양에서의 물의 이동이 포화수리전도도이고 불포화된 토양에서의 이동이 불포화수리전도도이다. 일반적인 밭 상태에서의 토양수분 조건은 불포화수리전도도로 표시하는 것이 적절하나 그 상태를 표현하기가 쉽지 않다. 토양의 불포화 상태를 나타내는데 가장 많이 쓰이고 있는 VGM(van Genuchten Mualem) 모형은 토양수분 포텐셜과 수분함량의 함수로 구성된 모형이며 몇 가지 매개변수가 필요하다. VGM 모형의 매개변수를 얻기 위해 본 연구에서는 VGM 모형의 매개변수를 계산해주는 프로그램인 Rosetta를 사용하였다. Rosetta 모형은 신경그물 얼개(neural network)를 이용하여 토양의 물리적 자료들인 토성이나 모래, 미사, 점토 함량 또는 용적밀도나 33 kPa, 1500 kPa에서의 토양수분 함량 자료를 가지고 VGM의 매개변수인 Ko(effedive saturated hydraulic conductivity), ${\theta}r$(residual soil water content), ${\theta}s$(saturated soil water content), L, n, m(=1-1/n)을 예측하는 모형으로 미국 농무성(USDA-ARS)에서 개발한 프로그램이다. Rosetta를 이용하여 10kPa에서의 불포화수리전도도를 예측하였다. 또한 Gardner와 Wooding의 모형을 기반으로 하여 만들어진 장력침투계의 포화수리전도도 값을 Gardner식에 적용하여 1, 3, 5, 7 kPa에서의 불포화수리전도도 값을 17개 토양통을 대상으로 하여 구했다. 토양수분 potential이 3 kPa에서는 물의 이동이 거의 없는 토양들이 있었는데 반해 남계통을 비롯한 학곡통, 회곡통, 백산통, 상주통, 석천통, 예산통 등 7개의 토양은 3 kPa에서도 약간의 물의 이동이 있었다. 또한, 1 kPa에서 물의 이동은 삼각통에서 $40.8{\times}10^{-5}cm{\cdot}sec^{-1}$로 이동 속도가 가장 컸으며 그 뒤로 예산통, 화봉통, 학곡통, 백산통 등이 토양에서 빠른 속도로 이동하였다. 가천통이나 석천통 및 우곡통은 1 kPa에서의 이동 속도가 아주 느린 토양으로 판단되었다. PTF와 VG모형에 의해 얻어진 10 kPa에서의 수분함량 예측 값을 VGM 모형에 적용해 불포화수리전도도를 구했을 때, VG모형에 의한 예측 값은 존재하는 반면 PTF에 의한 값은 결측 값이 존재해 그 적용에 한계가 있었다. 그리고 1 kPa에서 불포화 수리전도도를 VGM 모형으로 예측한 값과 측정된 값을 Gardner 모형으로 해석한 값을 비교했을 때 자갈이 없는 토양에서는 일정한 경향(exponential 함수)이 존재한 반면, 자갈이 있는 토양에서는 경향을 발견할 수가 없었다. 이상의 결과로 불포화 수리전도도 특성평가에 대한 VGM 모형의 적용성을 살펴보았을 때는 우리나라와 같이 경사지가 많고 토심이 깊지 않으면서 자갈함량이 많은 토양에서는 한계가 있을 것으로 판단되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권6호
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• pp.533-542
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• 2019

Geosynthetic reinforced soil method in coarse-grained soils has been widely used in last decades. Two effective factors on soil-geosynthetic interaction are confining stresses and loading rate in clay. In terms of methodology, one pull-out test with four different strain rates, namely 0.75, 1.25, 1.75 and 2.25 mm/min, and three different normal stresses equal to 20, 50, and 80 kg have been performed on specimens with dimensions of 30×30×17 cm in the saturated, consolidated condition. The obtained results have demonstrated that activation of geosynthetic strength at contact surface depends on the applied stress. In addition, the increase in normal stress would increase the shear strength at contact surface between clay and geogrid. Moreover, it is concluded that the strain rate increment would increase the shear strength.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.47-53
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• 2017

지반 굴착에 따른 주변 지반의 함몰 문제를 예측하고 평가하기 위해서는 지반함몰 위험인자의 정확한 탐사가 필요하다. 이 연구에서는 지반굴착현장 주변의 거동 분석을 통하여 지반이완영역 분포를 분석하고 여러 가지 조건에서 GPR 탐사를 시뮬레이션 한 결과, 함수율에 따라 다소 차이는 있으나 불포화 지반에서는 지층의 분포 및 이완영역 분포를 확인할 수 있었으며, 포화 지반에서는 GPR 탐사의 어려움이 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.27-34
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• 2022

지반내 물의 흐름은 입자 사이의 공극 분포에 의존하므로 입자의 크기를 이용한 수리학적 물성치의 예측은 정확도가 낮다. 본 논문은 Silveria의 방법을 이용하여 입도분포곡선으로부터 수축 공극크기분포를 산정하고, 포화-불포화 수리학적 물성치를 산정하는 방법을 제시하였다. 입도분포가 양호한 흙은 단봉의 공극크기분포를 보이고, 입도분포가 불량한 흙은 쌍봉의 공극크기분포를 보였다. 공극크기분포를 이용한 이론적 포화투수계수 모델식 중에서 Marshall 모델이 실내실험결과와 가장 부합되었다. 불포화토 수리해석에 필요한 함수특성곡선과 불포화투수계수에 대한 모델식을 공극크기분포를 이용하여 제안하였다. 개발된 모델식을 다양한 흙에 적용하여 수리학적 물성치의 예측에 적합한 모델을 선정하는 지속적인 연구가 필요하다.