• 한국지반공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.5-12
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• 2010

본 연구에서는 지진후의 침하에 미치는 반복 전단방향의 영향을 명확히 하기 위해， 일본의 표준사인 Toyoura sand와 천연모래인 Genkai sand 및 고로수쇄슬래그(GBFS)에 대해서 다축(다방향) 전단실험을 수행하였다. 공시체는 높이 75mm, 직경 20mm이다. 일련의 실험에서, 변형률 반복 재하회수 n=5, 20, 30, 100, 200회로 변화시켜 행하였으며, 전단변형률 진폭은 0.1%에서 1.0%까지 변화시켰다. 각 공시체의 상대밀도는 50, 60, 70%를 대상으로 하였다. Toyoura sand와 고로수쇄슬래그에 대한 실험결과로부터, 반복전단후의 침하는 상대밀도가 작을수록 크게 되며, 전단변형률 진폭의 증가와 더불어 크게 나타났다. 반복전단 방향의 차이에 따른 영향이 감소한 후에 Toyoura sand의 전단후의 침하는 일정치에 수렴하지만, 고로수쇄슬래그는 반복전단회수의 증가와 더불어 증가되었다. 또한, 반복전단후의 침하는 Kaolinite > Toyoura sand > Genkai sand > GBFS의 순으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권2호
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• pp.197-208
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• 2023

Rate-dependent mechanical response of sand, subjected to loading of medium to high strain rate range, is of interest for several civilian and military applications. Such rate-dependent response can vary significantly based on the initial density state of the sand, applied confining pressure, considered strain rate range, drainage condition and sand morphology. A numerical study has been carried out employing a recently proposed visco-plastic constitutive model to explore the rate-dependent mechanical behaviour of Toyoura sand under drained triaxial loading condition. The model parameters have been calibrated using the experimental data on Toyoura sand available in published literature. Under strain rates higher than a reference strain rate, the simulation results are found to be in good agreement with the experimentally observed characteristic shearing behaviour of sand, which includes increased shear strength, pronounced post-peak softening and suppressed compression. The rate-dependent response, subjected to intermediate strain rate range, has further been assessed in terms of enhancement of peak shear strength and peak friction angle over varying initial density and confining pressure. The simulation results indicate that the rate-induced strength increase is highest for the dense state and such strength enhancements remain nearly independent of the applied confinement level.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권3호
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• pp.207-219
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• 2021

Several additives are used to enhance the geotechnical properties (e.g., shear wave velocity, shear modulus) of soils to provide sustainable, economical and eco-friendly solutions in geotechnical and geo-environmental engineering. In this study, piezoelectric ring actuators are used to measure the shear wave velocity of unreinforced, fiber, cemented, and fiber reinforced cemented Toyoura sand. One dimensional oedometer tests are performed on medium dense specimens of Toyoura sand-cement-fiber-silica flour mixtures with different percentages of silica flour (0-42%), fiber and cement (e.g., 0-3%) additives. The experimental results indicate that behavior of the mixtures is significantly affected by the concentration of silica flour, fiber and cement additives. Results show that with the addition of 1-3% of PVA fibers, the shear wave velocity increases by only 1-3%. However, the addition of 1-4% of cement increases the shear wave velocity by 8-35%. 10.5-21% increase of silica flour reduces the shear wave velocity by 2-5% but adding 28-42% silica flour significantly reduces the shear wave velocity by 12-31%. In addition, the combined effect of cement and fibers was also found and with only 2% cement and 1% fiber, the shear wave velocity increase was found to be approximately 24% and with only 3% cement and 3% fibers this increased to 35%. The results from this study for the normalized shear modulus and normalized mean effective stress agree well with previous findings on pure Toyoura sand, Toyoura silty sand, fiber reinforced, fiber reinforced cemented Toyoura sand. Any variations are likely due to the difference in stress history (i.e., isotropic versus anisotropic consolidation) and the measurement method. In addition, these small discrepancies could be attributed to several other factors. The potential factors include the difference in specimen sizes, test devices, methods of analysis for the measurement of arrival time, the use of an appropriate Ko to convert the vertical stresses into mean effective stress, and sample preparation techniques. Lastly, it was investigated that there is a robust inverse relationship between α factor and 𝞫₀ exponent. It was found that less compressible soils exhibit higher 𝜶 factors and lower 𝞫₀ exponents.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권1호
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• pp.67-73
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• 2022

In this study, the fiber orientation distribution (FOD) is investigated using both micro-CT (computerized tomography) and image analysis of physically cut specimens prepared from Polyvinyl Alcohol (PVA) fiber reinforced cemented Toyoura sand. The micro-CT images of the fiber reinforced cemented sand specimens were visualized in horizontal and vertical sections. Scans were obtained using a frame rate of two frames and an exposure time of 500 milliseconds. The number of images was set to optimize and typically resulted in approximately 3000 images. Then, the angles of the fibers for horizontal sections and in vertical section were calculated using the VGStudio MAX software. The number of fibers intersecting horizontal and vertical sections are counted using these images. A similar approach was used for physically cut specimens. The variation of results of fiber orientation between micro-CT scans and visual count were approximately 4-8%. The micro-CT scans were able to precisely investigate the fiber orientation distribution of fibers in these samples. The results show that 85-90% of the PVA fibers are oriented between ±30° of horizontal, and approximately 95% of fibers have an orientation that lies within ±45° of the horizontal plane. Finally, a comparison of experimental results with the generalized fiber orientation distribution function 𝜌(θ) is presented for isotropic and anisotropic distribution in fiber reinforced cemented Toyoura sand specimens. Experimentally, it can be seen that the average ratio of the number of fibers intersecting the finite area on a vertical plane to number of fibers intersecting the finite area on a horizontal plane (N^V_tot/N^H_tot) cut through a sample varies from 2.08 to 2.12 (an average ratio of 2.10 is obtained in this study). Based up on the analytical predictions, it can be seen that the average N^V_tot/N^H_tot ratio varies from 2.13 to 2.17 for varying n values (an average ratio of 2.15).

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1212-1217
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• 2008

In this study, in order to clarify the effect of the direction of cyclic shear on the post-earthquake settlement the multi-directional shear tests were carried out for Toyoura Japan standard sand, Genkai natural sand and the Granulated Blast Furnace Slag (GBFS). In a series of tests, number of strain cycles was changed as n=5-200 and the shear strain amplitude varied from 0.1% to 1.0%. The relative density was also changed as Dr=50, 60 and 70%. From the test results for Toyoura sand and GBFS, it is clarified that the post cyclic settlement is relatively large at the small relative density and becomes large with the shear strain amplitude. When the influence of the direction of cyclic shear is decreases, the post cyclic settlement strain for Toyoura sand is converged to a constant value, but the GBFS is increased with the number of strain cycles.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.27-36
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• 2010

사질토의 상태정수를 현장시험으로부터 추정하기 위해 실내 챔버에 조성된 부산사에 대해 딜라토미터 시험을 수행하였다. 시험결과, 수평증폭계수($K_D/K_0$)와 상태정수($\Psi$)의 관계는 반대수축상에서 선형관계를 보였으나, 응력이력에 의한 잔류수평응력의 영향으로 과압밀 시료가 정규압밀 시료에 비하여 동일한 상태정수에서 수평증폭계수의 값이 작게 평가되었다. 유효응력으로 정규화된 딜라토미터 계수($E_D/\sigma_m'$)와 상태정수의 관계는 반대수축상에서 선형관계를 만족하였으며, 다소의 분산은 있으나 응력이력에 관계없이 하나의 관계식으로 표현 기능하였다. 다만 응력수준의 영향으로 과압밀 상태보다 정규압밀 상태의 분산이 약간 크게 발생되었으며 구속압이 증가할수록 관계곡선이 하향 이동하는 경향이 나타났다. 기존에 연구된 Ticino sand 및 Toyoura sand와 비교한 결과, $K_D/K_0-\Psi$ 관계는 혼재되어 분포하였으나, $E_D/\sigma_m'-\Psi$ 관계는 시료 압축성의 영향으로 Toyoura sand가 Ticino snad 및 부산사의 상부에 위치하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권1호
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• pp.27-46
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• 1994

본 연구는 미소 변형률범위($10^{-5}$이하)에서 파괴상태까지의 변형률을 정밀하게, 그리고 연속적 으로 구하기 위해 필요한 미소 변위 측정시스템을 보고하고,이 측정 시스템을 이용하여 평면 변 형률 상태에서의 모래의 미소거동을 자세히 연구하였다. 그 결과, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 전단변형률 $10^{-5}$이하의 극히 미소한 변형률 수준에서 파괴상태까지 성립하였다. 그러나, R=K.D에서 K값은모래의 종류에 따라달랐다. 또, 과압밀비가 탄성영역상태에서의 포아송비(${\nu}_{psc}^e$) 및 Rowe의 응력-다이러턴시 관계에 미치는 영향 은 거의 없다는 것을 알았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.119-127
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• 2006

고로 수쇄슬래그는 선철의 제철과정에서 생산되는 부산물로서 자연 해성모래와 유사한 입자형상을 가지고 경량이며 큰 전단강도와 투수성을 나타낸다. 특히, 고로 수쇄슬래그는 시간경과와 더불어 경화하는 잠재수경성을 가진다. 따라서 고로 수쇄슬래그가 안벽이나 옹벽의 뒷채움 재료로 사용 되어졌을 때, 경화에 의한 전단강도의 증가로 토압감소가 기대되며, 결과적으로 항만구조물의 건설비용이 감소하게 된다. 본 연구에서는 모형토조를 이용하여 고로 수쇄슬래그와 Toyoura sand에 대해 토압, 벽 마찰력, 가동벽체 표면에서의 토압분포를 측정하는 모형실험을 실시하였다. 실험에서 상대밀도는 25%, 55% 및 70%로 설정하였으며 벽체는 저점을 중심으로 주동 및 수동토압측으로 회전시켰다. 벽체 상부에서의 최대 수평변위는 ${\pm}2mm$로 설정하였다. 모형실험 결과, 고로 수쇄슬래그에서 얻어진 주동토압이 Toyoura sand보다 작음을 알았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.543-552
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• 1994

본 연구는 공중낙하법으로 만든 공기건조 상태의 일본의 표준사인 풍포사(豊浦砂)(Toyoura sand)와 영국의 표준사인 Silver Leighton Buzzard sand 공시체를 배수상태에서 평면 변형율 압축시험을 실시하여, 구속압이 모래의 변형 강도특성에 미치는 영향을 조사하였다. 축방향 변위와 수평방향의 변위는 변형율수준(strain level) $10^{-6}$에서 파괴상태까지를 연속적으로 구할 수 있는 장치를 사용하여 정도 높게 측정함으로써 미소변형에서 파괴상태까지의 응력 변형율 특성을 상세히 연구하였다. 그 결과, 극저구속압에서는 구속압이 작아져도 내부마찰각 ${\sigma}^{\prime}{_{max}}=arcsin\{({\sigma}{_1}^{\prime}-{\sigma}{_3}^{\prime})/({\sigma}{_1}^{\prime}+{\sigma}{_3}^{\prime})\}_{max}$가 급격히 크게 되지는 않아, Bolton의 경험식을 사용할 시는 어느 정도 구속압이 클 때만 적용 가능하다는 것을 알았다. 또, 모래의 강성률은 근사적으로 구속압의 m승에 비례하는데(G or $E{\propto}{\sigma}{_3}^{{\prime}m}$), 이때 m은 변형율수준 $10^{-4}$이하에서는 약 0.4 정도이고 변형율=$10^{-1}$에서는 $m{\fallingdotseq}0.9$ 정도이었다. 이러한 경향은 모래의 종류, 혹은 시험종류에 따라 거의 변화하지 않음을 알았다. 이것은 구속압이 작을수록 강성률의 변형율수준 의존성, 응력수준 의존성이 크게 되는 것과 대응한다. 끝으로, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 미소 변형율수준($10^{-4}$ 이하)에서 파괴까지 거의 직선적으로 성립하고, 구속압의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권9호
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• pp.5-20
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• 2020

2017년 발생한 포항지진에서는 계기지진 이래 처음으로 액상화 현상이 목격되었다. 본 연구에서는 액상화 현상이 목격된 포항시 (1) 송림공원, (2) 흥해읍 망천리, (3) 흥안리를 대상으로 다양한 지반조사 및 실내실험을 수행하였다. 액상화 발생위치의 동적특성을 파악하기 위해 지반조사 항목으로는 표준관입시험(SPT), 콘관입시험(CPT), 표면파탐사(MASW), 밀도검층, 다운홀테스트, 전기비저항탐사를 수행하였고, 현장에서 채취한 시료를 바탕으로 진동삼축압축 시험기를 통해 액상화실험을 수행하였다. 그 결과 세 곳 모두 지하수위가 높고 얕은 심도에 연약한 모래층이 존재하며, 송림공원에서 채취한 모래는 주문진 표준사, Toyoura 모래, Ottawa 모래에 비해 액상화 저항강도가 작은 것을 확인하였다.