• Geomechanics and Engineering
• /
• 제30권4호
• /
• pp.373-382
• /
• 2022

Unsaturated soil at high suctions is widespread. Many civil engineering projects are related to the hydro-mechanical behavior of unsaturated soils at high suctions, particularly in arid and semiarid areas. To investigate water retention behaviors of nine clayey soils (one is classified as fat clay and the others are classified as lean clay according to the unified soil classification system), the high suction (3.29-286.7 MPa) was imposed on the specimens at zero net stress by the vapor equilibrium technique. In this paper, the effect of void ratio on the water retention behavior at high suction was discussed in detail. Validation data showed that soil types, i.e., different mineralogical compositions, are critical in the soil water retention behavior at a high suction range. Second, the hysteresis behavior at a high suction range is mainly related to the clay content and the specific surface area. And the mechanism of water retention and hysteresis behavior at high suctions was discussed. Moreover, the maximum suction is not a unique value, and it is crucial to determine the maximum suction value accurately, especially for the shear strength prediction at high suctions. If the soil consists of hydrophilic minerals such as montmorillonite and illite, the maximum suction will be lower than 10⁶ kPa. Finally, using the area of hysteresis to quantify the degree of hysteresis at a high suction range is proposed. There was a good correlation between the area of hydraulic hysteresis and the specific surface area.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제28권6호
• /
• pp.547-557
• /
• 2022

Dune sands are poorly graded collapsible soils lacking fines. This experimental study explored the technical feasibility of sustainable invigoration of fine waste materials to improve the geotechnical properties of dune sand. The fine waste considered in this study is fine marble waste. The fine waste powder was mixed with dune sand at different contents (5, 10,15, 20, 25, 50%), where the gradation, void ratio, compaction, and shear strength characteristics were assessed for each fine marble waste -dune sand blend. The geotechnical properties of the dune sand-fine marble waste mix delineated in this study reveal the enhancement in compaction and gradation characteristics of dune sand. According to the results, the binary mixture of dune sand with 20% of fine marble waste gives the highest maximum dry density and results in shear strength improvement. In addition, a numerical study is conducted for the practical application of the binary mix in the field and tested for an isolated shallow foundation. The elemental analysis of the fine marble waste confirms that the material is non-contaminated and can be employed for engineering applications. Furthermore, the numerical study elucidated that the shallow surface replacement of the site with the dune sand mixed with 20% fine marble waste gives optimal performance in terms of stress generation and settlement behavior of an isolated footing. For a sustainable mechanical performance of the fine marble waste mixed sand, an optimum dose of 20% fine marble waste is recommended, and some correlations are proposed. Thus, for improving dune sand's geotechnical characteristics, the addition of fine marble waste to the dune sand is an environment-friendly solution.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권10호
• /
• pp.45-55
• /
• 2008

현장실험의 경우 규모에 따라 시간이나 비용 등의 측면에서 많은 제약과 어려움이 따르지만, 실내모형실험은 현장 실험에 비해 매개변수에 따라 다양한 실험을 실시할 수 있다. 본 연구에서는 축소된 모형을 사용하여 경제적으로 현장 원형구조물의 지반공학적 거동을 재현하기 위하여 인위적으로 원심력을 가하여 현장의 응력상태를 재현시킬 수 있는 원심모형실험기법을 실시하여 준설지반의 압밀거동을 예측하고 분석하는데 이용하였다. 자중압밀단계의 간극비-유효응력-투수계수의 관계를 유추하기 위하여 저응력 침투압밀 시험을 실시한 결과를 Curve fitting 결과 누승함수 형태의 구성관계를 얻을 수 있었다. 구성관계식을 이용하여 대표단면을 프로그램으로 수치해석 한 결과 최종침하량은 원심모형 실험에 의한 자중압밀 실험결과와 유사한 경향의 결과를 보이고 있었으나 원심모형실험 결과보다 다소 작게 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권10호
• /
• pp.39-47
• /
• 2010

본 논문에서는 분석영역 내 압축지수 분포특성이 압밀침하량의 공간적 분포에 미치는 영향을 알아보기 위해, 압축지수의 분포특성을 고려한 압밀침하 추정방법을 제시하고 추정방법에 따른 압밀침하량 추정 결과를 비교해 보았다. 지반이 불균질한 경우에는 간극비를 이차변수로 이용한 정규공동크리깅이 신뢰할 수 있는 앙축지수 추정결과를 제공하는 것으로 관찰되었으며 이는 감소된 smoothing effect로 인한 것이다. 압축지수와 간극비의 공간적 분포를 고려하는 경우(Case-l)와 모든 지반물성치의 평균값을 쓰는 경우(Case-2) 두 방법은 압밀침하량의 공간적 분포를 상당히 다르게 평가하며, Case-1이 Case-2에 비해 거리에 따른 압밀침하량의 변화가 상대적으로 큰 것으로 나타났다. Case-1의 경우 압밀침하의 공간적 분포는 압밀층 두께뿐만 아니라 압축지수의 분포에도 영향을 받는 반면 Case-2의 경우 압밀층의 두께 분포에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Computers and Concrete
• /
• 제31권5호
• /
• pp.433-442
• /
• 2023

This study presents the visually observed behavior of fibers embedded in concrete samples that were subjected to a flexural bending test. Three types of fibers such as macro polypropylene, macro polyethylene, and the hybrid of steel and polyvinyl alcohol were mixed with cement by a designated mix ratio to prepare a total of nine specimens of each. The bending test was conducted by following ASTM C1609 with a net deflection of 2, 4, and 7 mm. The X-ray computed tomography (XCT) was carried out for 7 mm-deflection specimens. The original XCT images were post-processed to denoise the beam-hardening effect. Then, fiber, crack, and void were semi-manually segmented. The hybrid specimen showed the highest toughness compared to the other two types. Debonding based on 2D XCT sliced images was commonly observed for all three groups. The cement matrix near the crack surface often involved partially localized breakage in conjunction with debonding. The pullout was predominant for steel fibers that were partially slipped toward the crack. Crack bridging and rupture were not found presumably due to the image resolution and the level of energy dissipation for poly-fibers, while the XCT imaging was advantageous in evaluating the distribution and behavior of various fibers upon bending for fiber-reinforced concrete beam elements.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2C호
• /
• pp.59-69
• /
• 2009

본 연구에서는 화강암, 편마암 등 결정질암 지역에서의 급경사지재해 발생지역 및 미발생지역에 대한 현장조사자료 및 토질시험자료를 토대로 의사결정나무모형을 이용한 급경사지재해 예측모델을 개발하였다. 선정된 급경사지재해 예측모델의 분리기준은 최상위부터 사면경사, 투수계수 및 간극비로 선정되었다. 그리고 이를 토대로 GIS기법을 이용한 국가 주요시설물 주변 급경사지 재해 예측프로그램 SHAPP ver 1.0을 개발하였다. 개발된 예측모델 및 예측프로그램을 검증하기 위하여 강릉시 주문진읍 일대의 현장조사결과와 대상현장에 대한 예측결과를 비교 검토하였다. 검토결과 실제 급경사지 재해가 발생된 구간과 급경사지재해 예측구간이 유사하게 일치하고 있는 것으로 나타났다. 추후 지속적인 연구를 통하여 급경사지재해 예측 결과에 대한 정확도를 높이고, 이를 실용화하여 범용적으로 사용이 가능하도록 할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권2C호
• /
• pp.81-88
• /
• 2006

연약지반의 설계정수로 사용되는 비배수전단강도 및 선행압밀하중의 예측을 위해 전국적으로 산재해 있는 6개의 연약지반 대상구역의 실험결과를 이용하여 역전파학습알고리즘을 통해 학습 및 예측을 실시하였다. 실험결과치와 신경망학습의 결과치는 상관계수 0.9이상의 값을 나타냄으로서 높은 상관성를 나타내었으며 자연함수비, 간극비, 비중, 세립토의 함유율은 상관성을 높이는데 상당한 기여를 하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 연약지반개량공법설계시 충분한 양질의 자료만 확보할 수 있다면 다양한 지반의 물성치를 인공신경망을 통해 효율적으로 예측할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2C호
• /
• pp.51-58
• /
• 2009

본 연구에서는 챔버에 조성된 미고결, 고결모래에 대한 벤더엘리먼트 시험으로부터 사질토 미소변형 전단탄성계수인 $G_{max}$를 평가하였다. 시험결과, 본 연구에서 사용된 파쇄모래의 $G_{max}$는 기존의 연구에 사용된 자연상태 모래의 $G_{max}$보다 35~50% 작게 평가되었으나, 고결모래의 $G_{max}$는 이전 연구 결과보다 크게 평가되었다. 모래의 $G_{max}$는 고결유발제로 사용된 석고의 함유율에 가장 큰 영향을 받았으며, 석고함유율에 따라 지수적으로 증가하였다. 상대밀도의 증가는 미고결 모래보다 고결모래의 $G_{max}$ 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 관찰되었으며, 유효연직응력의 증가는 고결모래의 $G_{max}$보다 미고결 모래의 $G_{max}$ 증가에 더 큰 영향을 미쳤다. 이와 같은 영향요인 분석을 바탕으로 고결모래의 $G_{max}$를 간극비, 유효연직구속압 뿐만 아니라 석고함유율에 따른 함수로 표현하였다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제89권2호
• /
• pp.275-284
• /
• 2000

본 연구는 집중호우로 인하여 임도사면의 붕괴가 발생된 변성암지역 및 화성암지역의 임도를 대상으로 성토사면의 토질역학적 특성파악과 사면안정해석을 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1) 통일분류법에 의한 임도성토사면의 토질의 분류는 화성암과 변성암지역 모두 토사사면은 SW, 풍화암사면은 SP, 연암사면은 GP로 나타났으나, 호박돌 섞인 토사사면에서는 화성암지역은 SP, 변성암지역은 GW로 나다났다. 2) 화성암지역의 성토사면 흙의 건조말도는 $1.34g/cm^2{\sim}1.59g/cm^2$, 비중은 2.57~2.61, 간극비는 0.66~0.93으로 나타났고, 변성암지역의 흙의 건조밀도는 $1.35g/cm^2{\sim}1.51g/cm^2$, 비중은 2.67~2.77, 간극비는 O.78~1.01로 나타났다. 3) 흙의 강도정수인 내부마찰각과 점착력의 시험결과, 화성암지역에서의 내부마찰각은 $29.51^{\circ}{\sim}41.82^{\circ}$ 점착력은 $0.03kg/cm^2{\sim}0.38kg/cm^2$, 변성암지역에서의 내부마찰각은 $21.43^{\circ}{\sim}41.43^{\circ}$, 점착력은 $0.05kg/cm^2{\sim}0.44kg/cm^2$로 나타났다. 4) 사면안정해석을 실시한 결과 안전율은 전체적으로 화성암지역의 경우에는 풍화암사면, 변성암지역의 경우에는 토사사면과 풍화암사면이 1 이하로 붕괴발생위험이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.407-413
• /
• 2017

본 연구는 콘크리트 보수재료로서의 MgO계 세라믹(Magnesia Phosphate Cement: MPC) 모르타르의 기초물성 평가를 위한 것이다. 이를 위해 응결시간, 압축강도, 부착강도를 측정하였으며 수화물의 측정을 위해 X-ray 회절분석을 실시하였다. 시편은 중질 마그네시아(dead burnt magnesia)를 바인더로 사용하였으며 활성제로 칼륨계 인산염을 사용하였고, 응결시간을 지연 시키기 위해 Borax를 지연제로 사용하였다. 또한, 이온침투저항성 평가를 위해 공극구조와 촉진염화물침투시험을 실시하였다. 그 결과 MPC 모르타르의 응결시간은 M/P 비에 따라 16~21분 사이로 빠르게 경화하였으며 지연제인 Borax는 MPC의 응결시간을 68분까지 늦추는 데 도움이 되었다. MPC 모르타르의 압축 강도는 12시간 재령에서 M/P 비에 따라 11.0~30.0 MPa 범위로 발현되었고 특히 M/P 비가 4인 MPC의 압축 강도는 12시간 이내에 30 MPa 정도의 강도를 발현하였다. MPC의 인장 부착강도와 휨 부착강도는 OPC 모르타르에 비해 각각 19 MPa와 17 MPa로 더 높게 측정되었으며 MPC 모르타르의 총 공극량은 OPC 모르타르에 비해 적게 측정되었고 촉진염화물침투시험에서도 MPC 모르타르를 통과한 총 전하가 OPC 모르타르보다 적었으며 이는 공극량과 공극분포로 설명 할 수 있다.