• Geomechanics and Engineering
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• 제25권3호
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• pp.195-205
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• 2021

Time effect on the deformation and strength characteristics of geogrid reinforced sand retaining wall has become an important issue in geotechnical and transportation engineering. Three physical model tests on geogrid reinforced sand retaining walls performed under various loading conditions were simulated to study their rate-dependent behaviors, using the presented nonlinear finite element method (FEM) analysis procedure. This FEM was based on the dynamic relaxation method and return mapping scheme, in which the combined effects of the rate-dependent behaviors of both the backfill soil and the geosynthetic reinforcement have been included. The rate-dependent behaviors of sands and geogrids should be attributed to the viscous property of materials, which can be described by the unified three-component elasto-viscoplastic constitutive model. By comparing the FEM simulations and the test results, it can be found that the present FEM was able to be successfully extended to the boundary value problems of geosynthetic reinforced soil retaining walls. The deformation and strength characteristics of the geogrid reinforced sand retaining walls can be well reproduced. Loading rate effect, the trends of jump in footing pressure upon the step-changes in the loading rate, occurred not only on sands and geogrids but also on geogrid reinforced sands retaining walls. The lateral earth pressure distributions against the back of retaining wall, the local tensile force in the geogrid arranged in the retaining wall and the local stresses beneath the footing under various loading conditions can also be predicted well in the FEM simulations.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.69-78
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• 2022

지오튜브 공법은 해안지역 해안선 침식방지와 준설토 매립 호안사면의 뒤채움 필터석 대체용으로도 널리 활용되고 있다. 본 연구는 지오텍스타일에 의해 보강되어 제작된 공시체를 현장 상태를 고려하여 등방 구속압력 10kPa, 50kPa, 100kPa 이하로 최소화하여 연직응력 재하 시 변형 거동을 파악하였다. 시험결과 공시체의 연직 변형율 7%까지는 구속압(≤100kPa)에 관계없이 지오텍스타일 조직의 이완에 따른 인장력이 발휘되는 초기 Strain Hardening 영향으로 응력-변위 거동은 동일하였다. 변형율 7%이상부터는 구속압력이 작은 공시체는 재하 시 변형이 커서 보강 지오텍스타일의 인장 저항력을 증가시키므로 Strain Hardening에 의해 파괴 시 축차응력은 상대적으로 증가하였다. 파괴 후는 급격하게 Strain Softening에 의해 취성파괴형태를 나타내면서 저하되었다. 이는 일반적인 삼축압축시험에서 셀 압이 증가되면서 전단응력도 크게 증가되는 현상과 다르다. 지오텍스타일 등방구속시험에서는 지오텍스타일의 인장변위가 일차적으로 영향을 받기 때문에 탄성계수를 급격하게 증가시키는 탄성 거동을 나타내고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제24권6호
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• pp.405-417
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• 2014

고준위폐기물처분장에서 갭채움재는 완충재와 뒷채움재의 성능을 좌우하는 중요한 공학적방벽의 구성요소이다. 본 논문에서는 갭채움재에 대한 해외 기술현황을 조사하고, 이를 통하여 갭채움재의 개념, 제조기술, 성형특성, 설치기술에 대한 연구결과들을 정리하였다. 갭채움재 개념은 처분방식과 처분개념에 따라서 나라마다 약간씩 차이가 있었다. 갭채움재 물질로는 대부분 벤토나이트를 사용하였고, 충전제로 점토를 사용하였다. 갭채움재는 펠렛, 과립상, 또는 펠렛-과립상 혼합물의 형태로 사용되었다. 갭채움재 펠렛 제조에는 정압축, 롤러압축, 압출-컷팅 방법 등이 사용되었으며, 이 중, 실험과 실제 현장에서의 펠렛 소요량을 감안하여 많은 나라들이 롤러압축방법과 압출-컷팅방법에 대한 기술 확보에 집중하였다. 펠렛 성형특성 실험결과, 펠렛의 건조밀도와 건전성은 수분함량, 구성물질, 제조방법, 펠렛 크기에 민감하였고, 제작 시 압축하중에는 상대적으로 덜 민감하였다. 갭채움재의 설치방법으로는 수직처분공 완충재 갭에서는 부어넣기(pouring) 방법, 붓고 다지기(pouring and tamping) 방법, 진동을 주며 부어넣기(pouring with vibration) 방법 등이 시도되었으며, 수평처분공 완충재와 처분터널의 뒷채움재 갭에서는 숏크리트 기술을 이용한 불어넣기(blowing by use of shotcrete technology) 방법과 오거를 이용한 정치 및 다지기(auger placement and compaction) 방법 등이 시도되었다. 그러나 이 방법들은 아직 기술적으로 초기단계에 있어 앞으로도 계속적인 연구가 이루어질 것으로 예상되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.25-34
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• 2016

현재 우리나라에서는 해저케이블 또는 해상구조물 기초부, 흙댐, 도로공사 등의 성토재료로 이용된 다짐풍화토에서 침식(Erosion)으로 인한 사면의 불안정성, 오래된 상 하수관이 누수되거나 파열되어 발생하는 도심지 싱크홀 등의 문제가 발생하고 있다. 이와 같이 건설재료로 많이 이용된 풍화토는 지하수 및 지표수 흐름이 발생할 때 다양한 입자 크기의 점토, 실트 및 세립의 모래들과 함께 침식되거나 세굴 되어 소규모 공동을 형성하며, 일단 침식이나 세굴이 발생되기 시작하면 점차 침식율이 증가하게 되어 급격한 파괴에 도달한다. 본 연구에서는 회전식 수리저항성능 실험기(RCT)를 이용하여 다양한 상대밀도와 선행압밀압력으로 압밀된 다짐화강풍화토의 수리저항성능을 평가하였다. 또한 회전으로 인하여 일정하게 세굴되지 않은 시료의 단면해석을 위해 영상처리기법을 도입하였다. 연구결과 침식으로 인하여 시료의 형상이 일정하지 않는 경우, 계산된 임계전단응력에 큰 오차가 발생되는 것으로 확인되었으며 제안된 영상처리기법으로 보정된 반지름을 이용할 경우보다 정확한 한계 및 임계전단응력 계산이 가능한 것으로 나타났다. 또한 상대밀도와 선행압밀압력이 증가할수록 한계전단응력은 증가하나 임계전단응력은 선행압밀하중 증가에 의한 효과는 크지 않은 것으로 나타났으며, 선행압밀압력에 의한 응력이력보다는 초기 상대밀도의 효과가 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.53-62
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• 2011

연직 차수벽 시공 시, 벤토나이트 슬러리는 토양층으로 여과되면서 차수벽의 측벽 표면에 필터케익 층을 형성하고 이렇게 형성된 필터케익은 차수벽의 자체 투수계수보다 매우 낮은 값을 갖는다. 본 연구에서는 수정 fluid loss 시험을 수행하여 다양한 작용압력 하에서 슬러리월 시공현장에서 주로 사용되는 세 가지 종류의 벤토나이트로 형성된 필터케익의 투수계수를 평가하였다. 수정 fluid loss 시험에서는 일반적인 연직 차수벽 시공 조건을 반영하기 위해 중량비 4, 6, 8% 농도의 벤토나이트 슬러리를 적용하였다. 벤토나이트 필터케익의 투수계수를 예측하기 위해 수정 fluid loss 시험 결과를 기존에 제안된 두 가지 방법을 이용하여 해석하였다. 본 연구결과로부터 평가된 세 가지 벤토나이트 필터케익의 투수계수는 $2.15{\times}10^{-11}m/s$와 $2.88{\times}10^{-10}m/s$ 범위로 이는 일반적인 연직차수벽 뒤채움재의 설계값 보다 10-1000배 가량 작음을 알 수 있다. 또한, 필터케익 내 응력분포와 필터케익의 두께가 각 조건에 대해 비교되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.177-189
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• 2004

되메움되는 공간의 형상은 현장의 여건에 따라 수직 및 대칭 경사 또는 비대칭 경사를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. Kellogg(1993)는 대칭적으로 경사진 되메움 공간에서의 응력은 수직한 조건에서의 응력과는 다른 경계 조건이므로 이를 고려한 되메움 토압 이론식과 수평응력비를 제안하였다. Kellogg(1993)는 경사진 벽면에서 발생되는 응력을 되메움 흙의 단순한 내부마찰각으로 가정하였다. 이에 문(1997)은 경사진 벽면에서의 응력의 상태는 벽면마찰과 주응력의 회전방향에 따라 달라질 것을 예상하여 되메움 공간이 비대칭으로 형성되는 경우, 기존의 Kellogg(1993) 이론식에 대한 수정 Kellogg 이론식을 제안한 바 있다. 본 연구에서는 비대칭한 되메움 공간의 수평응력을 문(1997)의 수정 Kellogg 이론식에 기존 Kellogg(1993)의 수평응력비를 적용한 경우와 비대칭인 좌, 우측의 되메움 경사를 고려한 평균 수평응력비를 적용한 경우에 대하여 실내모형 토조실험과 수치해석으로 비구 검토하였다. 결과에 의하면 수정된 Kellogg 이론식에 Kellogg(1993)의 대칭한 조건에서의 수평응력비를 비대칭한 조건에 적용시킬 경우 경사진 벽면에서의 수평응력은 실험, 수치해석 결과에 매우 유사한 양상을 보이고 있으나 보다 수직한 벽면에서의 수평응력은 그 크기가 실험, 수치해석의 결과와는 상이한 결과를 보였다. 한편 비대칭 경사면 좌, 우측의 평균수평응력비를 수정 Kellogg 이론식에 적용하였을 경우에는 보다 수직한 면에서의 수평응력은 실험 및 수치해석 결과와 매우 유사한 결과를 나타냈다. 이러한 결과는 되메움 공간이 비대칭 조건을 형성하는 경우에는 좌, 우측 벽면 경사에 대한 평균 수평응력비의 적용이 고려되어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.49-57
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• 2005

본 연구에서는 상재하중을 적용한 굴착모형실험을 통하여 상재하중 적용으로 인한 굴착단계별, 벽체강성 및 지반조건에 따른 토류벽체의 수평변위, 배면지반 지표침하, 토류벽체에 적용되는 토압변화 및 분포에 대하여 실험결과치, 이론치 및 현장자료 분석치와 상호비교, 분석하여 상재하중 적용에 의한 영향을 규명하였다. 그 결과 상재하중이 적용된 모형지반에서의 지표침하곡선 형태는 상재하중 미 적용시 지표침하 곡선형태의 정규확률 분포곡선과 달리 상재하중 중앙 부분이 최대 침하를 일으키는 포물선 형태의 침하를 보이고 있으며, 굴착단계별 상재하중 적용으로 인한 벽체최대수평변위는 최종굴착시에 0.8H(보:굴착깊이) 지점에서 벽체의 최대수평변위가 발생하였으며, 상재하중 적용에 따른 벽체변위량의 증가범위는 벽체상부로부터 하중이격거리에 2배의 깊이까지 증가범위를 보였다. 또한, 굴착단계별 지표면의 침하로 인한 기초판의 각 변위는 최종단계에서의 각 변위가 가장 크게 발생하였고, 벽체강성별로는 두께 4mm(유연계수 ${\rho}\;:480m^3/t$) 벽체가 두께 9mm(유연계수 ${\rho}\;: 40m^3/t$)보다 최대 3배 이상 발생하고 있어 벽체강성의 영향이 매우 큼을 알 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.45-56
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• 2021

지하공간의 활용이 활성화됨에 따라 지중구조물의 설치를 위해 깊은 굴착이 이루어지고 있으며, 굴착지반의 변형을 최소화하기 위해 흙막이벽체가 많이 활용되고 있다. 특히 도심지에서의 깊은 굴착이 진행함에 따라 벽체에 인접한 구조물의 피해가 발생하지 않도록 벽체 변형을 최소화하기 위한 방법들이 강구되어 왔으며, 이들 방법 중 하나가 버팀 선행하중 공법이다. 이 공법은 벽체의 버팀에 주동적으로 하중을 가해 벽체 변형을 억제하는 방법으로, 최근까지 이 공법에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 관련된 연구가 활발히 진행되었음에도 불구하고, 현재까지 선행하중에 대한 명확한 관리기준이 마련되어 있지 않다. 또한 굴착 깊이가 깊거나 배면지반의 상태에 따라 버팀의 작용력이 증가할 수 있으므로, 버팀에 가할 수 있는 선행하중의 크기가 감소할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구결과에서 제안하고 있는 선행하중의 크기(작용하중의 50%이상)를 버팀에 일률적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 벽체의 배면지반조건에 따른 H-빔 버팀보의 선행하중 적용범위를 평가하고자 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과, 연약한 지반조건이고 깊은 심도 굴착이 진행하는 경우 토압과 선행하중에 의한 버팀구조의 안정성에 문제가 발생할 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다. 그리고 선행하중의 적용범위는 버팀 작용하중의 5%~70%인 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권1호
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• pp.54-62
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• 1994

중저준위 방사성폐기물 처분장 되메움재 후보물질로 제안되고 있는 국산 천연점토와 분쇄암석의 혼합물의 수리특성을 조사하였다. 혼합물의 수분함량 변화에 따른 혼합물의 밀도 변화를 조사하여, 동일 압축력 하에서 최대밀도를 얻을 수 있는 최적수분함량을 찾고자 하였으며, 혼합물 중의 점토함량에 따른 수리전도도 변화를 조사하였다. 혼합물 중 점토함량이 감소할수록 얻어 지는 최대밀도가 증가하였으며, 최적수분함량도 보다 명확해졌으나, 혼합물의 밀도는 수분함량에 그다지 민감하지 않았다. 혼합물의 수리전도도는 점토 함량이 감소할수록 증가하여 건조밀도 1.2 Mg/㎥ 일 때 100% 점토인 경우의 3 $\times$ $10^{-12}$ m/s에서 25% 점토함량의 경우에는 7 $\times$ $10^{-10}$ m/s로 증가하였으나, 건조밀도가 1.5 Mg/㎥ 일 때에는 25% 점토함량의 경우에도 5 $\times$ $10^{-12}$ m/s 의 낮은 값을 유지하였다. 혼합물의 수리전도도 추장을 위한 유효점토건조밀도 개념이 제안되었으며. 이 개념은 다양한 건조밀도와 분쇄암석 함량을 가진 혼할물의 수리전도도를 잘 설명할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.21-31
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• 2017

식생토낭 공법은 토목섬유 콘테이너 공법의 일종으로 옹벽건설시 시공환경에 따른 영향을 최소화할 수 있으며, 자연친화적 공법이다. 본 연구에서는 식생토낭 보강토벽 시공방법을 식생토낭 비다짐 옹벽, 식생토낭 다짐 옹벽, 중력및 일반쌓기 혼용 옹벽, 게비온과 일반쌓기 혼용 옹벽 등 4가지 시공방법 대하여 계측기를 매설하고, 식생토낭 보강토벽의 거동특성을 평가하였다. 시공계측 결과, 식생토낭 일반쌓기 비다짐 구간에서의 변위가 게비온과 식생토낭 혼용구간 보다 최대 30%이상 발생하였다. 또한, 뒤채움부 무보강 2m이상 식생토낭 보강토벽은 변위에 대해 불안정한 것으로 평가되었다. 한편, 토압의 분포는 시공직후 모든 구간 Rankine 및 Coulomb의 주동토압 이내에 분포하는 것으로 나타났다. 그러나 집중강우 이후 일반쌓기 구간은 토압의 증가폭이 크게 나타났으며, 게비온과 일반쌓기 혼용구간이 일반쌓기 구간과 비교하여 보다 안정한 것으로 평가되었다.