• Geomechanics and Engineering
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• 제16권1호
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• pp.71-83
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• 2018

Compacted bentonites were chosen as the backfill material and buffer in high level nuclear waste disposal due to its high swelling pressure, high ion adsorption capacity and low permeability. It is essential to estimate the swelling pressure in design and considering the safety of the nuclear repositories. The swelling pressure model of expansive clay colloids was developed based on Gouy-Chapman diffuse double layer theory. However, the diffuse double layer model is effective in predicting low compaction dry density (low swelling pressure) for certain bentonites, and invalidation in simulating high compaction dry density (high swelling pressure). In this paper, the new relationship between nondimensional midplane potential function, u, and nondimensional distance function, Kd, were established based on the Gouy-Chapman theory by considering the variation of void ratio. The new developed model was constructed based on the published literature data of compacted Na-bentonite (MX80) and Ca-bentonite (FoCa) for sodium and calcium bentonite respectively. The proposed models were applied to re-compute swelling pressure of other compacted Na-bentonites (Kunigel-V1, Voclay, Neokunibond and GMZ) and Ca-bentonites (FEBEX, Bavaria bentonite, Bentonite S-2, Montigel bentonite) based on the reported experimental data. Results show that the predicted swelling pressure has a good agreement with the experimental swelling pressure in all cases.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.61-74
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• 2016

본 논문에서는 화강풍화대를 통과하는 슬러리 TBM 굴진 중 지표 침하 및 체적손실 산정에 관한 사례 연구를 수행하였다. 터널 천단 침하 계측 결과로부터 TBM 굴진 단계별 침하 발생 경향을 분석하였고, 횡방향 지표 침하 트라프로부터 굴진 중 체적손실 및 트라프 변수를 산정하였다. 또한, 체적손실 산정 모델을 이용하여 지반 특성과 굴진 중 측정된 기계데이터가 반영된 굴진 단계별 체적손실을 산정하였으며, 이를 실제 계측 결과와 비교 분석하였다. 슬러리 TBM의 경우 대부분의 지표침하는 쉴드 본체 통과 및 뒤채움 주입 이후 발생하는 것으로 나타났고 문헌에 보고된 총 체적손실 및 트라프 곡선 형태가 확인되었다. 실제 굴진 중 체적손실은 굴진 단계별로 쉴드손실 예측값의 90%, 테일부 손실 예측값의 60% 수준으로 분석되었고, 쉴드 손실에 비해 테일부 손실의 편차가 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.29-39
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• 2022

도심지 원형 수직구 굴착 시 주변 지반의 침하는 포장 하부에 설치된 인프라시설의 안정성 뿐만 아니라 상부구조의 안정성에 큰 영향을 미친다. 배면지반의 침하량을 예측하는 방법은 지반조건, 벽체 변위, 해석 방법 등에 따라 달라지므로 근접시공 설계자는 합리적으로 침하량을 예측해야한다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 활용하여 굴착심도별로 지하수의 침투에 따른 영향을 고려하기 위해 비정상류, 정상류, 지하수를 고려하지 않은 조건으로 배면지반의 침하와 벽체의 변위 그리고 토압분포를 검토하였다. 수치해석결과, 배면지반의 침하량과 침하영향범위는 비정상류 상태가 정상류 상태보다 크게 발생하였으나 벽체의 수평변위는 반대로 정상류 상태가 비정상류 상태보다 크게 나타났다. 침하량의 크기는 굴착 깊이에 따라 다르게 나타났으며 굴착 깊이 별로 토사층에서 가장 크고 풍화암층, 연암층 순으로 감소하였다. 또한 수압을 포함한 수평응력값을 기존의 Rankine 토압식과 비교했을 때 토사지반에서는 유사한 경향을 보이나 암반층에서는 수치해석 결과보다 작은 토압형태가 나타남을 확인 할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권5호
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• pp.657-676
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• 2016

In this paper, the active lateral earth pressure is evaluated using the stress characteristics or slip line method. The lateral earth pressure is expressed as the lateral earth pressure coefficients due to the surcharge, the unit weight and cohesion of the backfill soil. Seismic horizontal and vertical pseudo-static coefficients are used to consider the seismic effects. The equilibrium equations along the characteristics lines are solved by the finite difference method. The slope of the ground surface, the wall angle and the adhesion and friction angle of the soil-wall interface are also considered in the analysis. A computer code is provided for the analysis. The code is capable of solving the characteristics network, determining active lateral earth pressure distribution and calculating active lateral earth pressure coefficients. Closed-form solutions are provided for the lateral earth pressure coefficients due to the surcharge and cohesion. The results of this study have a good agreement with other reported results. The effects of the geometry of the retaining wall, the soil and soil-wall interface parameters are evaluated. Non-dimensional graphs are presented for the active lateral earth pressure coefficients.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.141-152
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• 2002

본 논문은 급경사의 강성사면에 인접한 역 T형 옹벽에 작용하는 상재하중에 의한 연직 토압분포에 관한 실험적 수치해석적 연구결과이다. 강성사면의 조도, 사면과 옹벽 사이의 거리, 중력수준을 변화시킨 원심모형실험을 실시하고 옹벽 뒷채움재에 토압계를 매설하여 연직토압을 측정하였다. 상재하중에 의한 연직토압 분포에 관한 실험 결과를 기존의 두가지의 한계평형 해석이론 및 수치해석 결과와 각각 비교 분석하였다. 정성교(1993, 1997)에 의하여 제시된 보완 사이로이론과 흙쐐기이론을 사용한 한계 평형 해석법을 사용하였으며 그 이론을 확장하여 옹벽 배면 뒷채움재에 작용하는 상재하중에 의한 연직토압분포에 대한 특별해를 구하였다. 수치해석에서는 쌍곡선모델의 흙의 구성관계식이 적용된 FLAC 프로그램을 사용하였다. 수치해석에 의한 토압분포 산정 결과 원심모형실험 결과와 대부분의 경우에서 서로 일치하는 반면에 흙쐐기이론에서는 사면과 옹벽의 거리가 가까운 경우에 한하여 비교적 일치하는 경향을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.533-541
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• 2021

옹벽 구조물은 철도, 도로, 원자력 발전소, 댐, 하천 시설 등 토압 저항을 통한 사면 붕괴방지에 활용된다. 동토압 산정 및 지진시 거동에 대한 특성을 파악하기 위해 많은 연구자들은 다양한 수치해석 프로그램(FLAC, PLAXIS, ABAQUS 등)을 활용하여 동적 하중에 대한 구조물과 지반의 비선형 거동을 분석하고 있다. 또한, 구조물의 지진에 대한 안전성을 확보하기 위해 지진취약도 곡선을 산정하여 확률론적 지진안전성 평가를 수행하고 있다. 본 연구에서는 수치해석프로그램 FLAC2D를 활용하여 뒷채움토의 사면 경사도가 있는 역T형 옹벽의 지진거동 특성을 파악하고, 옹벽 벽체의 상대적인 수평변위를 고려하여 지진취약도 평가를 수행하였다. 다양한 지진하중을 고려하기 위해 암반에서 계측된 7개의 지진파를 활용하여 각 지반특성 별(S2, S4) 비선형 지반응답해석을 수행하였고, 산정된 지진파의 크기를 5가지(0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 g의 최대지반가속도)로 조정하였다. 본 연구에 활용된 수치해석 모델은 다른 수치해석결과와 실험결과, 주동토압 산정식을 활용하여 비교 검증하였다. 옹벽 높이에 대한 상대수평변위를 손상지수로 고려하여 옹벽의 손상상태를 결정하여 지진취약도 곡선을 산정하였다. 상대적으로 깊고 토층 평균 전단파 속도가 느린 S4 지반에서 S2 지반보다 옹벽 벽체의 수평 변위에 대한 지진취약도가 크게 산정되었음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.27-40
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• 2006

개착식 터널라이닝의 파괴 원인은 물리적 요인과 공학적 요인으로 나눌 수 있다. 물리적 요인으로서는 재료특성, 보강재 부식 등이 있으며, 공학적 요인은 수압과 교통진동 등이 있다. 본 연구에서는 공학적 요인 중 부가하중 즉, 공사를 완료한 뒤에 라이닝의 변형 및 파괴를 유발하는 증가 토압에 초점이 맞추어져 있다. 증가 토압은 되메움토의 다짐 불량, 자중 및 강우에 의한 침하, 교통하중에 의한 진동 등이 원인이 되어 발생한다. 본 연구는 모래 지반에 $1.0D{\sim}1.50D$ 깊이에 개착식으로 시공하는 원형의 강성 터널에 작용하는 토압에 관한 것으로 진동다짐의 영향을 모형 실험에서 충분히 반영하기 위하여 100Hz의 진동주파수를 사용하였다. 본 연구에서는 개착식 터널 라이닝에 작용하는 토압과 주변 지반의 변형 양상을 파악하고 기존 토압 계산공식을 검토하기 위해 실내 터널모형실험을 실시하였으며, 개착식 터널 라이닝에 작용하는 측정 토압과 토압공식에 의해 산출한 토압을 비교 분석하여 기존 공식에 대한 안전율을 제시하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1107-1112
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• 2004

For a rigid retaining wall with rough face, the practical shape of failure surface and arching effect in the backfill must be considered to acquire accurate magnitude and non-linear distribution of active earth pressure acting on the rigid retaining wall. In this study, a new formulation for calculating the active earth pressure on a rough rigid retaining wall rotating about the top is proposed considering the practical shape of non-linear failure surface and arching effects. Accuracy of the proposed equation is checked through comparisons of calculations from the proposed equations with existing model test results. The comparisons show that the proposed equations produce satisfactory results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.905-913
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• 2017

세그먼트 라이닝 설계시 고려하는 하중은 자중, 연직하중, 수평하중, 지반반력, 수압, 뒤채움 주입압, 부력 등이 있으며, 이 가운데 토압과 수압은 세그먼트 라이닝 설계시 콘크리트 강도, 세그먼트 라이닝의 두께 및 철근량 등을 결정하는데 가장 큰 영향을 미치는 주요 인자이다. 따라서 본 연구에서는 쉴드터널 시공단계별 계측결과를 토대로 세그먼트 라이닝에 발생하는 휨모멘트 계산하였으며, 이를 역해석 결과와 비교분석을 통하여 세그먼트 라이닝에 작용하는 토압 등을 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.257-265
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• 2012

강우시 보강토옹벽의 붕괴가 빈번하게 발생하고 있어 강우특성 및 뒷채움재 투수 특성에 따른 보강토 옹벽의 거동분석은 필수적이다. 이에 본 연구에서는 강우특성과 뒷채움 재 투수특성에 따른 보강토옹벽의 거동을 분석하고자 국내의 보강토옹벽 설계기준에 맞게 모델링 후 강우특성을 반영하여 침투해석 및 유한요소해석을 연계하여 실시하였다. 해석 결과, 강우재현기간 24시간, 48시간, 96시간 조건에서 강우발생기간 및 포화투수계수와 강우강도 비(ks/I)에 따라 보강토옹벽의 배면간극수압, 전면벽체의 최대발생변위, 옹벽전체 안전율의 변화하는 특성을 알 수 있었다. 또한, 포화투수계수와 강우강도 비(ks/I)의 조건에서 투수계수가 증가함에 따라 옹벽 전체안전율이 증가하는 것으로 나타났으며 국내강우특성을 고려할 때 보강토옹벽의 안정을 위해서는 뒷채움재의 투수계수가 최소 $2.56{\times}10^{-5}m/sec$ 보다 큰 것을 사용하는 것이 바람직할 것으로 나타났다.