• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.809-823
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• 2017

This paper describes lab test results of artificial rock-like material samples having a plane joint. Cyclic shear tests were performed under different normal loads and different shear displacement amplitudes. For this purpose, multi-stage normal loading tests (30 kN, 60 kN, 90 kN, 180 kN, 360 kN and 480 kN) with cyclic excitation at frequency of 1.0 Hz and different shear displacement amplitudes (0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm, 4.0 mm, 5.0 mm, and 8.0 mm) were conducted using the big shear box device GS-1000. Experimental results show, that shear forces increase with the increase of normal forces and quasi-static friction coefficient is larger than dynamic one. With the increase of normal loads, approaching the peak value of shear forces needs larger shear displacements. During each cycle the normal displacements increase and decrease (rotational behavior in every cycle). Peak angle of inclination increases with the increase of normal load. A phase shift between maximum shear displacement and maximum shear force is observed. The corresponding time shift decreases with increasing normal load and increases with increasing shear displacement amplitudes.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.47-54
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• 2010

최근 쓰레기 매립장에 보강 및 보호 목적으로 토목섬유가 널리 사용되고 있다. 최근 연구결과, 토목섬유-흙 접촉면에서는 진행성 파괴가 발생할 수 있는데 이는 토목섬유-흙 접촉면에서 함수비, 연직응력, 화학적 요소의 영향 등 고유물성에 기인한다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분의 영향이 진동하중 상태에서 토목섬유-흙 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 실내 시험을 통하여 분석하였다. 다기능 접촉면 시험기를 새로 구축하고 서로 다른 pH 조건에서 수침시킨 토목섬유와 흙시료를 이용하여 진동 직접전단시험을 수행하여 접촉면 전단두께와 화학적 요소에 의한 접촉면의 전단강도 감소를 확인하였다. 또한 접촉면 전단강도 감소를 정량적으로 표현하기 위하여 교란상태개념에 기초하여 동하중 하의 화학적 인자들에 의한 토목섬유-흙 접촉면의 정규화 교란도 함수를 파악하고 전단강도 감소 특성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.33-39
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• 2024

Understanding the behavior of soil under cyclic loading conditions is essential for assessing its response to seismic events and potential liquefaction. This study investigates the effect of non-plastic fines content (FC) on excess pore pressure generation in medium-density sand-silt mixtures subjected to strain-controlled cyclic direct simple shear (CDSS) tests. The investigation is conducted by analyzing excess pore pressure (EPP) ratios and the number of cycles to liquefaction (Ncyc-liq) under varying shear strain levels and FC values. The study uses Jumunjin sand and silica silt with FC values ranging from 0% to 40% and shear strain levels of 0.1%, 0.2%, 0.5%, and 1.0%. The findings indicate that the EPP ratio increases rapidly during loading cycles, with higher shear strain levels generating more EPP and requiring fewer cycles to reach liquefaction. At 1.0% and 0.5% shear strain levels, FC has a limited effect on Ncyc-liq. However, at a lower shear strain level of 0.2%, increasing FC from 0 to 10% reduces Ncyc-liq from 42 to 27, and as FC increases further, Ncyc-liq also increases. In summary, this study provides valuable insights into the behavior of soil under cyclic loading conditions. It highlights the significance of shear strain levels and FC values in excess pore pressure generation and liquefaction susceptibility.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.142-151
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• 1993

In this study, the deformation characteristics of atrtificially fractured joints of granite under normal and shear loading were investigated. To obtain the characteristics of joint deformation, compression and shear tests were performed in the laboratory on three different sizes of rock specimens. The rock used in the experimens was Iksan granite. Joints were produced artificially by fracturing using the apparatus for generating extension-joint. Joint normal deformability was studied by conducting cyclic loading tests on the joints. Joint closure varied non-linearly with normal stress through cyclic loadings. As normal stress increased, the joints gradually reached a state of maximum joint closure. The relation between normal stress and joint closure for mated and unmated joints was well described by the hyperbolic and exponential function, respectively. Joint shear deformability was studied by performing direct shear tests under normal stresses on the joints. it was shown that the behaviour in the prepeak range was non-linear and joint shear stiffness depended on the size of specimen and the normal stress.

• Steel and Composite Structures
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• 제6권3호
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• pp.183-202
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• 2006

The behavior of steel-concrete composite beams is strongly influenced by the type of shear connection between the steel beam and the concrete slab. For accurate analytical predictions, the structural model must account for the interlayer slip between these two components. This paper focuses on a procedure for response sensitivity analysis using state-of-the-art finite elements for composite beams with deformable shear connection. Monotonic and cyclic loading cases are considered. Realistic cyclic uniaxial constitutive laws are adopted for the steel and concrete materials as well as for the shear connection. The finite element response sensitivity analysis is performed according to the Direct Differentiation Method (DDM); its analytical derivation and computer implementation are validated through Forward Finite Difference (FFD) analysis. Sensitivity analysis results are used to gain insight into the effect and relative importance of the various material parameters in regards to the nonlinear monotonic and cyclic response of continuous composite beams, which are commonly used in bridge construction.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.25-31
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• 2022

해양지반에 설치된 구조물은 육상지반에 설치된 구조물과는 달리 해상에서의 파하중, 풍하중, 그리고 조류하중 등과 같은 장기 반복하중을 고려해야 된다. 이에 해양지반에 설치된 구조물을 설계하기 위해서는 장기 반복하중을 받는 지반의 거동을 분석하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 반복단순전단시험을 수행하여 구속압에 따른 장기반복하중에 대한 지반거동을 분석하고, 구속압에 따른 파괴특성을 쉽게 확인할 수 있는 3차원 설계파괴곡선을 작성하였다. 분석결과, 동일한 반복전단응력비와 평균전단응력비 조건이어도 구속압에 따라 설계파괴곡선의 위치가 차이가 있었으며, 파괴에 도달하는 반복하중횟수가 구속압에 영향을 받는 것을 확인하였다. 작성한 구속압에 따른 3차원 설계파괴곡선은 구속압에 따른 설계파괴곡선의 경향성과 대략적인 값을 추정할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.65-70
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• 2011

모래지반의 액상화 발생 가능성 및 측방유동 평가 방법에 대한 연구는 많이 알려져 있다. 최근에는 비소성 실트의 액상화 발생 가능성에 대해서도 연구하고 있다. 그러나 비소성실트의 동적하중이 작용하는 동안과 그 이후의 거동에 대해서는 세계적으로도 다소 알려져 있을 뿐이다. 특히 비소성실트의 측방유동에 대한 평가방법에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 비소성실트지반에서의 액상화 발생 가능성 및 측방유동량의 평가 방법을 제안하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법은 정적 및 동적 시험을 수행할 수 있는 직접단순전단시험기를 이용하여 동적하중을 받은 비소성실트의 액상화 가능성을 평가하였으며, 그 후 정적 시험을 수행하여 잔류강도를 측정하였다. 이 시험결과 비소성실트는 유효응력이 완전이 소멸되는 것은 곤란하지만 액상화에 거의 가깝게 발생하는 것을 확인하였다. 특히, 전단응력의 증가에 따른 강도저하는 매우 현저한 것을 확인하였다. 이 시험결과를 이용하여 액상화 발생 가능성 및 측방유동량을 추정할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.5-12
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• 2009

본 연구는 발전소의 적치장에서 채취한 석탄회의 정적 및 동적 강도를 제시하였다. 석탄회는 주로 저회로 이루어져 있으며 정적 및 동적 강도를 평가하기 위하여 NGI형 단순전단시험, 반복단순전단시험 및 직접전단시험을 수행하였으며, 이러한 시험으로부터의 강도를 모래의 강도와 비교하였다. 본 연구에 사용된 석탄회 속에 있는 저회는 입도분포에 의하면 모래로 분류되었으며 모래보다 높은 강도 특성을 보였다. 석탄회를 토목공사에 활용되기 위해서 사질토와 석탄회를 50:50의 비율로 배치플랜트에서 섞어 사용하는 것은 사질토층과 석탄회층을 교대로 층별 시공하는 것보다 비효율적이다. 혼합시공과 층별시공을 모사하기 위하여 모래와 석탄회가 50:50으로 조성된 시료를 준비하였다. 시험결과 혼합에 의한 시료가 층별시료보다 약간 큰 정적 및 동적 강도를 나타내었다. 높은 강도는 주로 저회의 모난 입자로부터 기인된 것으로 보인다. 혼합시료에서 액상화시의 반복응력비는 반복횟수가 증가함에 따라 층별시료보다 급격히 감소하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.449-464
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• 2023

Advanced nonlinear effective stress constitutive models are started to be frequently used in one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) site response analysis for assessment of porewater generation and liquefaction potential in soft soil deposits. The emphasis of this research is on the assessment of the implementation of this category of models at the element stage. Initially, the performance of a coupled porewater pressure (PWP) and constitutive models were evaluated employing a catalogue of 40 unidirectional cyclic simple shear tests with a variety of relative densities between 35% and 80% and effective vertical stresses between 40 and 80 kPa. The authors evaluated three coupled constitutive models (PDMY02, PM4SAND and PDMY03) using cyclic direct simple shear tests and for decide input parameters used in the model, procedures are recommended. The ability of the coupled model to capture dilation as strength is valuable because the studied models reasonably capture the cyclic performance noted in the experiments and should be utilized to conduct effective stress-based 1D and 2D site response analysis. Sandy soils may become softer and liquefy during earthquakes as a result of pore-water pressure (PWP) development, which may have an impact on seismic design and site response. The tested constitutive models are mathematically coupled with a cyclic strain-based PWP generation model and can capture small-strain stiffness and large-strain shear strength. Results show that there are minor discrepancies between measured and computed excess PWP ratios, indicating that the tested constitutive models provide reasonable estimations of PWP increase during cyclic shear (r_u) and the banana shape is reproduced in a proper way indicating that dilation and shear- strain behavior is well captured by the models.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.