• Geomechanics and Engineering
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• 제12권4호
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• pp.707-721
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• 2017

The objective of this paper is to experimentally study the consolidation of saturated silty clay subjected to repeated heating-cooling cycles using a modified temperature-controlled triaxial apparatus. Focus is placed on the influence of the water content, confining pressure, and magnitudes and number of thermal loading cycles. The experimental results show that the thermally induced pore pressure increases with increasing water content and magnitude of thermal loading in undrained conditions. After isothermal consolidation at an elevated temperature, the pore pressure continues to decrease and gradually falls below zero during undrained cooling, and the maximum negative pore pressure increases as the water content decreases or the magnitude of thermal loading increases. During isothermal consolidation at ambient temperature after one heating-cooling cycle, the pore pressure begins to rise due to water absorption and finally stabilizes at approximately zero. As the number of thermal loading cycles increases, the thermally induced pore pressure shows a degrading trend, which seems to be more apparent under a higher confining pressure. Overall, the specimens tested show an obvious volume reduction at the completion of a series of heating-cooling cycles, indicating a notable irreversible thermal consolidation deformation.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권6호
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• pp.729-742
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• 2015

The aim of the present work was the study of instability in a loose sand from Les Dunes beach in Ain Beninan, Algeria, where the Boumerdes earthquake occurred in 2003. This earthquake caused significant structural damages and claimed the lives of many people. Damages caused to infrastructures were strongly related to phenomena of liquefaction. The study was based on the results of two drained and six undrained triaxial tests over a local sand collected in a region where liquefaction occurred. All the tests hereby analyzed followed compression stress-paths in monotonic conditions and the specimens were isotropically consolidated, since the objective was to study the instability due to static loading as part of a more general project, which also included cyclic studies. The instability was modeled with the second-order work increment criterion. The definition of the instability line for Les Dunes sand and its relation with yield surfaces allowed the identification of the region of potential instability and helped in the evaluation of the susceptibility of soils to liquefy under undrained conditions and its modeling. The dilatancy rate was studied in the points where instability began. Some mixed tests were also simulated, starting with drained conditions and then changing to undrained conditions at different time steps.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3C호
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• pp.93-102
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• 2011

지반의 액상화에 관한 연구는 대부분 깨끗한 모래를 대상으로 실시되었다. 하지만 실제 현장 지반이나 매립지는 깨끗한 모래만으로 이루어진 경우보다 실트나 점토와 같은 세립분을 포함한 상태로 존재하는 경우가 대부분이다. 이와 같은 현장 지반조건을 고려하기 위하여 사질토 지반 내에 포함된 세립분이 액상화에 미치는 영향에 대한 연구가 다수 수행되었으나, 대부분의 연구가 실트와 같은 비소성 세립분을 포함한 경우이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강모래에 소성지수가 8, 18, 50, 377인 저소성 실트에서 고소성 점토질 세립분을 10% 함유한 공시체에 대하여 비배수 반복삼축시험을 실시하였다. 습윤 시료를 저다짐방법으로 느슨한 상태, 중간 상태, 조밀한 상태로 성형하였으며, 각각의 공시체에 세 종류의 반복전단응력을 가하였다. 세립분의 양은 동일하지만 공시체에 포함된 점토와 같은 소성 세립분의 소성지수가 높아질수록 액상화 저항강도는 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 한편, 공시체의 상대밀도가 느슨한 경우에는 세립분의 소성지수에 따른 액상화 저항강도 차이가 크지 않았으나, 조밀한 경우에는 세립분의 소성지수가 증가함에 따라 액상화 저항강도가 최대 40%까지 감소하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.55-62
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• 2010

액상화에 의해 발생되는 피해의 상당 부분은 반복전단과정에서 발생한 과잉간극수압이 소산되면서 지표에 나타나는 침하에서 유발된다. 그러나 지반은 매우 복잡한 구조로 되어 있기 때문에 침하는 균등하게 발생하지 않으며 대부분 부등 침하의 형태로 발생되게 된다. 일반적으로는 이러한 잔류전단변형률이 없는 상태에서 재압밀을 수행하지만 현실적으로는 잔류전단변형이 남아있는 것이 자연스러운 현상이라는 인식과 함께 다양한 다이레이턴시 특성하에서 발생되는 액상화 후 재압밀에 대한 고찰이 거의 이루어지지 않았다는 점에 주목하여 본 연구에서는 잔류전단변형률이 액상화 후 재압밀과정에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 변형률 제어에 기반을 둔 시험장치와 간극수의 배수를 정밀 제어할 수 있는 체적변형률 제어장치를 이용하여 세립분을 포함하고 있지 않은 표준사와 세립분을 포함한 풍화토에 대한 일련의 삼축압축시험을 실시하였고 그 결과를 고찰하였다. 결과 표준사의 경우 에는 상대적으로 잔류전단변형률이 액상화 후 체적압축특성에 미치는 영향이 작았으나 풍화토의 경우에는 유효응력-체적변형률 관계곡선이 잔류전단변형률이 클수록 하방에 위치하였으며 곡선의 형상에도 영향을 미치고 있었고 대체적으로 응력 수준이 낮은 배수 초기에 체적변형률이 급증하며 유효응력 증가에도 거의 체적변형은 일어나지 않고 있다. 액상화에 의한 침투유동파괴가 낮은 응력 수준에서 발생된다는 점을 고려하면 이러한 관계 곡선의 형상은 매우 중요한 의미를 갖는다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.147-158
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• 2004

국내 액상화 상세평가에 관한 시방내용을 살펴보면, 지진을 정현하중으로 고려한 등가전단응력개념에 기초하여 전단응력을 달리한 3회 이상의 액상화 발생 실내진동시험을 수행하고 이를 토대로 액상화 저항응력비 곡선을 도시하여 지진규모별로 적용할 것을 명시하고 있다. 즉, 현행 액상화 상세평가에서는 실내진동시험결과인 응력, 변형률, 과잉간극수압, 유효응력, 응력 경괴의 변화 등의 다양한 결과들을 효과적으로 이용하지 못하고 최대전단응력과 액상화 발생시 진동재하횟수라는 단순한 시험결과만을 이용하여 액상화 평가를 수행한다. 본 연구에서는 현행 액상화 상세평가에서의 단순한 시험결과의 이용을 탈피하여 응력, 변형률, 그리고, 과잉간극수압 시간이력들과 응력-변형률 상관관계 및 유효응력경로 등의 다양한 실내진동시험 결과를 토대로 액상화 발생메카니즘을 포함한 지반의 동적저항상태를 분석하였다. 특히, 과잉간극수압의 영향을 고려한 동적 유효응력경로가 지반의 동적거동을 효과적으로 구분하여 나타낼 수 있는 점을 발견하고 이를 토대로 지반의 동적상태를 점진적 응력감소, 급진적 응력감소, 그리고 액상화 후 극한상태의 3단계로 구분하였다. 또한, 액상화 현상이 실제적으로 점진적 응력감소에서 급진적 응력감소로 전환되는 시점에서 대변형을 동반하여 발생한다는 사실을 발견하고 이를 액상화 상태전환시점으로 정의하였으며 이러한 액상화상태전환시점이 압축제하 또는 인장재제하로 하중방향이 바뀌는 시점에서 발생하는 점을 반영하여 1/4주기별 시험결과분석에 기초하여 저항특성을 나타내었다. 그리고, 본 연구를 통해 제안된 액상화 저항특성에 대한 타당성 검토를 위해 과잉간극수압으로 인해 발생하는 지반재료 내부에서 소산되는 에너지 개념과 기제안된 교란상태개념에 기초한 액상화 저항특성과 비교하였다. 연구결과, 제안된 누적 소성 전단변형률은 액상화 발생의 원인이 되는 과잉간 극수압의 영향을 합리적으로 표현하고 있을 뿐만 아니라 진동하중으로부터 소산되는 재료 내부의 에너지 변화를 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 특히, 제안된 지반의 한계 저항특성의 경우, 기제안된 교란도 함$.$수에 기초한 수치해석방법보다 정확하게 대변형의 영향을 포함하지 않고 한계상태를 표현하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.85-98
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• 2017

일반적으로 철도궤도 상부노반 흙재료는 연속적인 열차의 동적하중을 받게 되어 증가-감소 단계의 응력을 경험하게 된다. 이와 같이 일정한 주기에 따라 반복적으로 재하되는 축차응력(${\sigma}_d$)과 반복재하회수가 증가하게 되어 발생하는 회복변형률(${\varepsilon}_r$)의 비를 이용, 회복탄성계수($M_R$)을 산정할 수 있다. 현재까지 철도궤도하부구조에 적용할 수 있는 통일된 회복탄성계수 측정 시험법이 제시된 바 없어, 본 연구에서는 철도궤도 하부구조에 적용 가능하며, 구속압, 응력조건 및 반복재하회수 등을 종합적으로 고려할 수 있는 반복삼축압축시험에 의한 잠정 회복탄성계수 측정시험법을 제시하였다. 또한 반복삼축압축시험에 의한 잠정 시험법을 통해 산정된 회복탄성계수($M_R$)와 중형공진주시험을 통해 측정한 전단탄성계수(G)와의 상관성분석을 실시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.127-140
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• 2004

기존의 액상화 평가법은 대부분 미국, 일본, 그리고 유럽과 같이 지진 발생빈도가 높고 그로 인한 액상화 피해가 빈번한 국가에서 주도적으로 연구되어왔다. 이런 지역적 특성을 토대로 개발된 액상화 평가방법들은 높은 지진규모(M=7.5)에 바탕을 두고 있다. 국내의 경우, 1997년 실제적인 내진 연구가 시작된 이래 액상화 평가의 구체적 규정은 항만시설의 내진설계 표준서(1999)에 언급된 바 있으나 이는 문헌연구를 통해 제시된 것으로 실제적이지 못하다. 그러므로, 국내 적합한 설계기준을 작성하기 위해서는 지진피해자료의 부족을 국내 지반을 대상으로 한 동적실내시험을 통하는 것이 바람직하며, 일반적인 정현하중 진동시험 보다 실제 지진하중 재하 시험이 훨씬 효과적일 수 있다. 본 연구에서는 실제 지진파 고유의 특성을 적용한 진동삼축 시험을 통하여 상대밀도와 세립분함유량의 변화에 따른 액상화 저항강도를 산정하였다. 실험결과를 국내의 대표적인 항만지역의 지진응답 해석 결과와 비교 분석하고 중진지역에 적합한 액상화 평가의 생략기준을 제시하였다. 또한 실제 지진하중 삼축실험 결과를 이용하여 국내 여건에 적합한 지진규모 보정계수를 제안하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권2호
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• pp.97-115
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• 2024

In this paper, a database consisting of the dynamic shear modulus ratio and damping ratio test data of clay obtained from 406 groups of triaxial tests is constructed with the starting area of Xiong'an New Area as the research background. The aim is to study the nonlinear dynamic properties of clay in this area under cyclic loading. The study found that the effective confining pressure and plasticity index have certain influences on the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of clay in this area. Through data analysis, it was found that there was a certain correlation between effective confining pressure and plasticity index and dynamic shear modulus ratio and damping ratio, with fitting degree values greater than 0.1263 for both. However, other physical indices such as the void ratio, natural density, water content and specific gravity have only a small effect on the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio, with fitting degree values of less than 0.1 for all of them. This indicates that it is important to consider the influence of effective confining pressure and plasticity index when studying the nonlinear dynamic properties of clays in this area. Based on the above, prediction models for the dynamic shear modulus ratio and damping ratio in this area were constructed separately. The results showed that the model that considered the combined effect of effective confining pressure and plasticity index performed best. The predicted dynamic shear modulus ratio and damping ratio closely matched the actual curves, with approximately 88% of the data falling within ±1.3 times the measured dynamic shear modulus ratio and approximately 85.1% of the data falling within ±1.3 times the measured damping ratio. In contrast, the prediction models that considered only a single influence deviated from the actual values, particularly the model that considered only the plasticity index, which predicted the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio within a small distribution range close to the average of the test values. When compared with existing prediction models, it was found that the predicted dynamic shear modulus ratio in this paper was slightly higher, which was due to the overall hardness of the clay in this area, leading to a slightly higher determination of the dynamic shear modulus ratio by the prediction model. Finally, for the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of the engineering site in the starting area of Xiong'an New Area, we confirm that the prediction formulas established in this paper have high reliability and provide the applicable range of the prediction model.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.5-13
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• 2021

본 연구에서는 점토를 포함한 세립분의 함유량이 50% 이상인 두 실트(No.1 시료는 실트 44.1% 점토 8.8%, No.2 시료는 실트 57.2% 점토 12.4%)의 액상화거동을 반복삼축압축시험을 통해 평가하였다. 시험결과, 세립분 함유량이 50% 이상인 시료에서, 세립분 함유량의 증가는 시료의 액상화 저항을 감소시키는 것으로 나타났다. 즉 시료에서 세립분 함유량이 증가하면 적은 반복재하 횟수에서 시료는 액상화 상태에 도달한다. 과잉간극수압비와 반복횟수의 관계에서 과잉간극수압비 증가 기울기는 세립분이 증가하는 경우 더 가파르게 증가하였다. 두 실트 시료의 액상화 거동을 세립분에 포함된 점토의 함유량으로 분석해 본 결과, 점토의 함유량이 높은 No.2 실트에서 액상화가 더 쉽게 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 세립분에 포함된 점토가 실트의 액상화 거동에 영향을 미치는 것임을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.811-819
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• 2019

2016년 경주지진과 2017년 포항지진이 발생한 이후, 우리나라 내진설계에 있어서 다양한 실내진동시험의 수행이 증가하고 있으나, 액상화 평가나 수치해석의 입력파라미터를 산정하기 위한 실내진동시험에서는 이전부터 사용해 오던 정현하중의 이용이 계속되고 있다. 그러나, 최근 정현하중으로는 지진하중으로 야기되는 지반 내 과잉간극수압의 거동을 정확하게 모사하기 어렵다는 연구결과가 발표되며 정현하중을 대신하여 동하중의 개발에 대한 논의가 주목을 받기 시작하였다. 이 연구에서는 이러한 문제를 해결하고자 조합형 정현하중을 제안하고 주문진 표준사를 대상으로 한 진동전단실험과 진동삼축압축시험을 통해 그 적용성을 검토하였으며 추가로 진동대시험과 유효응력해석모델에 기초한 수치해석을 통해 그 타당성을 검토하였다. 검토 결과, 제안된 조합형 정현하중이 정현하중보다 실지진하중 하에서의 포화지반 내 과잉간극수압의 거동변화를 잘 모사할 수 있음을 발견하였다.