• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.21-32
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• 2020

세계적으로 대규모 인프라 구조 건설 시장이 확대됨에 따라 극한지 및 극서지와 같은 극한 환경에서의 토목 구조물 시공이 계획 혹은 시공 중에 있다. 이에 따라 구조물의 지지력 확보를 위한 말뚝 기초의 시공이 필수적이나 극한지 및 극서지의 지반 변형 가능성으로 인해 말뚝 기초의 안정성 및 기능 상실이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 새로운 형식의 말뚝 기초를 개발함으로써 지반 변형에 대응하고자 하며, 극한지 및 극서지에서 발생 가능한 지반 변형을 크게 융기 및 침하로 구분하였다. 지반 변형 대응형 말뚝은 강관 말뚝 내부에 수축 및 팽창이 가능한 실린더가 삽입된 형태로 융기 및 침하 과정에서 실린더의 거동에 따른 말뚝 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 수치해석 결과 지반 융기는 말뚝의 과도한 인장응력을 발생시켰으며, 실린더의 팽창 조건은 말뚝에 작용하는 인장 응력을 분담해 주어 전체적으로 말뚝에 작용하는 축 응력을 감소시켰다. 지반 침하는 부주면 마찰력 발생에 따른 말뚝의 압축응력을 증가시켜 주었는데, 실린더는 중립점 이하에 위치하여 수축 거동 시 최적의 효율을 보여주었다. 하지만 지반 변형 대응형 말뚝 시공 시 수축 및 팽창량은 상부 구조체의 허용 변위 범위를 준수하여야 하며, 설계 시 이에 따른 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권6호
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• pp.757-767
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• 2015

Rock mass is an important engineering material. In hydropower engineering, rock mass of bank slope controlled the stability of an arch dam. However, mechanical characteristics of the rock mass are not only affected by lithology, but also joints. On the basis of field geological survey, this paper built rock mass material containing parallel concentrated joints with different dip angle, different number under different stress conditions by PFC (Particle Flow Code) numerical simulation. Next, we analyzed mechanical property and fracture features of this rock mass. The following achievements have been obtained through this research. (1) When dip angle of joints is $15^{\circ}$ and $30^{\circ}$, with the increase of joints number, peak strength of rock mass has not changed much. But when dip angle increase to $45^{\circ}$, especially increase to $60^{\circ}$ and $75^{\circ}$, peak strength of rock mass decreased obviously with the increase of joints number. (2) With the increase of confining stress, peak strengths of all rock mass have different degree of improvement, especially the rock mass with dip angle of $75^{\circ}$. (3) Under the condition of no confining stress, dip angle of joints is low and joint number is small, existence of joints has little influence on fracture mode of rock mass, but when joints number increase to 5, tensile deformation firstly happened at joints zone and further resulted in tension fracture of the whole rock mass. When dip angle of joints increases to $45^{\circ}$, fracture presented as shear along joints, and with increase of joints number, strength of rock mass is weakened caused by shear-tension fracture zone along joints. When dip angle of joints increases to $60^{\circ}$ and $75^{\circ}$, deformation and fracture model presented as tension fracture zone along concentrated joints. (4) Influence of increase of confining stress on fracture modes is to weaken joints' control function and to reduce the width of fracture zone. Furthermore, increase of confining stress translated deformation mode from tension to shear.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.215-228
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• 2004

지하암반의 변형은 단층, 절리 등의 불연속면을 따라 발생하므로 불연속면의 역학적 특성과 공간적인 분포형태는 구조물의 안정성에 근 영향을 미친다. 한편 연약암반에 높은 응력이 작용하는 경우에는 불연속면뿐만 아니라 무결암에서의 변형이 구조물의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 이 연구에서는 암반구조물의 안정성 해석을 위하여 무결암과 절리, 그리고 록볼트를 점소성(visco-plastic) 재료로 가정하고, 연속체 개념을 적용하여 유변학적 모델(Rheological model)에 기초한 2차원 점소성 유한요소 프로그램을 개발하였다. 무결암 모델, 절리암반 모델, 록볼트로 보강된 절리암반 모델의 분석을 통하여 개발된 프로그램을 검증하였고, 각각의 모델에서 무결암의 해석 조건(탄성/점소성)에 따른 변위의 차이를 알아보았다. 연약암반에 높은 응력이 작용할 때, 무결암을 탄성으로 해석한 경우보다 점소성으로 해석한 경우에서 지하구조물의 변위가 더 크게 나타났다. 따라서 연약암반 내 지하구조물의 안정성 해석을 위해서는 절리와 록볼트 뿐만 아니라 무결암에 대해서도 점소성 모델을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.283-292
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• 2013

석회암 사면에서 터널 출입구를 시공하기 위하여 진입로를 개설하던 중 사면붕괴가 발생되었다. 사면의 붕괴원인을 조사하기 위하여 현장조사, 실내시험 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과에 따르면 터널 출입구 진입로 개설이전 사면안전율은 1.0이하이며, 진입로 개설이후 사면안전율은 더 저하되는 것으로 나타났다. 그리고 진입로 개설이후 전단변형률 및 소성영역은 사면상부에서 하부로 전이되므로 사면활동영역이 증가되어 사면안정성을 저하시키는 것으로 해석되었다. 터널 출입구 시공을 위해서는 해당사면에 대한 안정성을 확보하여야 하므로, 대상현장의 조건을 고려하여 록볼트, 록앵커 및 FRP 그라우팅을 사면에 보강하는 것으로 결정하였다. 적용된 사면보강공법의 효과를 확인하기 위하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측결과 사면지반의 수평변위는 매우 미소하며, 대부분 발생된 이후 다시 회복되는 탄성거동을 보였다. 그리고 록볼트 및 앵커축력은 터널굴착작업 및 장마기간에 의한 영향보다는 사면굴착작업시 영향을 가장 크게 받으며, 터널굴착작업이후 수렴하는 경향을 보이므로 대상사면은 안정한 상태임을 확인할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.289-305
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• 2006

본 논문에서는 굴착공법이 터널변위 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 먼저 비교적 동일한 시공조건을 대상으로 중벽분할 굴착공법과 링컷공법을 비교하여 각 굴착공법에 따른 터널거동 메카니즘을 고찰하는데 초점을 두었다. 이를 위해3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 각 공법별 해석결과로부터 막장 안정, 천단침하, 지표침하, 숏크리트 라이닝의 응력을 비교하였다. 전반적으로 중벽분할 공법을 적용할 경우 굴진과정에서 터널변위 제어에 탁월한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 링컷공법 적용 시 지표침하 억제 효과에 보다 효율적인 것으로 나타났다. 본 연구결과를 종합하여 설계 시 고려하여야 할 주안점을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권3호
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• pp.289-304
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• 2023

The main objective of this paper is to study the effect of porosity on the buckling behavior of thick functionally graded sandwich plate resting on various boundary conditions under different in-plane loads. The formulation is made for a newly developed sandwich plate using a functional gradient material based on a modified power law function of symmetric and asymmetric configuration. Four different porosity distribution are considered and varied in accordance with material propriety variation in the thickness direction of the face sheets of sandwich plate, metal foam also is considered in this study on the second model of sandwich which containing metal foam core and FGM face sheets. New quasi-3D high shear deformation theory is used here for this investigate; the present kinematic model introduces only six variables with stretching effect by adopting a new indeterminate integral variable in the displacement field. The stability equations are obtained by Hamilton's principle then solved by generalized solution. The effect of Pasternak and Winkler elastic foundations also including here. the present model validated with those found in the open literature, then the impact of different parameters: porosities index, foam cells distribution, boundary conditions, elastic foundation, power law index, ratio aspect, side-to-thickness ratio and different in-plane axial loads on the variation of the buckling behavior are demonstrated.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권2호
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• pp.189-203
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• 2019

Brine leakage is a common phenomenon during construction facilitated by artificial freezing technique, threatening the stability of frozen wall due to the continual thawing of already frozen domain. This paper takes the frequently encountered soft clay in Wujiang District as the study object, and remolded specimens were prepared by mixing calcium chloride solutions at five levels of concentration. Both the deformation and pore water pressure of frozen specimens during thawing were investigated by two-stage loading tests. Three sections were noted from the changes in the strain rate of specimens during thawing at the first-stage load, i.e., instantaneous, attenuated, and quasi-stable sections. During the second-stage loading, the deformation of post-thawed soils is closely correlated with the dissipation of pore water pressure. Two characteristic indexes were obtained including thaw-settlement coefficient and critical water content. The critical water content increases positively with salt content. The higher water content of soil leads to a larger thaw-settlement coefficient, especially at higher salt contents, based on which an empirical equation was proposed and verified. The normalized pore water pressure during thawing was found to dissipate slower at higher salt contents, with a longer duration to stabilize. Three physical indexes were experimentally determined such as freezing point, heat conductivity and water permeability. The freezing point decreases at higher salt contents, especially as more water is involved, like the changes in heat conductivity. The water permeability maintains within the same order at the considered range of salt contents, like the development of the coefficient of consolidation. The variation of the pore volume distribution also accounts for this.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.43-49
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• 2007

회전원판의 동적 불안정성은 회전속도를 제한하는 가장 중요한 요인이다. 복합재료를 회전원판에 적용시킬 경우 동적 안정성을 증가시킬 수 있어 경량화와 고속화를 동시에 이룰 수 있다. 티모쉔코 효과라고 불리는 횡전단변형과 회전관성이 판 구조물의 동적거동에 미치는 영향은 많은 연구가 진행되어왔으나 원판의 회전이 이 효과에 미치는 영향에 대한 연구는 극히 제한적이며 복합재료 원판의 경우는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 티모쉔코 효과를 고려한 직교이방성 회전원판의 동적 방정식을 유도하였으며 상용 유한요소 프로그램인 MSC/NASTRAN을 이용하여 진동해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 특정 모드에서는 일반적으로 알려진 바와는 달리 회전수의 증가에 따라 티모쉔코 효과가 감소하다 증가하는 현상을 보였다. 또한 데이터만을 기초로 회전증가에 따른 티모쉔코 효과의 감소는 두께비가 작아질수록 증가하고, 반경비, 탄성계수 대 전단계수 비, 진동 모드 수가 커질수록 증가하는 것으로 결론지을 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.602-610
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• 2020

연구목적: 영하의 조건에서도 균열발생을 억제하고, 구조적으로 안정된 성능과 방수기능을 동시에 발휘하는 아스팔트 포장시스템을 개발하고자 한다. 연구방법: SIS 폴리머 아스팔트, 일반 아스팔트 및 구스아스팔트를 대상으로 다양한 온도조건에 따른 유제의 부착실험 및 혼합물의 변형강도 실험을 실시하여 그 특성을 비교, 분석하였다. 연구결과: 아스팔트 유제의 부착강도는 SIS 폴리머 아스팔트가 일반 아스팔트 및 구스아스팔트에 비해 높은 것으로 나타났다. 아스팔트 혼합물의 변형강도는 SIS 폴리머 아스팔트와 일반 아스팔트가 거의 동일하게 나타났다. SIS 폴리머 아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물 및 구스아스팔트 혼합물에 비해 에너지흡수량이 상대적으로 높게 나타났다. 결론: SIS 폴리머 아스팔트 혼합물의 최대하중은 구스아스팔트 혼합물에 비해 낮게 나타났지만, 열악한 온도조건에서도 최대하중 이후에 안정적인 하중감소로 충분한 에너지흡수량을 확보하고 있고, 안정적인 파괴거동으로 미세균열 발생 등을 감소시켜 아스팔트 포장의 내구성 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.2464-2472
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• 2011

열차주행이 고속화 되고 콘크리트궤도가 건설되고 있는 가운데 레일 체결장치는 저탄성화로 전달하중, 소음, 진동 등을 저감 하려는 추세이다. 따라서 저탄성패드의 적용은 궤도전체의 내구성과 안정성에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 선행연구에서 다룬 패드스프링계수별 정적해석과 실물반복재하시험에 이어 동적응답해석을 추가적으로 수행하였다. 열차바퀴를 실물로 모델링하여 레일위에서 직접 주행시킴으로서 이 때 발생하는 궤도각부의 변형특성을 비교 분석하여 저탄성패드의 스프링계수에 따라 노반으로 전달되는 하중의 저감 효과를 검토하였다.