• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.199-210
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• 2003

흙이 변형하는 동안 전단지역 내에서 변형국지화가 자주 관찰된다. 사실상, 그 현상은 예외적이라기보다는 전형적으로 보인다. 개념적으로, 행해진 일의 증가가 음인 경우 변형국지화가 쉽게 발생한다. 이러한 현상을 검증하기 위해서, 본 연구에서는 배수상태의 조밀한 흙, 비배수상태의 느슨한 흙, 비배수전단하의 조밀한 흙에서의 공동화, 비균질한 흙, 판상형의 입자로 된 흙에서의 입자배열, 입자 깨짐을 가지는 흙, 그리고 낮은 함수비나 약한 시멘트결합이 된 흙 등 다양한 흙과 다양한 조건에 대하여 조사를 수행하였다. 이러한 경우들의 각각을 독립적으로 시험할 수 있도록 시료를 제작하였고 실험절차를 구상하였다. 실험결과에 의하면, 최고점후 변형연화거동을 가지는 흙은 변형국지화, 전단대형성, 그리고 점진적 파괴가 되기 쉽다. 응력상태, 흙밀도, 흙입자의 고유적인 역학적$.$지형학적인 특성, 저함수비, 그리고 비균질성이 변형국지화를 일으키는데 공헌을 하였다. 국지화가 가능한 모든 경우들을 고려해 볼 때, 실내시험으로부터 한계상태정수를 결정하는 최선의 방법은 배수전단하의 느슨하고 균일한 포화시료를 사용하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.101-111
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• 2002

본 연구의 목적은 교란상태개념 (DSC) 모델을 이용하여 터널 암반절리면의 거동특성을 모델링 할 수 있는 개선된 구성방정식 모델을 개발하는데 있다. 교란상태 개념 (DSC) 모델은 이미 다른 접촉면 거동 모델링을 통해서 그 신뢰성을 검증 받아왔다. 이런 DSC 모델을 암반 절리면 거동 특성에 맞도록 수정한 후에, Schneider가 수행한 합리적인 실내 전단 시험 결과 및 역 해석 결과를 이용하여 DSC모델의 절리면 적용성을 검증하고자 한다. 본 연구결과로부터 DSC모델은 화강암 절리면의 변형률 연화 및 부피팽창 거동특성을 규명할 수 있다고 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.461-472
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• 2023

A box scale affects the shear behavior of soils in the direct shear test. The purpose of this study is to investigate the scale effect on the shear behavior of dilative granular materials by testing specimens of different heights placed in a type C shear box. Experimental tests were performed on specimens composed of glass beads with different heights and equal initial void ratios. Results showed that the peak friction and dilation angles linearly increased with the specimen height; however, the residual friction angle remained relatively constant. Similarly, the shear stiffness increased with the specimen height, rapidly reaching its peak state. Height does not have a significant effect on the total volume changes; nevertheless, a high aspect ratio can be assumed to result in global and homogeneous failure. The results and interpretations may be used as reference for recommending shear box scale in direct shear tests.

• Computers and Concrete
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• 제31권5호
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• pp.395-403
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• 2023

The paper investigates the effect of two parameters - sand content (SC) and grain migration during shearing - on the mechanical properties of gravel-sand mixtures. Consolidated undrained (CU) triaxial tests were carried out on eight series of mixtures containing gravel (1<d<16 mm) and sand (0.1<d<1 mm). The prepared mixtures have sand contents of 0, 10, 15, 20, 40, 54, 94 and 100%, and a relative density of 60%. The transition sand content (TSC) is experimentally defined and marks the transition from gravel-driven to sand-driven behavior. For SC<TSC, the dry density of the mixture increases with SC. This induces an increase in undrained peak strength and dilative trend. The slope and position of the critical state line (CSL) are also deeply dependent on SC. At SC=TSC, the mixtures exhibit the largest dry density and yield the highest undrained peak strength and the largest dilative trend. During shearing, large internal migration of grains was observed at the TSC, causing heterogeneity in the sample. Analysis of the CSL deduced from the final points of the triaxial tests shows that, at the TSC, failure appears to correspond to the behavior of the coarsest fraction of the soil. This fraction is located in the upper part of the sample, where the sand particles had been eliminated by suffusion. On the other hand, in the more stable materials, the CSL is consistent with the bulk grain size distribution of the soil.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.518-522
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• 2008

Recently, many patients related to heart disease have surgical operation by expanding a blood vessel to treat the angiostenosis. So far most angioplasties have been performed using balloon-dilative stent made of stainless steel. Some researchers are studying the stent made of shape memory alloy (SMA) to operate the angioplasty more easily. and there are several papers which introduce the angioplasty using SMA. However, most of the analysis models for stents are constructed using solid elements. So much computing time is required to solve the analysis model. In this study, we suggest the SMA stent model using 1D truss element which is much faster than stent model using 3D solid element. To represent non-linear behavior of SMA, we apply 1D SMA constitutive equation of Lagoudas'. Pseudo-elastic behavior of stent structures is presented as a numerical example.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.429-438
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• 2019

Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an innovative soil improvement approach utilizing metabolic activity of microbes to hydrolyze urea. In this paper, the shear response and the erodibility of MICP-treated sand under axial compression and submerged impinging jet were evaluated at a low confining stress range. Loose, poorly graded silica sand was used in testing. Specimens were cemented at low confining stresses until target shear wave velocities were achieved. Results indicated that the erodibility parameters of cemented specimens showed an increase in the critical shear stress by up to three orders of magnitude, while the erodibility coefficient decreased by up to four orders of magnitude. Such a trend was observed to be dependent on the level of cementation. The treated sand showed dilative behavior while the untreated sands showed contractive behavior. The shear modulus as a function of strain level, based on monitored shear wave velocity, indicated mineral debonding may commence at 0.05% axial strain. The peak strength was enhanced in terms of emerging cohesion parameter based on utilizing the Mohr-Coulomb failure criteria.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권6호
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• pp.983-1001
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• 2017

The extent by which economy and safety concerns can be addressed in earth retaining structure design depends on the accuracy of the assumed failure surface. Accordingly, this study attempts to investigate and quantify mechanical backfill properties that control failure surface geometry of cohesionless backfills at the active state for translational mode of wall movements. For this purpose, a small scale 1 g physical model study was conducted. The experimental setup simulated the conditions of a backfill behind a laterally translating vertical retaining wall in plane strain conditions. To monitor the influence of dilative behavior on failure surface geometry, model tests were conducted on backfills with different densities corresponding to different dilation angles. Failure surface geometries were identified using particle image velocimetry (PIV) method. Friction and dilation angles of the backfill are calculated as functions of failure stress state and relative density of the backfill using a well-known empirical equation, making it possible to quantify the influence of dilation angle on failure surface geometry. As a result, an empirical equation is proposed to predict active failure surface geometry for cohesionless backfills based on peak dilatancy angle. It is shown that the failure surface geometries calculated using the proposed equation are in good agreement with the identified failure surfaces.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.19-30
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• 2019

Recent research on the behavior of silty sand tends to advocate the use of equivalent skeleton void ratio to characterize the density state of this type of soil. This paper presents an investigation to explore the physical meaning of the equivalent skeleton void ratio by means of DEM simulations for assemblies of coarse and fine particles under biaxial shear. The simulations reveal that the distribution pattern of fine particles in the soil skeleton plays a crucial role in the overall macroscopic response: The contractive response observed at the macro scale is mainly caused by the movement of fine particles out of the force chains whereas the dilative response is mainly associated with the migration of fine particles into the force chains. In an assembly of coarse and fine particles, neither all of the fine particles nor all of the coarse ones participate in the force chains to carry the external loads, and therefore a more reasonable definition for equivalent skeleton void ratio is put forward in which a new parameter d is introduced to take into account the fraction of coarse particles absent from the force chains.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.17-25
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• 2011

흙입자의 구조는 흙을 구성하는 용해성 입자의 용해작용, 건조작용 그리고 고결화 현상과 같은 특정요인에 의해 영향을 받으며 입자구조의 변화는 흙의 역학적 거동에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 흙속에 포함된 용해성입자의 용해작용이 전단강도에 미치는 영향을 조사하였다. 직접전단실험을 위해 소금과 모래로 구성된 혼합재를 이용하여 시료를 조성하고 전체시료에 대한 용해성 입자의 부피비를 조절하면서 실험을 수행하였으며 실험과 동일한 조건하에 서 수치해석을 수행하였다. 입자의 소실과정을 위해 실험에서는 소금-모래 혼합재를 포화시켜 소금을 용해시켰으며 수치해석에서는 용해성 입자의 크기를 줄이는 것으로 용해과정을 모사하였다. 실험결과, 용해성 입자의 부피비가 증가할수록 내부마찰각은 감소하였고, 시료의 수직변형은 팽창거동에서 수축거동으로 변화하였다. 수치해석은 실험 결과와 유사한 거시적 거동을 보여주었다. 미시적관점에서, 입자가 용해됨에 따라 간극비의 증가, 접촉점 수의 감소, 전단접촉력의 증가, 접촉력 연결고리의 이방성에 의해 새로운 입자구조가 생성됨을 보여주었다. 이러한 미시적 거동의 변화는 입자의 용해작용 후 전단거동에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 기초나 지반구조물의 설계와 시공 시 지반재료의 용해에 따른 전단강도을 고려해야 함을 보여준다.