• 산업기술연구
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• 제22권A호
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• pp.153-159
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• 2002

This paper is an experimental work of estimating friction angle of very coarse grained soil such as rubble mound by performing laboratory experiments. Two crushed rocks of rubble mound were used for tests. Triaxial compression tests with drained conditions were performed to measure friction angles of soils prepared by mixing the crushed soil having an identical coefficient of uniformity with different maximum grain size distribution. Centrifuge model experiments with those soils were also performed to measure angle of repose and to estimate friction angle of soil from measuring the slope of slip line in the active stress state. Model tests were carried out by changing the G-levels of 1G and 50G. From triaxial compression tests, the measured value of friction angle of soil is in the range of $41{\sim}57^{\circ}$. The measured value of repose angle is in the range of $32{\sim}35^{\circ}$. The values of friction angle are found not so sensitive to the maximum grain size of soil as long as the coefficient of uniformity is identical. Estimated value of friction angle from measuring the slope of slip line in the active stress state is in the range of $30{\sim}46^{\circ}$. Thus, the estimated angle of friction are found to be greater in the order of the measured angle of repose, the estimated value from the slope of active state, and triaxial compression test results. On the other hand, the measured values of friction angle from triaxial tests were compared with empirical equations, based on the relation between friction angle and void ratio. Equations proposed by Helenelund(l966) and Hansen(1967) found to be relatively reliable to estimate friction angles of soil.

• 한국지구과학회지
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• 제42권2호
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• pp.164-174
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• 2021

본 연구는 육상 기원 조립질 하상 퇴적물의 높은 이동성에 영향을 미치는 전단과 파쇄특성을 조사하기 위하여 링전단실험을 수행하였다. 평균 입경 6 mm 자갈에 대하여 링전단시험장치를 사용하여 전단시간(shear time)과 전단속도(shear velocity)에 따른 전단-변형률 역학특성과 입자파쇄 특성을 조사하였다. 특히 배수(장시간 전단)와 비배수(단시간 전단)조건을 고려하기 위하여 초기 전단속도(0.01→0.1→1 mm/sec와 0.1→0.01→1 mm/sec)에 따른 링전단실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면, (i) 배수와 비배수조건 모두에서 입자파쇄 특성이 확인되었지만, 비배수조건에서 상대적으로 큰 전단저항을 받는 것으로 나타났다. (ii) 배수조건에 관계없이 수중 자갈의 초기 전단속도는 전단응력-전단변형률 관계곡선을 결정하는 중요한 요인으로 나타났다. (iii) 입자파쇄는 평균 입경에 영향을 받으며 사용된 수중 자갈은 상대적으로 큰 입자파쇄 특성을 보였다. 그리고 (iv) 전단응력 결정에서 가장 크게 영향을 미치는 영향인자는 전단시간과 초기 전단속도임을 확인할 수 있었다. 결론적으로 모래와 자갈을 다량 함유한 조립질 하상 퇴적물은 입자-입자 간 상호접촉, 마모, 맞물림, 마찰 등의 물리적 이동과정을 통해 입자파쇄와 세립토 함량이 증가되고 이러한 현상은 하상 퇴적물의 고유동성을 초래하는 원인이 되는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.159-164
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• 1988

연직하중(鉛直荷重), 구속압(拘束壓) 및 torque를 각각 독립적으로 작용시킬 수 있는 비틀림전단시험(剪斷試驗)을 실시하여 주응력축(主應力軸)을 회전(回轉)시켰을 경우, 변형율증분방향(變形率增分方向)과 응력방향(應力方向) 혹은 응력증분방향(應力增分方向) 사이의 관계가 조사되었다. 이 비틀림전단시험(剪斷試驗)은 $K_0$-압밀점토시료(壓密粘土試料)에 대하여 비배수(非排水) 및 배수(排水) 상태하에서 주응력축회전(主應力軸回轉)이 가능한 전 응력경로(應力徑路)로 실시되었다. 본(本) 연구(硏究)결과 파괴시의 변형율증분(變形率增分)벡터의 방향은 응력(應力)벡터방향과 일치함을 알 수 있었다. 즉 변형율증분(變形率增分)벡터방향은 초기의 낮은 응력단계(應力段階)에서는 응력증분(應力增分)벡터 방향과 일치하지만 높은 응력단계(應力段階)에서는 응력(應力)벡터방향과 일치하게 된다. 이는 점토(粘土)의 거동(擧動)이 응력의 증가에 따라 탄성(彈性)에서 소성(塑性)으로 변천되어 감을 의미한다. 따라서 주응력축회전(主應力軸回轉)시의 점토거동(粘土擧動)의 구성식화(構成式化)에는 탄소성이론(彈塑性理論)의 적용이 가능함이 입증되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.107-114
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• 1996

다양한 입도 분포의 화강암 풍화토(화강토)에 대하여 각종 보강재와의 경계면 마찰계수를 얻기 위하여 직접전단시험을 수행하였다. 이 직접전단시험에 사용한 보강재는 강재편평대상보강재 (smooth steel strip)와 표면이 거친 합성형 Paraweb(friction tie) 및 폴리에스터 직포(woven geotextile) 등이다. 함수비 변화에 따라 화강토의 전단강도가 변화하는 점을 감안하여 현장조건 중 최악의 상태인 포화도 100%로 하였으며, 직접전단시험의 특성상 배수조건을 전제로 하였다. 또한 현장의 다짐 효과에 대한 영향을 고려하여 수정다짐 95% 조건을 적용하였다. 그 결과 미세립자 함유율이 클 수록 마찰계수비가 증가하며, 표면이 거친 보강재(friction tie and geoteztile)가 표면이 편평한 강재 보강재(smooth steel strip)에 비하여 마찰계수비가 매우 크게 나타남을 발견하였다. 이에 따라 배수상태를 유지하고 표면이 거친 보강재를 사용한다면 미세립자 함유량이 36% 정도인 화강토일지라도 보강토 뒤채움재료로 활용이 가능하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.65-76
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• 2014

해안지역의 연약지반을 개량하기 위하여 연약지반 위에 모래를 포설하거나 모래다짐말뚝을 시공할 경우 점토와 모래가 서로 섞이는 경우가 많으며, 풍화된 사면의 표층에도 모래나 자갈 섞인 세립토가 많이 존재한다. 본 연구에서는 이와 같은 혼합토에 포함된 모래 함유량의 증가에 따른 점토의 액소성한계 및 전단강도 변화에 대해 연구하였다. 먼저 카올리나이트와 벤토나이트에 모래 함유량을 0, 9, 17, 23, 29, 33, 또는 50%까지 증가시키면서 액소성한계시험을 실시하였으며, 모래 함유량이 증가함에 따라 액소성한계는 감소하는 경향을 보였다. 다양한 모래 함유량을 가진 카올리나이트와 벤토나이트에 함수비를 10% 또는 20%씩 단계적으로 증가시키면서 토베인시험기를 이용하여 비배수전단강도를 측정하였다. 동일한 모래 함유량을 가진 공시체의 경우 특정 함수비에서 비배수전단강도가 급격히 감소하였으며, 공시체 내 모래 함유량이 증가할수록 배수가 발생하면서 비배수전단강도는 감소하였다. 한편 동일한 조건의 혼합토에 대한 직접전단시험을 실시하여 모래 함유량의 증가에 따른 점토-모래 혼합토의 점착력 및 내부마찰각을 측정하였다. 점토 내 모래 함유량이 증가함에 따라 점착력은 감소하였으며, 내부마찰각은 증가하는 경향을 보였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.1027-1044
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• 2017

Membrane penetration is the most important factor influencing the measurement of volume change for triaxial consolidated-drained shear test for coarse-grained soil. The effective pressure p, average particle size $d_{50}$, thickness $t_m$ and elastic modulus $E_m$ of membrane, contact area between membrane and soil $A_m$ as well as the initial void ratio e are the major factors influencing membrane penetration. According to the membrane deformation model given by Kramer and Sivaneswaran, an analytical solution of the membrane penetration considering the initial void ratio is deduced using the energy conservation law. The basic equations from theory of plates and shells and the elastic mechanics are employed during the derivation. To verify the presented solution, isotropic consolidation tests of a coarse-grained soil are performed by using the method of embedding different diameter of iron rods in the triaxial samples, and volume changes due to membrane penetration are obtained. The predictions from presented solution and previous analytical solutions are compared with the test results. It is found that the prediction from presented analytical solution agrees well with the test results.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.45-59
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• 1983

본문(本文)은 우리 나라 서남해안(西南海岸)에 있는 영산강(榮山江) 하류(下流)의 재압밀(再壓密) 재성형(再成形)한 포화점토(飽和粘土)에 대하여 한계상태개념(限界狀態槪念)을 도입(導入), 일련(一連)의 배수(排水) 및 비배수(非排水) 조건(條件)의 삼축압축(三軸壓縮) 시험(試驗)을 시행(試行)하여 변형(變形) 및 강도특성(强度特性)을 규명(糾明)한 것이다. 현재(現在)까지 제안(提案)된 구성방정식(構成方程式) 중(中)에서 Cam-clay 모델과 수정(修政) Cam-clay모델 및 dilatancy의 영향(影響)을 고려(考慮)한 모델을 사용(使用)하여 변형율(變形率)을 추정(推定)하고 추정치(推定値)를 실측치(實測値)와 비교(比較)하였다. 본(本) 점토(粘土)에서의 체적변형율(體積變形率) 추정(推定)은 dilatancy의 영향(影響)을 고려(考慮)한 모델이, 전단변형율(剪斷變形率) 추정(推定)은 수정(修政) Cam-clay모델이 실측치(實測値)와 매우 좋은 일치(一致)를 보이고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5C호
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• pp.255-262
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• 2008

본 연구에서는 다짐 재료의 강도특성에 나타나는 이방성과 그 정도를 명확히 밝히기 위해 다짐 재료로 널리 사용되는 화강풍화토를 이용해 포화, 불포화 상태에서 삼축압축시험을 실시했다. 공시체는 다짐도 $D_c$=90%가 되도록 다짐한 후 ${\sigma}_1$ 방향과 퇴적면이 이루는 각도로 정의되는 ${\delta}$가 $0^{\circ}C$, $45^{\circ}C$, $90^{\circ}C$가 되도록 제작되었다. 실험결과, 불포화토의 전단강도에 미치는 흡입력(suction)의 기여율에는 ${\delta}$ 의존성이 확인되지 않았고, 다짐재료의 전단강도에 나타나는 이방성은 포화시보다 불포화시에 현저히 나타나는 것으로 평가되었다. 또한 실험을 통해 도출된 결과를 이용해, ${\sigma}_1$ 방향과 퇴적면과 이루는 각도 ${\delta}$가 서로 다른 불포화토의 전단강도를 간단히 추정할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.143-151
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• 2007

고결모래의 거동은 고결정도, 상대밀도, 응력조건, 그리고 입자특성 등에 의해 영향을 받으며, 특히 고결모래의 강도에 영향을 끼치는 고결결합은 응력에 의해 파괴되기 때문에 고결모래의 강도정수는 응력조건을 고려하여 평가되어야 한다. 일반적으로 고결모래의 마찰각은 고결결합에 의해 영향을 받지 않기 때문에 미고결 상태의 마찰각과 동일한 반면, 점착력은 고결결합에 의해 증가하는 것으로 알려지고 있다. 따라서 본 연구에서는 석고를 고결유발제로 하는 고결시료를 조성하여 다양한 구속압 조건에서 배수전단시험을 실시함으로써, 구속압 변화에 따른 고결모래의 강도정수를 평가하였다. 실험결과 고결모래의 점착력은 고결정도와 구속압의 크기에 따라 고결지배구간, 천이구간, 응력지배구간에서 다르게 평가되었다. 또한 본 연구에서는 고결결합을 파괴시키지 않고 강도정수를 평가하기 위한 적정 구속압을 결정하기 위해 고결정도를 표현하는 일축압축강도와 고결결합을 파괴시키지 않는 최대 구속압의 관계를 결정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.21-28
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• 2010

화강풍화토는 가장 일반적인 흙의 종류이다. 비등방성 화강풍화토의 응력-변형-강도를 측정하는 것은 사면, 옹벽, 굴착의 변형과 안정을 위하여 매우 중요하다. 불포화 강도특성을 알기 위하여 일련의 불포화 배수삼축압축시험을 시행하였다. 시험시료는 다짐방향에 각각 0, 45, 90도의 축방향각을 갖도록 하였다. 등방압축을 받는 시료의 축변형률은 다짐방향에 의하여 크게 영향을 받으며 이차압축과정에는 시간의존성은 다짐방향과 관계가 거의 없다. 삼축압축강도와 변형에 미치는 다짐방향의 영향은 저구속압과 포화토에서 더 확연한것으로 나타났다. 다짐방향과의 각도를 고려하는 불포화화강풍화토의 강도를 추정하는 방법을 제안하였다.