• Geomechanics and Engineering
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2023

The unconfined compression strength (UCS) of soils is commonly used either before or during the construction of geo-structures. In the pre-design stage, UCS as a mechanical property is obtained through a laboratory test that requires cumbersome procedures and high costs from in-situ sampling and sample preparation. As an alternative way, the empirical model established from limited testing cases is used to economically estimate the UCS. However, many parameters affecting the 1D soil compression response hinder employing the traditional statistical analysis. In this study, gene expression programming (GEP) is adopted to develop a prediction model of UCS with common affecting soil properties. A total of 79 undisturbed soil samples are collected, of which 54 samples are utilized for the generation of a predictive model and 25 samples are used to validate the proposed model. Experimental studies are conducted to measure the unconfined compression strength and basic soil index properties. A performance assessment of the prediction model is carried out using statistical checks including the correlation coefficient (R), the root mean square error (RMSE), the mean absolute error (MAE), the relatively squared error (RSE), and external criteria checks. The prediction model has achieved excellent accuracy with values of R, RMSE, MAE, and RSE of 0.98, 10.01, 7.94, and 0.03, respectively for the training data and 0.92, 19.82, 14.56, and 0.15, respectively for the testing data. From the sensitivity analysis and parametric study, the liquid limit and fine content are found to be the most sensitive parameters whereas the sand content is the least critical parameter.

• Advances in concrete construction
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• 제15권5호
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• pp.333-348
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• 2023

Fast infrastructure development boosts the demand for shotcrete. Despite sand and stone being the most common coarse and fine aggregates for shotcrete, excessive exploration of these materials challenges the ecological environment. This study utilized an industrial solid waste, high-titanium heavy slag, blended with steel fibers to form Wet Shotcrete of Steel Fiber-reinforced High-Titanium Heavy Slag (WSSFHTHS). It investigated its workability, shotcrete performance and mechanical properties under different water-to-cement ratios, fly ash content, superplasticizer dosage, and steel fiber content. The tunnel excavation and support were investigated by conducting finite element numerical simulation analysis and was used in 3 tunnel lining pipes in Zhonggouwan tailing pond. The major findings are as follows: (1) The water-to-cement ratio (w/c ratio) significantly impacted the compressive strength of WSSFHTHS. The highest 28-day compressive strength of 60 MPa was achieved when the w/c ratio was 0.38; (2) Adding fly ash improved the workability and shotcrete performance and strength development of WSSFHTHS. The best anti-permeability performance was achieved when the fly ash constituted 15%, with the lowest permeability coefficient of 4.596 × 10-11 cm/s; (3) The optimum superplasticizer dosage for WSSFHTHS is 0.8%. It provided the best workability and shotcrete performance. Excessive dosage resulted in water bleeding and poor aggregate encapsulation, while insufficient dosage decreased flowability and adversely affected shotcrete performance; (4) The dosage of steel fibers significantly impacted the flexural and tensile strength of WSSFHTHS. When the steel fiber dosage was 45 kg/m³, the 28-day flexural and tensile strengths were 8.95 MPa and 6.15 MPa, respectively; (5) By integrating existing shotcrete techniques, the optimal lining thickness was 80 mm for WSSFHTHS per simulation. The results revealed that after using WSSFHTHS, the displacement of the tunnel surrounding the rock significantly improved, with no cracks or hollows, similar to the simulation results.

• 한국지형학회지
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• 제26권4호
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• pp.1-20
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• 2019

In order to establish appropriate policy to control sediment-associated problems, it is necessary to identify the physical characteristics of the reservoir sediments in particulate form in the Yeongsan River. Two time-integrated suspended sediment samplers were installed at Seungchon and Juksan weir on the upper and middle Yeongsan River in July 2012. Reservoir sediment samples were obtained at monthly intervals until October 2014. During the monitoring period, a total of 38 sediment samples were obtained and analyzed. Seasonal trends of suspended sedimentation rates and grain size distributions were examined based on variations in precipitation and discharge fluctuations. Moreover, stream flow characteristics, which has a great influence on the physical characteristics of the river sediment, was analyzed using flow duration curve for the period 2003-2019 at Naju gauging station. Sedimentation rates during summer, when heavy rainfall was concentrated due to the monsoonal front and typhoon, were very high, indicating the positive relationship between sediment concentration and discharge. Particle size analysis of the collected sediment showed that coarse silt and very fine sand-sized sediment dominated most of the Seungchon weir sediment. On the other hand, medium silt-sized sediment dominated the downstream Juksan weir except for a few summer samples. These results implied that the physical characteristics of the suspended sediment are determined not only due to flow fluctuations, but also with regard to the antecedent rainfall conditions, hillslope-channel connectivity, and the supply of materials from various contributing regions. This information about flow characteristics and temporal variations in reservoir sediment can be used for safe management of the weir and discussing the issues on the dismantling of the weirs.

• 한국지형학회지
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• 제27권4호
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• pp.53-70
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• 2020

Silgyeong sansuhwa (Realistic landscape paintings) are drawn in Korea since 17th century. It has characteristics of more realistic description of landscape than painting from previous periods. Kim Hong Do's 'Haedong Myeongsan docheop (The album of paintings of famous mountains in Korea)' has been recognized as fine example of realistic description of geomorphic landscapes. Kim Hong Do and Kim Eung hwan did official travel to Gwandong and Geumgangsan area by order of King Jeongjo in 1788. As a result of that travel they draw about 100 piece of landscape painting. About 60 pieces of the paintings are still remaining. These are open to public by Korea National Museum in 1996. 14 pieces of painting, Daegwanryeong and Gangneung, Gyeongpo-dae, Hohae-jeong, Gahak-jeong, Cheonggan-jeong, Mun-am, Mangyang-jeong, Wolsong-jeong, Neungpa-dae, Naksan-sa, Mureung-gye, Gyejo-gul, and Hyeonjong-am, are analysed in this study. Coastal depositional landforms, like lagoon, sand beach and spit or barriers, erosional forms, like sea stack, sea cliff and sea cave, depicted in the paintings are analysed. In addition, structural landforms, colluvial landform and bedrock incision form by the running water in mountain area were analysed and weathered forms of granite and excursion to karst cave also discussed. It is found that sea arch in the printing destroyed since 1788, though exact position and reason is still unknown. There are strong need for discovery and identification of geomorphic landscape resources, for applied geomorphological studies and for prepare educational materials for non-face-to-face education. It also be emphasized that it can be used of the course work materials for future education using augmented reality and virtual reality technology.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.717-724
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• 2023

잔류전단강도(residual shear strength)는 산사태와 토석류 해석시 사용되는 중요한 인자이다. 잔류전단강도는 흙이 전단될 때 발현되는 최소 전단응력으로 산사태 발생시점에서의 전단강도이다. 본 연구는 링전단시험장치를 사용하여 주문진 모래에 대한 잔류전단강도를 측정하였다. 거칠기 효과를 검증하기 위하여 링전단상자를 거친면(rough surface)과 매끈면(smooth surface)으로 달리 제작하여 흙 시료가 전단될 때 거칠기(roughness)에 따른 전단특성을 조사하고자 하였다. 시험은 조립상태, 배수조건에서 전단속도를 0.01, 0.1, 1, 10, 50, 100 mm/s로 달리 적용하여 각 전단속도에 따른 전단응력을 측정하고, 각 시험단계별 잔류전단강도를 측정하였다. 실험결과에 따르면, 일반적으로 전단강도는 전단속도가 증가하면 증가한다. 또한 전단시간이 길어질수록, 전단속도가 증가할수록, 링전단상자 하부링에서 더 많은 미립분이 쌓인다는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 입자 파쇄량이 증가할수록 산사태 발생이후 토석류 확산시에 유동성을 증가시키는 원인으로 판단할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권5호
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• pp.467-480
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• 2024

The mechanical properties and durability of concrete pavements may be degraded in extreme situations, resulting in the need for partial repair or total replacement. During the past few decades, there has been a growing body of research on substituting a portion of Portland cement with alternative cementitious materials for improving concrete properties. In this study, two different configurations of powdered and granulated blast furnace slag were implemented, replacing fine aggregates (by 12 wt.%) and Portland cement (by 0, 20, 40, and 60 wt.%) in the making of roller-compacted concrete (RCC) mixes. The specimens were fabricated to investigate the mechanical properties and durability specifications, involving freeze-thaw, salt-scaling, and water absorption resistance. The experimental results indicated that the optimum mechanical properties of RCC mixes could be achieved when 20-40 wt.% of powdered slag was added to concrete mixes containing slag aggregates. Accordingly, the increases in compressive, tensile, and flexural strengths were 45, 50, and 28%, in comparison to the control specimen at the age of 90 days. Also, incorporating 60 wt.% of powdered slag gave rise to the optimum mix plan in terms of freeze-thaw resistance such that a negligible strength degradation was experienced after 300 cycles. In addition, the optimal moisture content of the proposed RCC mixtures was measured to be in the range of 5 to 6.56%. Furthermore, the partial addition of granulated slag was found to be more advantageous than using entirely natural sand in the improvement of the mechanical and durability characteristics of all mixture plans.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.69-76
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• 2024

굳지 않은 콘크리트의 유변특성은 콘크리트의 제조 및 성능에 중요한 영향을 미치지만, 새롭게 개발되는 배합과 제조 공법의 다양화로 인하여 기존의 경험적 방법으로는 유변특성의 정확한 예측에 어려움이 있다. 본 연구에서는 시멘트 입자와 같은 나노 수준에서의 입자간 상호작용부터 잔골재와 같은 마이크로 수준에서의 유변학적 성질을 정량적으로 예측하기 위하여 멀티스케일 기법을 적용한 유변특성 예측 모델을 제안하였으며, 시멘트 페이스트의 항복응력, 모르타르의 항복응력 및 소성점도를 예측하기 위하여 YODEL(Yield stress mODEL), Chateau-Ovarlez-Trung 방정식 및 Krieger-Dougherty 방정식을 적용하였다. 일차적으로 시멘트 페이스트의 물-시멘트비(W/C)를 기준으로 하여 페이스트 스케일의 유변특성을 예측하였으며, 예측 결과를 토대로 동일한 W/C에 시멘트-잔골재 부피비(C/S)를 추가한 모르타르 스케일의 유변특성의 예측을 진행하였다. 시멘트 모르타르에 대한 유변특성 실험을 통하여 예측 결과와 실험 결과의 비교를 진행함으로써 예측 모델의 적용 가능성을 평가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권8호
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• pp.420-427
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• 2016

본 연구는 미세기포를 이용하여 하천 및 호수의 퇴적물 내 영양염류 제어 가능성을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 실제 호수에서 퇴적물을 채취하여 용출 특성 실험 및 기포를 이용한 퇴적물 및 영양염류 제거 실험을 수행하였다. 연구에 사용된 퇴적물의 입도분석 결과, 점토와 실트(<0.075 mm)비율은 약 7.7%, 모래(0.075~4.75 mm)는 약 67.8%, 자갈은(${\geq}4.75mm$) 약 24.5%로 나타났다. 총질소(T-N), 총인 (T-P), 강열감량은 각각 2,790~3,260 mg/kg, 261~311 mg/kg, 4.1~9.6%로 나타났다. 퇴적물의 입도별 T-N과 T-P을 분석한 결과, 입도가 클수록 퇴적물의 T-N와 T-P 함량은 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 입도가 클수록 비표면적이 작아져 흡착되는 오염물질량이 줄어들기 때문으로 판단된다. 기포의 특성에 따른 퇴적물의 제거효율을 분석한 결과, 압력 6기압, 순환률 30%, 응집제 주입량 15 ppm의 조건으로 실험을 수행하였을 때 퇴적물의 제거율이 19.9%로 가장 높게 나타났다. 이 때의 T-N, T-P의 제거효율도 21.4, 22.6%로 가장 높게 나타났다. 운전조건을 고정시키고 기포 주입횟수를 증가시키면서 T-N과 T-P의 제거효율을 살펴본 결과, 주입횟수 2회까지 T-N과 T-P의 제거효율은 높았으나, 3회부터는 제거효율이 낮아짐에 따라 주입횟수가 증가하더라도 제거효율에는 큰 변화를 보이지 않았다. 그리고 미세입자가 제거된 퇴적물의 영양염류 용출량은 미세입자를 제거하지 않은 퇴적물의 용출량보다 약 20.1~64.3% 정도 감소함을 알 수 있었다. 이를 통해 미세기포를 퇴적물에 반복적으로 주입하는 방안은 퇴적물 및 퇴적물에서의 영양염류 용출을 제어하는 효과적인 방안으로써 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.104-110
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• 2015

폴리머 콘크리트는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비하여 가격이 8~10배 비싼 것으로 알려져 있다. 그러므로 폴리머 콘크리트 제품 생산에 있어서 생산비의 대부분을 차지하는 폴리머 결합재의 사용량을 절감하는 것이 매우 중요하다. 폴리머 결합재의 절감기술을 개발하기 위하여 철강 산업에서 발생되는 제강 산화공정 슬래그와 환원공정 슬래그를 사용하여 아토마이징 공법으로 표면이 매끄러운 구형의 골재를 제조하였다. 폴리머 콘크리트 제조에 일반적으로 사용되는 탄산칼슘(충전재)과 강모래(잔골재) 대신 구형의 아토마이징 산화공정 슬래그와 환원공정 슬래그를 사용하면 최밀 충전효과와 볼베어링 효과로 작업성이 향상되어 폴리머 결합재의 절감효과를 기대할 수 있다. 폴리머 콘크리트 복합재료의 물성을 조사하기 위하여 폴리머 결합재의 첨가율과 아토마이징 제강 환원슬래그의 대체율에 따라 다양한 배합의 폴리머 콘크리트 공시체를 제조하였다. 시험결과, 아토마이징제강 슬래그의 대체율이 증가됨에 따라 공시체의 압축강도는 증가되었으나 휨강도는 폴리머 결합재의 첨가율에 따라 최대값이 다르게 나타났다. 내열수성시험에서 압축강도, 휨강도, 밀도 및 세공의 평균직경은 감소되었으나 총세공량과 공극률은 증가되었다. 탄산칼슘과 강모래대신 구형의 아토마이징 제강 산화슬래그와 아토마이징 제강 환원슬래그를 사용하여 만든 폴리머 콘크리트는 작업성이 현저히 개선되어 종래의 제품보다 폴리머 결합재의 사용량을 19.0% 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권3호
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• pp.279-284
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• 1999

석탄회가 토양의 투수성을 개선하는데 이용될 수 있을까 알아보기 인하여 토성이 서로 다른 4가지 토양, 식토, 식양토, 사질식양토, 사토에 무연탄회와 유연탄회를 각각 0, 10, 20, 40, 60, 80, 100%(w, $w^{-1}$)를 처리하고, 직경 5.4 cm 길이 11 cm의 스테인레스스틸 관에 토양컬럼을 만들어 항압법에 의하여 포화수리전도도 (Ks)를 측정하였다. 무연탄회와 유연탄회의 입자는 다같이 구형이었고, 입자의 크기 분포는 미사질이었다. 무연탄회 입자 표면은 매끄러웠고 반면에 유연탄회의 표면은 약간 거친편이었지만, 그들의 포화수리전도도값은 거의 비슷하였고, 토양에 처리하였을 때 포화수리전도도에 미치는 효과도 거의 같았다. 투수성이 불량한 식토에 석탄회 20%를 처리하여 Ks값이 $10^{-8}m\;s^{-1}$ 수준에서 $10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준으로 10배정도 증가되는 효과가 있었으나, 40% 이상 처리에서는 그 이상의 효과는 나타나지 않았다. 식양토에 대한 석탄회 처리는 $10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준의 Ks값이 그대로 유지되었으며, 영향을 주지 못하였다. 한편 투수성이 비교적 높은 사질식양토에 석탄회를 10%처리함으로써 Ks값이 $10^{-5}m\;s^{-1}$에서 $10^{-6}m\;s^{-1}$수준으로 10배정도 감소되었고 20%이상 처리하였을 경우 $5.0{\times}10^{-7}m\;s^{-1}$ 경우 수준으로 거의 50배 감소되었다. 투수성이 너무 높아 보수력이 거의 없는 사토에서는 석탄회 10% 처리하였을 경우 Ks값이 $10^{-4}m\;s^{-1}$에서 $10^{-5}m\;s^{-1}$수준으로 10배정도 감소되었고 20% 처리하였을 경우에는 $10^{-6}m\;s^{-1}$ 수준으로 100배정도 감소되었으며 40% 정도 처리하였을 때 $5.0{\times}10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준으로 약 500배 감소되어 보수력이 증가할 것으로 판단된다.