• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.75-84
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• 1991

방조제(防潮堤)와 같은 토공구조물(土工構造物)을 연약 지반위에 건설(建設)할 때에 두꺼운 퇴적층(堆積層)의 해성(海成) 실트질 점토(粘土)로 이루어진 기초지반(基礎地盤)은 압밀(壓密)과 Creep으로 변형(變形)이 발생한다. 연약지반(軟弱地盤) 위에 축조(築造)된 토공구조물(土工構造物)의 안정화(安定化)를 위하여 보통 매트리스를 사용하게 되며 이는 제체(堤體)의 하중(荷重)을 분산(分散)시킴으로 인하여 극한지지력(極限地支力)을 증가(增加)시키는 중요한 역할(役割)을 하게 된다. 본 연구(硏究)에서는 토공구조물(土工構造物)의 장기적인 변형(變形)을 합리적(合理的)으로 예측(豫測)하여 방조제(防潮堤) 설계(設計) 및 사후관리(事後管理)에 기여(寄與)하고자 한다. 따라서 실험(實驗)에 의하여 해성점토(海成粘土)의 유변학적(流變學的) 모델을 결정(決定)하고 선정(選定)된 모델에 맞는 기존 프로그램인 압밀과 Creep이 각각 해석 가능한 S/W를 두 가지가 동시에 해석가능한 S/W로 수정하여 장기(長期) 응력(應力)-변형거동(變形擧動)을 구명(究明)하였다. 연구결과(硏究結果) 내용(內容)을 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 개발(開發)한 프로그램은 압밀(壓密)과 Creep을 동시에 해석(解析)할 수 있다. 2. Creep 시험 결과(結果), Rheology 모델은 Vyalov 모델로 나타났다. 3. 연약지반(軟弱地盤)이 보강(補強)된 경우는 비보강(非補強) 경우 보다 압밀(壓密) 및 Creep 변위(變位)가 작게 나타나 토목 섬유의 효과(效果)가 어느 정도 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.109-120
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• 2007

대형 대단면 터널의 시공시 지반 변형을 억제시키고 지반의 강성을 증가시키며 차수 및 지수를 확보하기 위해 다양한 사전 보강공법들이 굴착전 막장 천단부 전방에 적용되고 있으나 물성치 결정 및 시공단계 해석에 있어서 여러 오류를 안고 있다. 본 연구에서는 탄성파를 이용하여 사전보강영역의 시간 의존적 강도 및 강성 특성을 분석하는 기법을 제시하였다. 실내실험을 통해 획득한 탄성파속도와 전단강도는 경화시간에 따라 증가하며, 전단강도와 전단강도정수는 탄성파 속도와 일정한 관계를 갖는 것으로 분석된다. 재령에 따른 탄성계수와 점착력을 터널의 시공단계에 따른 시뮬레이션에 적용하여 경시효과가 터널 변위 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과 $1{\sim}2$일 강도 및 강성을 적용한 결과가 경시효과를 고려한 경우와 갱구부에서 유사한 거동을 하며, 특히 초기 시공부분 및 갱구부에서 터널의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 분석된다. 본 연구에서 제안된 기법을 통해 향후 사전보강영역의 경시효과를 고려한 터널 거동해석을 위해 실내실험과 수치해석을 병용하여 신뢰성 있는 터널 해석 및 설계를 수행하는 것이 바람직 할 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.273-284
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• 2018

A detailed understanding of the mechanical behaviors for crushed coal rocks after grouting is a key for construction in the broken zones of mining engineering. In this research, experiments of grouting into the crushed coal rock using independently developed test equipment for solving the problem of sampling of crushed coal rocks have been carried out. The application of uniaxial compression was used to approximately simulate the ground stress in real engineering. In combination with the analysis of crack evolution and failure modes for the grouted specimens, the influences of different crushed degrees of coal rock (CDCR) and solidified grout strength (SGS) on the mechanical behavior of grouted specimens under uniaxial compression were investigated. The research demonstrated that first, the UCS of grouted specimens decreased with the decrease in the CDCR at constant SGS (except for the SGS of 12.3 MPa). However, the UCS of grouted specimens for constant CDCR increased when the SGS increased; optimum solidification strengths for grouts between 19.3 and 23.0 MPa were obtained. The elastic moduli of the grouted specimens with different CDCR generally increased with increasing SGS, and the peak axial strain showed a slightly nonlinear decrease with increasing SGS. The supporting effect of the skeleton structure produced by the solidified grouts was increasingly obvious with increasing CDCR and SGS. The possible evolution of internal cracks for the grouted specimens was classified into three stages: (1) cracks initiating along the interfaces between the coal blocks and solidified grouts; (2) cracks initiating and propagating in coal blocks; and (3) cracks continually propagating successively in the interfaces, the coal blocks, and the solidified grouts near the coal blocks. Finally, after the propagation and coalescence of internal cracks through the entire specimens, there were two main failure modes for the failed grouted specimens. These modes included the inclined shear failure occurring in the more crushed coal rock and the splitting failure occurring in the less crushed coal rock. Both modes were different from the single failure mode along the fissure for the fractured coal rock after grouting solidification. However, compared to the brittle failure of intact coal rock, grouting into the different crushed degree coal rocks resulted in ductile deformation after the peak strength for the grouted specimens was attained.

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.465-478
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• 2002

JERS-1 L-밴드 SAR 위성에서 얻어진 5개의 interferogram을 이용하여 1996년 5월 2일부터 1998년 2월 21일 사이 연안매립지인 녹산 국가산업단지의 공단조성과정에서 발생한 지반침하량을 계산하였다. 약 16 m의 공간해상도를 갖는 레이더 관측결과는 현장측정 자료로부터 관측되기 어려운 세밀한 침하 양상을 잘 반영하였다. 정확도 검증을 위해 2-pass DInSAR로 구한 침하량을 Magnetic Probe Extensometer(측정정밀도:${\pm}$1 mm)를 사용하여 총 42개소에 서 측정된 현장자료와 비교하였다. 5개의 쌍으로부터 추정된 DInSAR침하량과 실측침하량의 평균 상관계수는 0.77 이다. 추정된 DInSAR 침하량 중 0.5 이상의 긴밀도를 갖는 점들만을 이용하여 계산한 경우 상관계수는 0.87이며, RMSE는 1.44 cm로 더욱 좋은 결과를 나타낸다. 또한 추정된 회귀선의 기울기는 1.04로 실측값과 DInSAR 추정값이 기울기 1에 가까운 선형관계를 잘 만족하고 있음을 보여준다. 즉 DInSAR 결과 긴밀도 0.5 이상의 지점을 이용하면 효과적으로 연안매립지의 침하량을 관측할 수 있다. DInSAR를 이용하여 계산된 녹산 국가산업단지에서 발생한 최대 누적침하량은 약 60 cm 정도이며, 연구지역의 북쪽과 남서쪽에서는 약 20 cm 이하의 침하가 관측되었다. 이러한 결과는 자연적인 지표변위 관측뿐만 아니라 지반공학적 응용분야에서도 DInSAR 기술이 매우 중요한 역할을 맡을 수 있음을 보여준다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 2009

본 논문에서는 도로를 보강하는 토목섬유 중 지오셀을 이용하였을 때의 보강효과를 알아보기 위해서 실내시험과 현장시험을 실시하였다. 실내 시험은 실대형 직접전단시험기와 모형토조 직접전단시험기를 이용하여 수직응력에 따른 전단응력 곡선을 산정하고 이를 통해 지오셀이 점착력과 내부마찰각을 증가하는 효과를 볼 수 있었다. 실내시험의 결과값을 Terzaghi 공식과 Meyerhof의 공식을 이용하여 극한지지력값을 계산하고 현장시험에서 확인한 극한 지지력값과 비교하여 지오셀의 보강효과를 확인하였다. 분석결과, 직접전단시험을 통해 지오셀의 보강효과가 내부마찰각의 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 셀의 개수가 커질수록 내부마찰각이 커짐을 확인하여 보강면적이 넓을수록 보강효과가 증가하는 것으로 나타났다. 지지력에 미치는 영향요소중 내부마찰각을 증가시키는 지오셀을 도로저부에 시공할 경우 내부마찰각의 증가로 지지력 또한 증가하는 것을 확인하였으며, 평판재하시험의 결과값을 통해 지오셀보강이 극한지지력값의 증가효과에 2배정도의 보강효과를 확인하였다. 수치해석을 통해 변형의 분포와 침하량을 확인한 결과, 침하량은 지오셀에 의해 줄어드는 결과를 보여 침하에 대한 보강효과를 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.19-26
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• 2012

본 연구에서는 산업부산물 중 고로슬래그를 기본 재료로 바이패스 더스트(Bypass dust), 플라이애쉬와 인산석고를 자극제로 활용하고 원료들 간의 화학적 상호작용을 이용하여 개발된 지반 고화제의 개량효과를 판단하기 위하여 화강풍화토 및 준설된 해성점토에 다양한 혼합비로 혼합하여 기본 물성실험과 일축압축실험을 실시하였다. 화강풍화토와 혼합하여 실험한 결과, 인산석고를 자극제로 활용한 B-2고화제가 바이패스 더스트를 자극제로 활용한 B-1고화제에 비해 우수한 강도를 발현하였다. 화강풍화토에 5~7%의 무게비로 혼합된 B-1 및 B-2고화제는 일반 포트랜트 시멘트(OPC)에 비해 44%~60%의 강도를 발현시키나 원료가 산업부산물이므로 특별히 높은 강도를 요구하지 않는 지반구조물에 사용된다면 시멘트뿐 아니라 현재 국내에서 판매되는 고화제에 비해 경제적인 것으로 판단된다. 또한 해성준설토에 5~14%로 혼합하여 실험한 결과, 양생일 및 혼합비 증가에 따라 혼합토의 강도는 증가하며 B-1 고화제의 경우 양생일에 대해 선형적으로 증가하여 14% 혼합비에서 28일 양생일의 일축압축강도가 OPC혼합토에 비해 40%의 강도를 보이나 B-2는 양생일에 대해 비선형적으로 증가하여 OPC 혼합토 대비 133%로 매우 큰 강도를 발현하였다. 한편 B-1혼합토와 B-2혼합토의 변형계수는 $E_{50}=(20{\sim}47)_{qu,28}$ 범위인 것으로 나타나 OPC 혼합 준설토의 하한계 값에 가까운 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.959-972
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• 2017

발파진동 안정성 평가는 일반적으로 발파 진동추정식을 통해 최대진동속도(PPV)를 산정하고 추정된 속도 값과 법규 혹은 기준에 제시된 허용 기준 값을 비교하여 안정성 여부를 판단한다. 현장 고유의 발파 진동추정식은 시험 발파의 횟수, 대상지반의 지질학적 구조와 발파 조건에 따라 달라지기 때문에 이 식을 통해 정확한 응답 값을 예측하는 것은 한계가 있다. 또한 최대진동속도는 지반에 예상되는 응답 값으로 구조물에 대한 직접적인 평가는 불가능하다. 이와 같은 한계점으로 인해 발파 진동에 대한 구조물의 정밀한 안정성을 평가할 경우 엔지니어들은 상용화된 수치해석 프로그램을 이용한다. 하지만 폭발로 인해 발생하는 발파공 주변 암반의 복합적인 상태변화(파쇄, 분쇄, 균열, 소성변형)를 기존 수치해석 프로그램으로 정확히 모델링 하기가 쉽지 않다. 만약 이러한 일련의 과정을 모사할 경우 절점 수의 제한으로 인해 모델링이 가능한 범위가 한정적이고 긴 연산시간이 소요된다. 따라서, 본 연구에서는 폭발로 발생하는 암반의 복합적 상태변화 과정을 모사하지 않고 파쇄영역 이후 탄성에너지 전파만을 모사하는 해석 방법에 대한 연구를 수행하였으며, 이때 파쇄영역의 형상 및 크기에 따른 속도의 응답특성을 분석하였다. 그 결과 폭원 주변에서는 설정되는 파쇄영역에 따라 계산된 속도의 크기 및 감쇠에 차이를 보였다. 전파되는 진동은 폭원으로부터 멀어질수록 구형으로 확산되는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.54-59
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• 2017

고로슬래그 미분말은 공학적으로 우수한 건설산업 부산물이며, 최근들어 환경부하 저감 및 사용 활성화를 위해 대단위 슬래그 치환 콘크리트가 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 목표 강도를 50 MPa로 설정하고 고로슬래그미분말 치환률을 65%로 고려한 대단위 치환 슬래그 콘크리트를 제조하여 건조수축특성과 초지재령 특성을 평가하였다. 이를 위해 3 수준의 콘크리트를 제조하였으며, 슬럼프 플로우, 강도, 건조 및 자기수축에 대한 실험을 수행하였다. 실험결과, 보통 포틀랜트 시멘트를 100% 함유한 콘크리트(OPC 100)에 비하여 재령 7일전의 강도는 약간 감소하였으나, 슬래그 치환 배합은 수화에 필요한 충분한 자유수를 가졌으므로 28일 재령에서는 우수한 강도 발현을 나타내었다. 또한 재령 3일까지 큰 자기수축으로 인하여, OPC 100 배합에서는 건조수축이 크게 평가되었지만, 65% 고로슬래그 미분말을 치환한 배합에서는 초기재령의 자기수축 성능이 개선되어 우수한 건조수축거동을 나타내었다. 특히 단순 질량 치환배합(BS 65)보다 물-결합재비(0.27)와 단위수량($163kg/m^3$)을 낮춘 OPTBS 65에서 더욱 우수한 건조수축 및 자기수축 거동을 나타내었다.