• 산업기술연구
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• 제24권A호
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• pp.227-238
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• 2004

This paper is results of experimental and nunerical works on the behavior of the cut-and-cover tunnel. Centrifuge model tests were performed to simulate the behavior of the cut-and-cover tunnels having cross sections of national road and subway tunnels. Model experiments were carried out with changing the cut slope and the slope of filling ground surface. Displacements of tunnel lining resulted from artificially accelerated gravitational force up to 40g of covered material used in model tests, were measured during centrifuge model tests. In model tests, Jumunjin Standard Sand with the relative density of 80 % and the zinc plates were used for the covered material and the flexible tunnel lining, respectively. Basic soil property tests were performed to obtain it's the property of Jumumjin Standard Sand. Shear strength parameters of Jumunjin Standard Sand were obtained by performing the triaxial compression tests. Direct shear tests were also carried out to find the mechanical properties of the interface between the lining and the covered material. Numerical analysis with the commercially available program of FLAC were performed to compare with results of centrifuge model experiment In numerical modelling. Mohr-Coulomb elasto-plastic constitutive model was used to simulaye the behavoor of Jumunjin Standard Sand and the interface element between the lining and the covered material was implemented to simulate the interaction between them. Compared results between model tests and numerical estimation with respect to displacement of the lining showed in good agreements.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.155-162
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• 1990

강성(剛性)이 서로 다른 지반(地盤)이나 재료(材料)가 끼어있는 불연속(不連續) 접합면(接合面)에서의 변형거동(變形擧動)을 합리적(合理的)으로 해석(解析)하기 위해서는 종래의 연속체(連續體) 개념에 의한 해석(解析)만으로는 만족할 만한 결과(結果)를 얻기 힘들다. 접합요소(接合要所) 해석(解析)은 이와같은 경우에 이용되는 계산기법(計算技法)의 하나이다. 원래는 암반(巖盤)의 절리(節理)라든가 구조물간(構造物間)의 불연속성(不連續性) 해결(解決)하기 위해 인접(隣接) block 간의 강성(剛性)이 크게 다른 접합면(接合面)의 해석(解析)을 위해 제안(提案)된 것인데 본문(本文)에서는 이를 지반구조물(地盤構造物)의 접합면(接合面)에 적용하고자 접합면(接合面)의 물리적(物理的)인 거동(擧動)을 정의(定義)하고 해석(解析)에 필요한 프로그램을 개발(開發)하여 기왕(旣往)의 발표논문(發表論文)에 적용하여 그 정도(精度)와 접합요소(接合要素)의 적용성(適用性) 및 타당성(妥當性)을 확인(確認)한 것이다.

• Advances in Computational Design
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• 제5권4호
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• pp.417-443
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• 2020

Tunnels have been an integral part of human civilization. Due to complexity in its design and structure, the stability of underground structures under extreme loading conditions has utmost importance. Increased terrorism and geo-political conflicts have forced the engineers and researchers to study the response of underground structures, especially tunnels under blast loading. The present study has been carried out to seek the response of tunnel structures under blast load using the finite element technique. The tunnel has been considered in quartzite rock of northern India. The Mohr-Coulomb constitutive model has been adopted for the elastoplastic behaviour of rock. The rock model surrounding the tunnel has dimensions of 30 m x 30 m x 35 m. Both unlined and lined (concrete) tunnel has been studied. Concrete Damage Plasticity model has been considered for the concrete lining. Four different parameters (i.e., tunnel diameter, liners thickness, overburden depth and mass of explosive) have been varied to observe the behaviour under different condition. To carry out blast analysis, Coupled-Eulerian-Lagrangian (CEL) modelling has been adopted for modelling of TNT (Trinitrotoluene) and enclosed air. JWL (Jones-Wilkins-Lee) model has been considered for TNT explosive modelling. The paper concludes that deformations in lined tunnels follow a logarithmic pattern while in unlined tunnels an exponential pattern has been observed. The stability of the tunnel has increased with an increase in overburden depth in both lined and unlined tunnels. Furthermore, the tunnel lining thickness also has a significant effect on the stability of the tunnel, but in smaller diameter tunnel, the increase in tunnel lining thickness has not much significance. The deformations in the rock tunnel have been decreased with an increase in the diameter of the tunnel.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권1호
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• pp.75-86
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• 2020

This study aims to simulate the stabilization process of fibrous peat samples using end-bearing Cement Deep Mixing (CDM) columns by three area improvement ratios of 13.1% (TS-2), 19.6% (TS-3) and 26.2% (TS-3). It also focuses on the determination of approximate stress distribution between CDM columns and untreated fibrous peat soil. First, fibrous peat samples were mechanically stabilized using CDM columns of different area improvement ratio. Further, the ultimate bearing capacity of a rectangular foundation rested on the stabilized peat was calculated in stress-controlled condition. Then, this process was simulated via a FEM-based model using Plaxis 3-D foundation and the numerical modelling results were compared with experimental findings. In the numerical modelling stage, the behaviour of fibrous peat was simulated based on hardening soil (HS) model and Mohr-Coulomb (MC) model, while embedded pile element was utilized for CDM columns. The results indicated that in case of untreated peat HS model could predict the behaviour of fibrous peat better than MC model. The comparison between experimental and numerical investigations showed that the stress distribution between soil (S) and CDM columns (C) were 81%C-19%S (TS-2), 83%C-17%S (TS-3) and 89%C-11%S (TS-4), respectively. This implies that when the area improvement ratio is increased, the share of the CDM columns from final load was increased. Finally, the calculated bearing capacity factors were compared with results on the account of empirical design methods.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권1호
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• pp.39-50
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• 2020

In order to understand the shear mechanical properties of the interface between clay and structure and better serve the practical engineering projects, it is critical to conduct shear tests on the clay-structure interface. In this work, the direct shear test of clay-concrete slab with different joint roughness coefficient (JRC) of the interface and different normal stress is performed in the laboratory. Our experimental results show that (1) shear strength of the interface between clay and structure is greatly affected by the change of normal stress under the same condition of JRC and shear stress of the interface gradually increases with increasing normal stress; (2) there is a critical value JRC_cr in the roughness coefficient of the interface; (3) the relationship between shear strength and normal stress can be described by the Mohr Coulomb failure criterion, and the cohesion and friction angle of the interface under different roughness conditions can be calculated accordingly. We find that there also exists a critical value JRC_cr for cohesion and the cohesion of the interface increases first and then decreases as JRC increases. Moreover, the friction angle of the interface fluctuates with the change of JRC and it is always smaller than the internal friction angle of clay used in this experiment; (4) the failure type of the interface of the clay-concrete slab is type I sliding failure and does not change with varying JRC when the normal stress is small enough. When the normal stress increases to a certain extent, the failure type of the interface will gradually change from shear failure to type II sliding failure with the increment of JRC.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.35-42
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• 2012

균질한 재료로 설계된 댐에서 수직 수평 투수계수가 서로 다를 경우에 이 비등방성 비율이 침투수의 침투면과 신뢰성지수에 어떤 영향을 주는지를 분석하였다. 정상상태에 있는 포화-불포화 침투수 현상을 유한요소법을 사용하여 분석하였다. 수평방향 투수계수를 고정한 상태에서 수직방향 투수계수만을 줄여주는 방법으로 여러가지 다른 비등방성 비율을 해석하였다. 댐제체의 전단강도는 수정된 모어-쿨롱 파괴기준을 사용하여 결정하였다. 해석 결과에 따르면 비등방성 비율이 증가함에 따라 침투면의 거리와 신뢰성지수는 증가하는 것으로 나타났으나 댐 상하류의 전체 수두차에 따라 차이를 보였다. 이러한 침투면과 신뢰성지수의 차이는 비등방성 비율이 변동함에 따라 등가수두선도 변화하는 현상에 의한 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.49-56
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• 2011

이 논문에서는 모형토조 실험으로 하중을 재하하는 방법에 따라 응력과 침하특성을 비교하였으며, 하중재하 방법의 차이를 정량적으로 평가하기 위하여 응력경로와 주응력 방향의 회전영향을 평가하였다. 실험결과 동일 시험조건에서 하중재하 방법에 따라 침하량과 토압이 달라지며, 이동하중의 경우 고정된 지점에서의 정적하중보다 침하량이 약 6배, 반복하중보다 약 2배 이상 크게 발생하였다. 응력경로에서도 고정된 지점에서의 반복하중보다 응력경로의 길이(L)는 2배 이상이 길고 전단변형에 영향을 주는 축차응력도 약 2배 이상 크게 나타났다. 또한, 도상자갈이 있는 궤도에서의 이동하중의 경우 주응력 방향의 회전각이 약 ${\Delta}{\theta}=40^{\circ}$ 최대 응력의 약 60%정도 발생하고 있으며, 주응력 방향의 회전에 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.527-532
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• 2009

고속충돌 파괴현상에 대한 병렬계산기법을 다루었다. 특히 세라믹 재료는 다른 연성 금속 재료와 달리 강성이 크고 가볍기 때문에 충돌 방호 구조물로 활용이 되고 있다. 재료의 고속 관통 문제의 경우 매우 짧은 시간에 대변형이 일어나며, 세라믹 재료의 깨지는 특성 때문에 실험적으로 이를 분석하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 세라믹 파괴현상을 수치적으로 모사하기 위해 절점분리기법을(node separation scheme) 적용하였다. 절점분리기법의 제약으로는 재료의 파괴가 발생함에 따라 새로운 절점이 생기게 되고, 이로 인해 지속적으로 계산 시간이 늘어난다는 사실이다. 해석 시간을 단축하기 위해 MPI(Message Passing Interface)를 이용한 병렬화를 수행하였다. 고속충돌 문제의 특이사항으로 시간에 따라 각각의 프로세서에 할당된 영역의 계산량이 비균일 해지며, 이로 인한 병렬 성능의 저하가 발생한다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 동적영역할당기법을 적용하였다. 고속충돌 문제 해석을 통하여 적용된 기법의 정확성 및 병렬 성능에 대해 기술하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.47-53
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• 2015

최근 극한지 자원에 대한 관심이 높아지면서 세계 각국에서 자원을 개발하려는 움직임을 보이고 있다. 대한민국도 이러한 정세에 맞춰 비교적 가까운 시베리아의 천연가스자원을 개발하기 위한 러시아와의 협상도 이루어진 상태이다. 그러나 극한지 에너지자원 개발 및 운송을 위해서는 국내환경과 상이한 극한지 건설기술 개발이 필수적이다. 극한지 가스배관의 경우 극저온의 환경에 따라 국내에서 볼 수 없는 외부환경중 하나인 동상융기의 영향을 받게 되는데 이에 맞는 새로운 유한요소해석모델이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 활용하여 극한지 가스배관과 동상융기를 모델링하였다. 또한 이 모델에 극한지의 온도에 따른 토양 및 배관의 물성을 부가하고 frozen bulb의 영향을 실제 환경과 비교하여 해석을 진행하였으며, mohr-coulomb이론을 적용하여 동상융기에 따른 배관과 토양이 받는 응력 및 변위를 출력하여 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.347-360
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• 1998

균열 암반 매질에서의 지하수 흐름과 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험이 hydromechanic 모형과 추계적 그리고 이산적 3차원 균열망 모형에 바탕을 둔 비정상상태 흐름 수치 모형을 이용하여 수행되었다. 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험에서 random walk의 일종인 particle following 알고리즘이 사용되었다. 이 연구의 목적은 지하 깊은 곳에 위치한 Hot dry rock에서의 지열 개발을 위해 프랑스 Soultz sous Foret 지역에 설치된 두개의 깊은 착정인 GPK1과 GPK2 사이에서의 tracer test 반응을 1995년에 실행된 유체순환 현장 실험으로 부터 얻어진 자료를 이용하여 예측하는 것이다. 모의 실험 결과 비반응입자(nonreactive particles)에 대한 평균 이송시간은 두 착정 사이에서 약 5일이었다.