• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.45-54
• /
• 2010

말뚝 구조물의 동적 거동을 분석하고 지진파에 대한 공진 안정성을 확보하기 위해서는 고유 진동수를 합리적으로 산정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 간단한 질량 - 스프링 모델을 이용하여 지진 하중을 받는 말뚝 구조물의 고유 진동수를 간편하면서도 효율적으로 예측할 수 있는 방법을 모색하였다. 고유진동수 산정 결과에 큰 영향을 미치는 지반-말뚝 간 스프링 강성을 지반반력상수와 p-y 곡선 그리고 지반 탄성계수 등을 이용하여 결정하고, 이들을 이용하여 계산한 고유진동수를 1g 진동대 실험에서 계측한 고유진동수와 비교한 결과, 지반반력상수를 이용한 Reese(1974) 방법과 동적 p-y 중추 곡선을 이용한 Yang(2009)의 방법을 이용하여 스프링 강성을 산정하는 것이 가장 우수한 결과를 나타내었는데, 건조토에 위치한 말뚝구조물에서는 5% 이내의 오차를 보였으며, 포화토에 위치한 말뚝 구조물의 경우에는 진동 중에 과잉간극수압의 발생여부에 따라 5%에서 40% 사이의 오차를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.55-66
• /
• 2009

경상북도 포항시 동해면 석리지역의 국도변에 위치한 이암으로 구성된 사면에서 실제로 발생한 사면붕괴 사례를 중심으로 이암사면의 강우유형에 따른 침투해석을 시행하여 강우가 사면에 미치는 안정성 분석에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 붕괴가 발생한 사면을 대상으로 정밀지표조사, 지구물리탐사 및 시추조사를 수행한 후 상세 지층상태를 분석하고, 붕괴 활동면이 위치하는 구간에 대하여 slaking/swelling시험을 통해 내구성이 저하되는 것을 파악하고, 현장투수시험을 통해 토층별 투수성을 파악하였다. 또한 한계평형해석 프로그램인 Talren 97을 이용하여 역해석에 의한 강도정수의 변화분석 및 Slope/W 프로그램을 이용하여 호우시 침투거동과 강우량에 따른 사면내 수압의 변화에 의한 불안정하게 되는 과정을 분석하였다. 실제 붕괴이력을 갖는 사면을 대상으로 지형적인 조건과 서로 상이한 강우조건을 적용하여 사면의 지질구조대 발달 및 사면표면의 상태에 따른 강우침투로 인한 지하수의 상승과 강우지속시간에 따른 침투해석을 통해 사면의 안정성을 분석하였다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제24권6호
• /
• pp.455-475
• /
• 2023

The present study investigates the non-linear soil-pile interaction using three-dimensional (3D) non-linear finite element models. The numerical models were validated by using the results of extensive pile load and shaking table tests. The pile performance in liquefiable and non-liquefiable soil has been studied by analyzing the liquefaction ratio, pile lateral displacement (LD), pile bending moment (BM), and frictional resistance (FR) results. The pile models have been developed for the different ground conditions. The study reveals that the results obtained during the pile load test and shaking cycles have good agreement with the predicted pile and soil response. The soil density, peak ground acceleration (PGA), slenderness ratio (L/D), and soil condition (i.e., dry and saturated) are considered during modeling. Four ground motions are used for the non-linear time history analyses. Consequently, design charts are proposed depended on the analysis results to be used for design practice. Eleven models have been used to validate the capability of these charts to capture the soil-pile response under different seismic intensities. The results of the present study demonstrate that L/D ratio slightly affects the lateral displacement when compared with other parameters. Also, it has been observed that the increasing in PGA and decreasing L/D decreases the excess pore water pressure ratio; i.e., increasing PGA from 0.1 g to 0.82 g of loose sand model, decrease the liquefaction ratio by about 50%, and increasing L/D from 15 to 75 of the similar models (under Kobe earthquake), increase this ratio by about 30%. This study reveals that the lateral displacement increases nonlinearly under both dry and saturated conditions as the PGA increases. Similarly, it is observed that the BM increases under both dry and saturated states as the L/D ratio increases. Regarding the acceleration histories, the pile BM was reduced by reducing the acceleration intensity. Hence, the pile BM decreased to about 31% when the applied ground motion switched from Kobe (PGA=0.82 g) to Ali Algharbi (PGA=0.10 g). This study reveals that the soil conditions affect the relationship pattern between the FR and the PGA. Also, this research could be helpful in understanding the threat of earthquakes in different ground characteristics.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권7호
• /
• pp.57-67
• /
• 2023

우리나라에 분포하는 산지 태양광 발전시설에 의해 강우시 사면파괴가 발생하고 있다. 이때 불투수면인 태양광 패널을 따라 흐르는 강우로 인해 침투 작용이 일반적인 사면과 달라 간극수압 분포가 차이를 보이며 태양광 구조물의 하중에 의해 지반 거동에 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 강우시의 태양광 발전시설이 설치된 사면의 안정성 평가 방법을 개발하고, 최대 사면 변위 지점을 통해 취약지점을 분석하였다. 강우의 침투에 따른 안정성을 평가하고 거동을 예측하기 위해 침투해석과 유한차분법 수치해석을 연계하였다. 대상 현장에 대해서는 함수특성곡선 변수, Mohr-Coulomb 파괴 기준을 만족하는 강도 정수 및 지반 물성치, 사면의 각도와 기반암의 깊이 등의 지형적 인자를 가정하였으며 이들 중 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 인자에 대해 검토하였다. 태양광 발전시설의 유무에 따라 침투 양상 및 안전율에 차이가 있으며 강우 침투에 따라 안전율이 감소하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한 최대 변위 지점은 사면의 상단부와 하단부 인접 지점에 집중적으로 분포하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.49-60
• /
• 2024

최근 기후변화 등 달라진 해양 환경으로 인해 태풍 파랑의 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 뿐만 아니라 일본, 칠레, 아이티, 중국, 인도네시아 등 세계적으로 잦은 지진으로 인해 많은 피해가 발생하고 있다. 우리나라 역시 2000년대에 들어서 태풍에 의한 피해가 증가하고 있으며, 지진의 발생 빈도와 강도도 증가하고 있다. 우리나라는 삼면이 바다로 되어있어 태풍에 의해 해안구조물에 많은 피해가 발생할 수 있으며 지진 역시 해안구조물에 많은 피해를 야기시킨다. 이처럼 국내·외적으로 태풍 파랑과 지진의 빈도 및 강도가 증가하는 추세이나 태풍과 지진을 연계한 연구는 전무하다. 따라서, 본 연구에서는 케이슨식 방파제에 태풍 파랑과 지진을 연계하여 총 4가지 Case에 대해 수치해석을 수행하였다. Case 1은 파랑하중, Case 2는 지진파를 각각 적용하였고, Case 3은 파랑하중 이후 지진 발생, Case 4는 지진파 이후 파랑하중까지 적용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과 태풍과 지진을 연계한 Case 3과 Case 4의 경우 기존에 지반의 강도가 저하된 상태에서 하중을 적용하여 각 하중에 의한 피해가 Case 1과 Case 2에 비해 증가한 것을 확인하였다. 또한, 파랑하중 이후 지진파를 적용한 Case 3에서 피해가 가장 큰 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제34권4호
• /
• pp.223-231
• /
• 2012

본 연구는 유 무기성 폐기물 처리를 위한 다축스크류 난류접촉식 고효율 건조기의 최적 설계를 위한 연구의 일환으로 실험적 연구와 수치해석적 연구를 통하여 건조기 내부의 열유동 메카니즘을 규명하고 건조효율을 높일 수 있는 설계 기준을 제시 하고자 수행되었다. 사용된 건조기의 대표적인 특성은 건조용 가스의 바이패스 시스템으로 연소를 통해 얻어진 고온의 가스가 다축 스크류 내부 축을 따라 흐르면서 분공을 통해 고속으로 슬러지 내부로 분출되면서 열풍 건조를 하게 되는 것이다. 다양한 열원의 적용이 가능하고 고온 난류 분사식으로 높은 건조속도를 갖고 있으며 고점성 물질에도 적용이 가능한 것이 장점이다. 여기서 건조가스의 분배는 슬러지를 체적 가열하는 한편 슬러지가 뭉치지 않고 지속적으로 열과 물질 전달을 원활하게 하는 기공을 유지하도록 해야 한다. 실험결과 하수슬러지 200 kg/hr를 처리하는데 스크류를 1 rpm으로 회전시킬 때 적정 체류시간은 100분 정도로 나타났다. 또한 다양한 열량 공급 결과 150,000 kcal/hr로 공급한 경우 높은 건조효율을 유지하면서 잉여 열량공급으로 인한 과도한 열피로 및 열량의 낭비를 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 유 무기성 슬러지의 설계기술 및 건조효율 향상을 위한 건조가스의 유동 및 온도분포를 수치해석적 연구를 통하여 계산하였으며 연소실과 건조실의 온도계산 결과는 실험 자료와 매우 유사하게 나타나서 성공적으로 비교검증을 수행하였으며, 향후 물질전달에 대한 세부적인 모델을 적용하여 연구를 지속적으로 수행할 예정이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제30권4호
• /
• pp.382-393
• /
• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.65-70
• /
• 2005

여러 재액상화 발생 사례들에 의하면 한번 액상화를 겪은 지반은 이전에 받은 지진규모와 같거나 오히려 더 작은 규모의 지진에도 재액상화가 발생한 것으로 나타났다. 이러한 원인으로는 액상화 동안에 겪은 큰 전단변형율을 들수 있으며 이전에 받은 전단변형률은 지반의 입자구조를 액상화에 취약한 기둥구조와 연결간극구조와 같은 이방성이 큰 구조로 변화시키기 때문이다. 액상화로 인한 지반내부의 이방적 구조로의 변화정도는 모래의 입도특성에 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은 모래지반의 입도특성과 재액상화로 인한 액상화강도 감소율간의 상관관계를 추정하는데 있다. 이를 위하여 액상화 가능성이 큰,상이한 입도특성을 갖는 5종류의 시험모래에 대해 1-g 진동대시험을 수행하여 깊이별 시간에 따른 과잉간극수압과 지표면침하량을 계측하고 그 결과를 분석하였다. 한번 액상화를 겪은 지반은 조성지반의 초기간극비와 유효구속압에 거의 영향을 받지 않으며 하중반복휫수 $1\~1.5$회에 모두 재액상화되었다. 즉, 한번 액상화를 겪은 지반은 간극수의 유출로 인해 간극비는 감소하게 되나 입자구조가 액상화에 취약한 구조로 변화함으로써 액상화 강도는 현저히 감소하였다. 재액상화 강도감소율(재액상화 발생 소요 하중반복횟수/초기액상화 발생 소요 하중반복횟수)은 조성지반의 입도특성인 $D_{10}/C_u$값이 증가함에 따라 선형적으로 감소하며 $D_{10}/C_u$값이 0.15mm이상에서는 약 0.2(초기 액상화강도의 $20\%$ 강도)로 일정해지는 경향을 보였다. 의해 제작된 패턴을 모티브로 하여 수작업에서 얻지 못한 다색 의 사용을 가능케 함으로써 새로운 느낌 의 홀치기 문양 표현과 3D 모델링을 통하여 텍스타일디자인이 상품화 되었을 때의 효과를 CAD를 이용하여 살펴보고자 한 것이다. 연구방법으로는 가장 일반적인 실로 묶기, 전통적인 손바느질 느낌이 나는 시침질, 현대적 느낌이 강한 깡통에 의한 묶기와 기하학적 효과가 나는 접기 등의 홀치기염색 기법으로 수작업 한 다음 CAD를 이용하였다 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 홀치기염색기법에 의해 제작된 패턴을 모티브로 하여 수작업에서 얻지 못하는 다색사용가능성이 주䤈돀𼶖⨀塨?⨀퀍?⨀℈돐?⨀?잖⨀?⨀龜덐ࠎ?⨀?捯湣牥瑥⁰慶敭敮琻潲浡瑩潮⁢敨慶楯牳㭓慴畲慴敤⁣污礠摥灯獩琻卥瑴汥浥湴㭓瑲敳猠灡瑨整桯搻物瑩捡氠獴慴攻⤠扬潣欠捯灯汹浥爮㭡杮整楣⁷慶攠獨楥汤楮朠敦晥捴楶敮敳献㬻湤⁓敭慮瑩挠偲潣敳獩湧映䭮潷汥摧攠慮搠䥮景牭慴楯渻特映卵扳瑩瑵瑩湧⁓畢獴慮瑩慬⁊畤杭敮琻⴨㌭䉲潭潰牯灯硹⥢敮穯祬⁣桬潲楤攻潮浥湴㭤楮朠䵯浥湴㬬 Effect/Emboss를 사용함으로써 다양한 질감과 새로운 이 미지 의 홀치기염색패턴을 얻을 수 있었다. 넷째, 위의 작업 과정을 통하여 수작업에서 발생 하는 수질오염을 줄일 수 있었다. 다섯째, 이상에서 얻어진 염색패턴을 3D모델링을 통하여 상품의 제작과정과 소비자에게 착용되었을 때의 효과를 미리 볼 수 있음으로 인해서 생산자의 실패율을 줄여줄 수 있을 것으로 본다 여섯째, CAD를 이용한 이러한 일련의 과정들이 텍스타일산업 분야에 충분히 기여 할 수 있을 것으로 기대 된다. 대기의 혼염이

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.145-159
• /
• 2004

본 연구에서는 지진시 지반의 안정성 평가시, 진동시험에 기초하여 액상화 발생가능성 여부를 판정하는 상세평가법을 개발하였다. 개발된 평가법에서는 기존의 평가법이 지진을 단순히 정현하중화하는 등가전단응력개념에 기초한점과는 달리, 지진의 최대가속도, 유효지속시간, 지진형태, 그리고 지진규모 등 다양한 지진영향인자가 고려될 수 있도록 실지진기록 입력의 지반응답해석을 포함하도록 하였다. 지반의 고유한 저항특성을 응력-변형률 시험 결과로부터 액상화 전환시점까지의 누적 소성 전단변형률로 하였으며 이와 연계하여 지진의 액상화 발생특성을 지반응답해석을 통해 획득 가능한 전단변형률 시간이력곡선에 기초하도록 하였다. 이때, 액상화를 유발시키는 실지진기록의 특성분석을 위해 실지진하중 재하의 진동삼축시험을 수행하였다. 시험결과, 충격형 지진인 경우, 지진기록의 최대하중이 재하된 직후, 과잉간극수압이 급진적으로 발전하며 액상화가 발생하는 것으로 나타났으며 진동형 지진의 경우에는 최대하중이 재하된 경우, 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화가 관찰되었으며 이후, 일정수준 이상의 큰 하중재하시 액상화가 발생하였다. 이로부터 액상화 발생에 가장 큰 영향인자는 최대하중인 것을 알 수 있었으며 진동형 지진형태의 경우, 일정수준 이상의 후속하중에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 본 평가법에서는 우선적으로 충격형 지진에 한하여 사용할 것을 제안하며 이때, 최대 전단변형률까지의 시간이력곡선으로부터 소성 전단변형률을 누적계산하여 이를 해당입력지진의 액상화 발생특성치로 정하였다. 기존의 등가응력개념에 기초한 상세평가법과의 비교를 통한 타당성 분석결과, 본 평가법은 기존의 상세평가법보다 유효응력경로 및 응력-변형률 상관곡선 등 실제적인 지반거동변화에 관한 진동시험결과에 기초하여 지반의 고유특성을 결정하고 지반응답해석을 통해 증폭현상을 포함한 지반 내 지진거동변화와 지진시간이력이 보유하고 있는 지진특성을 충분히 반영하고 있으므로 신뢰성 높은 액상화 상세평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
• /
• 제44권1호
• /
• pp.71-82
• /
• 2011

본 연구는 국내에서 산사태 발생빈도가 높은 선캠브라아기 편마암 풍화토와 백악기 화강암 풍화토를 대상으로 하여 불포화 풍화토별 강우강도 및 흙의 단위중량에 따른 강우침투속도 관계를 파악하기 위하여 불포화 풍화토 칼럼시험을 하였다. 본 연구에서는 일정시간 간격으로 체적함수비, 간극수압 등을 TDR센서와 간극수압계를 통해 측정하였다. 현장 건조단위중량을 기준으로 느슨한 조건, 현장조건, 조밀한 조건으로 선정하고, 강우강도를 20 mm/h와 50 mm/h로 선정하여 시험을 수행하였다. 강우강도 20 mm/h 조건에서 각 단위중량 조건별 편마암 풍화토와 화강암 풍화토의 평균 강우침투속도는 각각 $2.854{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $1.297{\times}10^{-3}$ cm/s와 $2.734{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $1.707{\times}10^{-3}$ cm/s였으며, 강우강도 50 mm/h 조건에서는 각 풍화토별로 $4.509{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $2.016{\times}10^{-3}$ cm/s와 $4.265{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $3.764{\times}10^{-3}$ cm/s로 나타났다. 시험결과 강우강도가 높고 흙의 단위중량이 낮을수록 평균 강우침투속도는 증가하였으며, 느슨한 조건을 제외한 모든 조건에서 화강암 풍화토의 강우침투속도가 편마암 풍화토의 강우침투속도보다 빠르게 나타났다. 이는 화강암 풍화토가 편마암 풍화토에 비해서 입도가 비교적 균질하며, 단위중량이 낮고 공극율이 큰 것이 그 원인으로 판단된다.