• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.277-290
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• 2020

This paper presents an elastic-plastic solution for the circular tunnel of elastic-strain softening behavior considering the pressure-dependent Young's modulus and the nonlinear dilatancy. The proposed solution is verified by the results of the field measuring and numerical simulation from a practical project, and a published closed-form analysis solution. The influence of each factor is discussed in detail, and the ability of Young's modulus and dilatancy characterizing the mechanical response of surrounding rock is investigated. It is found that, in low levels of support pressure, adopting the constant Young's modulus model will seriously misestimate the surrounding rock deformation. Using the constant dilatancy model will underestimate the surrounding rock deformation. When adopting the constant dilatancy model, as the dilation angle increases, the range of the plastic region increases, and the surrounding rock deformation weakens. When adopting the nonlinear dilatancy, the plastic region range and the surrounding rock deformation are the largest. The surrounding rock deformation using pressure-dependent Young's modulus model is between those resulted from two constant Young's modulus models. The constant α of pressuredependent Young's modulus model is the main factor affecting the tunnel displacement. The influence of α using a constant dilatancy model is much more apparent than that using a nonlinear dilatancy model.

• 한국안전학회지
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• 제12권4호
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• pp.230-240
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• 1997

본 연구에서는 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 파괴특성을 알아보기 위해 Monofilament 섬유와 Fibrillated 섬유의 두 종류 폴리프로필렌 섬유를 선택하여 10$\times$10$\times$50 cm 보 시편을 만들었는데, 이때 사용된 두 종류의 섬유 길이는 19 mm이고, 섬유 혼입량은 0%, 1%, 2%, 3%로 하였으며, 초기균열 깊이의 영향을 알아보기 위해 초기 균열길이를 각 섬유 혼입량에 따라 1.5cm, 3.0cm, 4.5cm로 하여 실험을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 파괴특성을 규명하기 위해 보 시편에 대한 4 점 하중 휨시험을 통해 하중-하중점 변위 곡선을 각 시편에 대해 측정하였고, 이때 COD 게이지를 이용하여 하중-CMOD 곡선도 측정할 수 있었다. 이러한 실험결과를 통해, 섬유혼입량과 초기 균열 깊이에 따른 압축강도, 휨강도 및 휨인성, 응력확대계수, 파괴에너지 등이 규명되었다. 이러한 결과에 대한 분석으로부터 Fibrillated 폴리프로필렌 섬유가 Monofilament 섬유보다 연성 효과가 큰 것을 알 수 있었으며, 특히 하중-CMOD 곡선으로부터 계산되는 파괴에너지인 Jc가 믿을만한 파괴특성 인자임을 알 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제12권5호
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• pp.377-389
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• 2021

Reinforced concrete vertical silos are universal structures that store large amounts of granular materials. Due to the asymmetric structure, heavy load, uneven storage material distribution, and the difference between the storage volume and the storage material bulk density, the corresponding earthquake is very complicated. Some scholars have proposed the calculation method of horizontal forces on reinforced concrete vertical silos under the action of earthquakes. Without considering the effect of torsional effect, this article aims to reveal the expansion factor of the silo group considering the torsional effect through experiments. Through two-way seismic simulation shaking table tests on reinforced concrete column-supported group silo structures, the basic dynamic characteristics of the structure under earthquake are obtained. Taking into account the torsional response, the structure has three types of storage: empty, half and full. A comprehensive analysis of the internal force conditions under the material conditions shows that: the different positions of the group bin model are different, the side bin displacement produces a displacement difference, and a torsional effect occurs; as the mass of the material increases, the structure's natural vibration frequency decreases and the damping ratio Increase; it shows that the storage material plays a role in reducing energy consumption of the model structure, and the contribution value is related to the stiffness difference in different directions of the model itself, providing data reference for other researchers; analyzing and calculating the model stiffness and calculating the internal force of the earthquake. As the horizontal side shift increases in the later period, the torsional effect of the group silo increases, and the shear force at the bottom of the column increases. It is recommended to consider the effect of the torsional effect, and the increase factor of the torsional effect is about 1.15. It can provide a reference for the structural safety design of column-supported silos.

• 지질공학
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• 제10권1호
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• pp.1-12
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• 2000

경상북도 안동시 임동면에 위치한 999번 지방도로 위리 지역에 고개 마루를 절취하여 도로 개설공사를 시행한 후, 강우량이 많을 때 산측이 침하하고 도로가 융기하는 등 사면이 불안정하게 활동하였다. 이 연구에서는 위리 지역의 변형 발생의 원인을 분석하고, 수치해석을 통하여 연구지역 사면의 안정성을 평가하였다. 연구지역은 백악기 셰일, 이암 및 사암으로 구성되어 있으며, 북북서 및 북북동 방향의 두 개의 단층이 분포하고 있다. 사면의 변형은 지하수위의 증가에 따른 단층 점토의 전단강도 감소, 간극수압의 증가, 단위중량의 증가 등으로 인하여 단층을 따라 사면이 이동하면서 발생하며, 위의 여러 요인 중에서 단층 점토의 전단강도 감소가 사면의 변형에 가장 큰 요인으로 밝혀졌다. 사면의 안정성 및 변형정도를 파악하기 위하여 사면에 8개의 단면을 설정한 후 한계평형법, 유한 요소법 및 유한 차분법을 이용하여 해석을 실시하였다. 해석 결과, 지하수위가 단층면 아래에 분포할 때 안전율은 1.7 이상이지만, 지하수위가 지표면까지 상승하면 안전율은 1.0 이하로 감소하고, 15~30cm의 변위가 발생하는 것으로 해석되어 위리 지역에 발생한 변형과 거의 유사한 결과를 보여준다. 안정화 공사가 끝난 현재에는 지하수위가 지표면에 도달하여도 각 단면의 안전율은 2.4 이상이고 2.8cm이하의 변위가 발생하여, 이 지역의 사면은 매우 안정한 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.447-456
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• 2008

노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 또한 일반 도로나 철도 연변의 사면과는 달리 대부분 지보나 보강없이 굴착해야 하기 때문에 사면각도가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 안정성 측면에서의 사면 각도 및 한계사면높이를 결정하였으며 이러한 설계가 가지고 있는 불확실성을 보완할 수 있는 계측 및 계측자료 해석을 수행하였다. 연구 결과, 사면각도(Overall Elope angle) $30^{\circ}$를 유지하는 경우 안전율 1.5를 확보하는 최대개발심도는 $353{\sim}438m$로 계산되었으나 강도정수에 대한 민감도분석결과를 고려할 때 사면높이는 300m를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 또한 변위계측자료에 대한 역변위속도 분석 결과가 현장사면 사례와 잘 일치하여 이 방법을 통해 사면의 불안정성 및 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.151-158
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• 2009

1990년대 초 쏘일네일링 공법이 국내에 처음 도입된 이후 쏘일네일링 공법은 사면안정 및 지반굴착의 보강공법으로 널리쓰이고 있으며, 쏘일네일링 공법의 적용이 확대됨에 따라 초기의 쏘일네일링 공법에 대한 여러 가지 개선된 쏘일네일링 공법도 발달하였다. 최근에 많이 쓰이는 쏘일네일 공법들은 크게 그라우트에 대한 개선 공법과 쏘일네일 자체에 대한 개선 공법으로 분류된다. 그라우트에 대한 개선공법으로는 대표적으로 가압그라우팅 공법을 들 수 있으며, 쏘일네일 자체에 대한 개선공법으로는 자천공 쏘일네일 공법, 제거식 쏘일네일 공법 등과 더불어 본 연구의 대상이 되는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일링 공법이 있다. 본 논문에서는 수평배수공을 겸한 상향식 쏘일네일 공법에 대한 연구로 일반적인 쏘일네일 공법과의 비교 연구를 수행하였다. 연구순서로는 먼저 사면안정에 대하여 한계평형 해석을 이용한 안전율 비교를 하였고, 다음으로 연직 굴착에 대하여 연속체 해석을 통한 변위에 대한 비교를 하였다. 연구결과 쏘일네일을 상향으로 설치할 경우 한계평형 해석에서의 안전율은 상당량이 감소하였고, 수평변위에 대한 연구결과에서는 큰 차이가 없었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.27-35
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• 2016

비탈면 안정해석 기법과 유지관리를 위한 계측자료 해석기법은 다양하게 제시되어 있지만 두 기법을 연계할 수 있는 방안은 제시되지 않았다. 본 연구에서는 진행성 파괴에 대한 비탈면 안정해석과 계측기반의 유지관리를 통합할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 시간 열화에 의한 비탈면의 붕괴과정은 강도감소계수를 적용한 지반강도정수를 이용하여 정량화하고, 비탈면 붕괴 시 까지의 안전율과 파괴범위를 산정하였다. 변위는 누적 변위 곡선과 변위 속도 곡선, 변위 역속도 곡선으로 정량화하여 유지관리 기법과 연계하였다. 제안된 절차로 해석을 수행한 결과, 누적 변위 곡선을 이용한 비탈면의 파괴모델은 기존 연구와 동일하게 3차 다항모델로 산정되었다. 붕괴 시점 예측에 적용되는 변위 역속도의 취성재료에서는 1차 직선식, 연성재료에서는 3차 다항식으로 감소되어 Fukuzono(1985)의 제안식과 일치하였으며 붕괴사례와도 유사한 거동을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.379-385
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• 2003

기존의 섬유보강성토제체의 설계에서 보강재의 변형을 고려하지 않고 연직응력을 보강재의 인장강도로 사용함으로써, 흙구조물의 파괴응력에 대응하는 보강재의 한계응력산정과 그에 따른 보강재의 규격결정이 불가능했다. 보강재에 의해 보강된 성토제체의 파괴면에서 보강재와 흙의 거동은 초기응력단계에서는 일체로서 거동하지만 응력의 증가에 따라 변형량의 차이가 증가한다. 이러한 문제는 흙구조물의 보강재설계에서 중요한 요소로서 보강효과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 연약지반위에 PET Mat로 보강한 성토제체의 보강재 설계 시 파괴면상의 보강재 설치위치에서 흙과 보강재의 변형량을 고려한 설계방법을 제시하였다. 연구결과에 의하면, 허용안전율을 확보하는 범위내에서 예상파괴면상의 보강재 설치위치에서의 보강재의 인장강도는 흙의 응력 이상이어야 하며, 흙의 변형링${\Delta S}$과 보강재의 변형량${\Delta G}$이 일체로 거동하는 보강재의 소요인장강도를 보강재의 설계인장강도로서 결정하는 것이 합리적이고 경제적인 것으로 평가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권8호
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• pp.25-33
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• 2012

터널 설계 시 해당지반에 관한 정보를 정확히 반영하는 것은 대단히 중요하다. 하지만 다양한 지형 및 지질조건을 모두 고려한 지반조사 및 시험 등은 경제적, 기술적으로 인하여 현실적으로 실시하기 어렵기 때문에 한정된 정보에 의하여 해석 및 설계를 하고 있는 실정이다. 본 연구는 도심지 및 산악지역 터널공사 시, 보다 정확한 안정성 검토 및 거동 예측을 수행하여 선정 결과에 대한 현장 적용성 여부를 판단하기 위해 인공신경망 이론의 적용을 통하여 기존 거동예측의 한계성을 극복하고자 하였다. 먼저, 현장 데이터를 확보하여 인공신경망 중 다층퍼셉트론을 연구에 적합한 구조로 구축하고, 역전파 알고리즘으로 학습시켜 적용하였다. 인공신경망을 이용한 현장적용성의 학습을 위한 자료는 터널의 지보패턴, RMR, Q, 암종, 굴진장, 굴착형태, 굴착경과일 등 터널거동에 영향을 미치는 영향인자를 고려하여 신뢰성 분석을 실시하고 선별된 계측자료의 결과를 데이터베이스화하여 사용하였다. 학습이 완료된 인공신경망 모델을 이용하여 터널시공현장의 굴착경과일에 따른 천단변위, 내공변위, 지중변위, 록볼트축력을 예측하고 현장 계측치와 비교분석을 통하여 인공신경망을 이용한 터널 시공 시 현장적용성을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권6호
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• pp.649-664
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• 2023

Structural inertial interaction is a representative the effect of dynamic soil-foundation-structure interaction (SFSI), which leads to a relative displacement between soil and foundation, period lengthening, and damping increasing phenomena. However, for a system with a significantly heavy foundation, the dynamic inertia of the foundation influences and interacts with the structural seismic response. The structure-to-foundation mass ratio (MR) quantifies the distribution of mass between the structure and foundation for a structure on a shallow foundation. Although both systems exhibit the same vertical factor of safety (FS_v), the MR and corresponding seismic responses attributed to the structure and foundation masses may differ. This study explored the influence of MR on the permanent deformation and seismic response of soil-foundation-structure system considering SFSI via numerical simulations. Given that numerous dimensionless parameters of SFSI described its influence on the structural seismic response, the parameters, except for MR and FS_v, were fixed for the sensitivity analysis. The results demonstrated that the foundation inertia of heavier foundations induced more settlement due to sliding behavior of heavily-loaded systems. Moreover, the structural inertia of heavier structures evidently exhibited foundation rocking behavior, which results in a more elongated natural period of the structure for lightly-loaded systems.