• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.70-77
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• 2010

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.27-35
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• 2008

낮은 응력 단계에서 모래의 인장강도는 포화도 또는 흡입력에 따라 증가하다. 최대값에 도달한 후 감소한다. 최대인 장강도는 어느 포화도에서든 발생될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 습윤 모래의 인장강도를 정확히 예측할 수 있는 이론이 제시되었다. 이 이론은 닫힌 형태의 식으로 pendular, funicular, capillary 세 가지로 구분되는 함수특성곡선 전체 영역을 하나로 통일하여 표현하였다. 낮은 응력 단계에서 내부마찰각 ${\phi}_t$, 공기침투압(air entry pressure)의 역수값 ${\alpha}$, 간극크기범위변수(pore size spectrum parameter) n 등 세 가지 변수가 이론에 사용되었다. 공기침투압 역수값이 최대인장강도를 지배하는 주 요인으로 작용하고, 최대인장강도가 발생될 때 포화도는 오직 간극크기범위변수에만 의존한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.117-127
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• 2010

대부분의 지하구조물들은 불포화 지반에 건설되어있는 경우가 많으므로, 본 논문에서는 불포화토의 겉보기 점착력이 지반 굴착시 거동에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 이를 위해 압력판 추출시험, 불포화 삼축압축시험, Trap-door 시험을 수행하여 다양한 범위의 겉보기 점착력에서 지반의 거동이 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 그 결과 완전 포화와 완전 건조 상태일 때는 지반이 거의 같은 거동을 보이고, 불포화 상태일 때는 함수비의 증가에 따라 그 거동이 매우 달라짐을 알 수 있었다. 이를 통해 겉보기 점착력이 지하 구조물 굴착 시 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2008

본 연구에서는 불포화토의 역학특성을 해명하기 위하여 4개의 횡변위 계측시스템(proximeter)을 이용하는 방법으로 포화 삼축시험기를 개량하여 불포화 삼축압축시험을 수행하였다. 등방응력조건하에서 다양한 석션을 작용시켜 압축 특성을 검토한 결과, 공시체의 초기 석션 보다 작은 석션을 작용시켰을 경우 흡수에 의한 체적압축(wetting collapse)이 발생함을 알았다. 또한 다양한 석션 레벨 및 구속압에서 삼축압축시험을 수행하여, 불포화토에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 초기 석션이 클수록 동일 축변형률에 대한 전단강도가 커지고 체적변형률이 작게 나타났다. 그러나, 구속압에 의한 체적변형률 및 배수량의 변화는 작게 나타났으며, 구속압 보다는 초기 석션에 더 의존하고 있다는 사실을 알았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.65-70
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• 2009

대수층으로부터 휘발성 유기오염물질을 제거하기 위하여 air sparging을 실시하는 과정에서, 지하수의 표면장력을 인위적으로 감소시킴으로써 지하 대수층의 물 포화율을 낮추어 오염물질제거효율을 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 대수층의 구성 토양의 입경의 차이나 대수층의 두께의 차이가 이와 같은, 개량된 air sparging의 물 포화율 변화에 미치는 영향은 연구된 바 없다. 본 연구는 실험실 규모의 물리적인 model을 사용하여 air sparging공정 실시과정에서 서로 다른 토양입경과 깊이를 갖는 대수층 조건에서 표면장력과 물 포화율의 상관관계를 규명하였다. 표면 장력을 감소하기 위한 계면활성제로 sodium dodecylbenzene sulfonate를 사용하였고, 토양은 입경이 서로 다른 두 가지 모래를 사용하여 비교 실험을 수행하였다. 모래의 air-entry pressure는 각각 $15.0\;cmH_2O$, $36.3\;cmH_2O$로 측정되었다. 입경에 상관없이 표면장력과 물 포화율의 관계는 서로 비슷한 형태를 보였고, 표면장력이 감소함에 따라 물 포화율이 감소하다 일정 표면장력 이후에 물 포화율이 증가하는 형태로 나타났다. 본 연구에서는 표면장력이 42 dyne/cm일 때 두 가지 모래의 물 포화율이 48%로 최소치에 도달하였다. 대수층의 깊이는 41 cm, 81 cm, 160 cm의 세 가지 조건에서 실험하였으며, 본 실험조건에 해당하는 깊이 영역에서는 표면장력과 물 포화율의 상관관계가 대수층 깊이에 따른 특이한 상이점을 나타내지 않았다. 또한 2차원 모델을 이용한 실험에서 표면장력의 변화에 따른 폭기영역의 변화는 1차원 컬럼을 이용하여 측정된 물 포화율의 변화와 유사하였다. 본 연구결과는 SEAS(surfactant-enhanced air sparging)기술의 실제 적용에 있어서 다양한 현장조건에 따른 공정조건의 선정에 도움이 될 수 있을 것으로 전망된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.97-103
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• 2011

본 연구에서는 현장발생토사, 정수장슬러지 및 폐타이어분말 등 재활용 재료를 이용한 유동성 뒤채움재의 현장적용성 평가를 위해 실내모형실험 및 유한요소해석을 수행하였다. 실내모형실험은 교통하중을 모사한 정하중을 이용하였고, 현장에서의 시공과정을 고려하여 터파기, 베딩재시공 및 관부설, 유동성뒤채움재 타설 및 양생, 교통하중재하 순으로 평가하였다. 모형실험에는 관의 내공변위측정계, 토압계, 변형률게이지, LFWD등이 적용되었다. 유동성뒤채움재를 타설하는 시공과정중 관에서 발생한 최대 수직 및 수평변위는 0.83% 및 1.09%로 측정되었다. 양생 후 교통하중 재하시 최대수직 및 수평변위는 2.54 mm 및 3.15 mm이다. 하중제거시 회복되는 수직 및 수평 변형량은 0.603 mm 및 0.676 mm이다. 측정된 수평 및 수직토압으로부터 토압경감효과가 큼을 알 수 있었다. 모형실험에 이용된 재료물성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 다양한 유동성뒤채움재 시공시 PVC관에서 발생하는 변위, 토압, 변형률 등을 평가하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.151-159
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• 2018

Annually, the global production of construction aggregates reaches over 40 billion tons, making aggregates the largest mining sector by volume and value. Currently, the aggregate industry is shifting from sand to hard rock as a result of legislation limiting the extraction of natural sands and gravels. A major implication of this change in the aggregate industry is the need for understanding rock fragmentation and energy absorption to produce more cost-effective aggregates. In this paper, we focused on incorporating dynamic rock and soil mechanics to understand the effects of loading rate and water saturation on the rock fragmentation and energy absorption of three different sandstones (Red, Berea and Buff) with different pore sizes. Rock core samples were prepared in accordance to the ASTM standards for compressive strength testing. Saturated and dry samples were subsequently prepared and fragmented via fast and dynamic compressive strength tests. The particle size distributions of the resulting fragments were subsequently analyzed using mechanical gradation tests. Our results indicate that the rock fragment size generally decreased with increasing loading rate and water content. In addition, the fragment sizes in the larger pore size sample (Buff sandstone) were relatively smaller those in the smaller pore size sample (Red sandstone). Notably, energy absorption decreased with increased loading rate, water content and rock pore size. These results support the conclusion that rock fragment size is positively correlated with the energy absorption of rocks. In addition, the rock fragment size increases as the energy absorption increases. Thus, our data provide insightful information for improving cost-effective aggregate production methods.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권2호
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• pp.153-165
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• 2019

A case study of monitoring and analysis of surface settlement induced by tunneling of Tabriz metro line 2 (TML2) is presented in this paper. The TML2 single tunnel has been excavated using earth pressure balanced TBM with a cutting-wheel diameter of 9.49 m since 2015. Presented measurements of surface settlements, were collected during the construction of western part of the project (between west depot and S02 station) where the tunnel was being excavated in sand and silt, below the water table and at an average axis depth of about 16 m. Settlement readings were back-analyzed using Gaussian formula, both in longitudinal and transversal directions, in order to estimate volume loss and settlement trough width factor. In addition to settlements, face support and tail grouting pressures were monitored, providing a comprehensive description of the EPB performance. Using the gap model, volume loss prediction was carried out. Also, COB empirical method for determination of the face pressure was employed in order to compare with field monitored data. Likewise, FE simulation was used in various sections employing the code Simulia ABAQUS, to investigate the efficiency of numerical modelling for the estimating of the tunneling induced-surface settlements under such a geotechnical condition. In this regard, the main aspects of a mechanized excavation were simulated. For the studied sections, numerical simulation is not capable of reproducing the high values of in-situ-measured surface settlements, applying Mohr-Coulomb constitutive law for soil. Based on results, for the mentioned case study, the range of estimated volume loss mostly varies from 0.2% to 0.7%, having an average value of 0.45%.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.25-34
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• 2016

현재 우리나라에서는 해저케이블 또는 해상구조물 기초부, 흙댐, 도로공사 등의 성토재료로 이용된 다짐풍화토에서 침식(Erosion)으로 인한 사면의 불안정성, 오래된 상 하수관이 누수되거나 파열되어 발생하는 도심지 싱크홀 등의 문제가 발생하고 있다. 이와 같이 건설재료로 많이 이용된 풍화토는 지하수 및 지표수 흐름이 발생할 때 다양한 입자 크기의 점토, 실트 및 세립의 모래들과 함께 침식되거나 세굴 되어 소규모 공동을 형성하며, 일단 침식이나 세굴이 발생되기 시작하면 점차 침식율이 증가하게 되어 급격한 파괴에 도달한다. 본 연구에서는 회전식 수리저항성능 실험기(RCT)를 이용하여 다양한 상대밀도와 선행압밀압력으로 압밀된 다짐화강풍화토의 수리저항성능을 평가하였다. 또한 회전으로 인하여 일정하게 세굴되지 않은 시료의 단면해석을 위해 영상처리기법을 도입하였다. 연구결과 침식으로 인하여 시료의 형상이 일정하지 않는 경우, 계산된 임계전단응력에 큰 오차가 발생되는 것으로 확인되었으며 제안된 영상처리기법으로 보정된 반지름을 이용할 경우보다 정확한 한계 및 임계전단응력 계산이 가능한 것으로 나타났다. 또한 상대밀도와 선행압밀압력이 증가할수록 한계전단응력은 증가하나 임계전단응력은 선행압밀하중 증가에 의한 효과는 크지 않은 것으로 나타났으며, 선행압밀압력에 의한 응력이력보다는 초기 상대밀도의 효과가 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권2호
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• pp.62-69
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• 2003

그동안 고분자계열 약액에 비하여 상대적으로 독성이 약한 시멘트 계열 약액이 환경에 미치는 영향을 경미하게 다루어졌으나 최근 일본에서 시멘트계열 약액을 사용한 공사현장에서 발암물질인 6가 크롬의 용출로 일본 건설성에서는 이에 대한 규정을 발효하고 시행하여 엄격히 관리하고 있으나 우리나라에서는 상대적으로 이에 대한 연구가 부족한 실정이다 본 연구에서는 다양한 현장조건에서의 시멘트계 그라우트재에서의 6가 크롬 용출특성을 파악하기 위해, 현장 배합비를 기초로 하여 다양한 현장조건에 따른 용출실험을 통하여, 시멘트계 그라우트재의 6가 크롬 용출 특성을 파악하였다. 먼저 원재료인 시멘트의 6가 크롬 함유량 실험을 한 결과 보통 포틀랜트 시멘트에서 22.1 mg/kg으로 다른 재료에 비해 가장 많이 함유되어 있었으며, 호모겔 그리고 샌드겔에서의 용출실험 결과 폐기물 공정시험법에 의할 경우 규제기준인 1.5 kg/L를 대체적으로 만족하였으나, 토양오염공정시험법에 의할 경우 특히 보통 포틀랜트 시멘트가 4.85 mg/kg으로 ‘가’ 지역의 우려기준인 4 mg/kg보다 높은 값을 나타내었다. 모의 주입장치를 이용한 실험결과 물시멘트 비와 주입압이 증가함에 따라 몰드 밖으로 나오는 배출액 중의 6가 크롬의 용출량이 커지는 경향을 나타내었으며, 주입압이 4 이상일 경우 수질오염보전법상의 규정인 0.5 mg/L를 초과하여 검출되었다. 최근 pH4의 산성비 및 매립지의 산생성 단계에서 pH 5이하의 침출수에 의한 그라우트재에서의 6가 크롬의 용출특성을 알아보기 위한 pH에 따른 6가 크롬의 용출경향을 실험한 결과 강산성 및 강염기 상태에서 6가 크롬의 용출량이 급격히 증가하는 경향을 보여 그라우트재가 주입되는 환경에 따라 6가 크롬의 용출량이 증가할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 그라우트재가 해안 또는 매립지에 적용될 경우 해수와 침출수에 의한 강도의 변화를 살펴보기 위해 실험한 결과 초순수 중에서 양생 시켰을 때 보다 강도발현 현저히 저하되었으며, 시멘트 종에 따라서는 ‘보통포틀랜트 시멘트>마이크로 시멘트>슬래그’ 시멘트의 순으로 영향을 받는 것으로 나타났다. 이는 강도의 저하로 인한 오염물질의 누출 및 6가 크롬의 용출을 증가시킬 수 있다는 것을 짐작할 수 있다. 이와 같은 결과를 통하여, 그라우트재의 종류에 따라 6가 크롬의 용출량은 현재 규제치를 초과하여 용출되어 질 수 있는 가능성이 있으며, 과압 또는 과량의 주입이 6가 크롬의 용출량을 증가시킬 수 있다고 할 수 있었다. 또한 일반 현장과 다른 특수한 현장에서는 강도 및 pH에 따른 6가 크롬의 용출량을 고려한 재료 선택 및 배합비가 마련되어져야 할 것으로 판단되어진다.