• 한국농공학회지
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• 제37권1호
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• pp.81-89
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• 1995

The aim of the work described in this paper is to develope a constitutive model for the prediction of an unsaturated Soil and to confirm the application of the model, which is composed of the elastic and plastic part in consideration of the matric suction and the net mean stress. From test results, volume changes and deviator stresses are analyzed at each state and their relationships are formulated. And the application of the model to silty sands is con- firmed by the comparison between test and predicted results. During drying-wetting and loading-unloading processes for isotropic states, the agreement between predicted and test results are satisfactory. And predicted deviator stresses are well agreed with test results in shearing process. Overall acceptable predictions are reproduced in high confining pressure. Usefulness of the model is confirmed for the unsat- urated soil except volumetric strain, which is not well agreed with the test results due to deficiency of dilatancy of the model in low confining pressure. It is, therefore, recom- mended to study the behavior of dilatancy for an unsaturated soil.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권2호
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• pp.75-87
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• 2021

Because the hydraulic/mechanical behaviour of unsaturated soil is more complicated than that of saturated soil, one of the most important issues in modelling unsaturated soil is to properly couple its stress-strain relationship with its water retention characteristics. Based on the results of a series of tests, the stress-strain relationship and the changes in suction and saturation of unsaturated completely decomposed granite (CDG, also called Masado) vary substantially under different loading/hydraulic conditions. To precisely model the hydraulic/mechanical behaviour of unsaturated Masado, in this study, the superloading concept was firstly introduced into an existing saturated/unsaturated constitutive model to consider the structural influences. Then a water retention curve (WRC) model considering the volumetric change in the soil, in which the skeleton and scanning curves of the water retention characteristics were assumed to shift in parallel in accordance with the change in the void ratio, was proposed. The proposed WRC model was incorporated into the constitutive model, and the validity of the newly proposed model was verified using the results of tests conducted on unsaturated Masado, including water retention, oedometer and triaxial tests. The accuracy of the proposed model in describing the stress-strain relationship and the variations in suction and saturation of unsaturated Masado is satisfactory.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권4호
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• pp.253-280
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• 2010

A new prediction model is derived for the uplift capacity of suction caissons using a hybrid method coupling genetic programming (GP) and simulated annealing (SA), called GP/SA. The predictor variables included in the analysis are the aspect ratio of caisson, shear strength of clayey soil, load point of application, load inclination angle, soil permeability, and loading rate. The proposed model is developed based on well established and widely dispersed experimental results gathered from the literature. To verify the applicability of the proposed model, it is employed to estimate the uplift capacity of parts of the test results that are not included in the modeling process. Traditional GP and multiple regression analyses are performed to benchmark the derived model. The external validation of the GP/SA and GP models was further verified using several statistical criteria recommended by researchers. Contributions of the parameters affecting the uplift capacity are evaluated through a sensitivity analysis. A subsequent parametric analysis is carried out and the obtained trends are confirmed with some previous studies. Based on the results, the GP/SA-based solution is effectively capable of estimating the horizontal, vertical and inclined uplift capacity of suction caissons. Furthermore, the GP/SA model provides a better prediction performance than the GP, regression and different models found in the literature. The proposed simplified formulation can reliably be employed for the pre-design of suction caissons. It may be also used as a quick check on solutions developed by more time consuming and in-depth deterministic analyses.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권11호
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• pp.21-31
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• 2018

버켓기초(bucket foundation)는 해상 구조물 지지를 위해 사용되는 구조물로 간편하고 빠르게 지반에 설치할 수 있어 종래의 기초를 대체하여 해양에서 널리 활용되고 있다. 버켓기초는 기초 자중과 버켓 내부의 물을 외부로 배출시킴으로써 발생하는 내외부 압력차를 이용해 설치된다. 버켓기초가 모래지반과 같이 투수성이 높은 지반에 설치될 경우에는 석션압에 의해 버켓 외부지반에서 내부방향으로 침투수류(seepage flow)가 형성된다. 석션압에 의해 발생하는 상향의 침투수류는 내부지반의 유효응력을 감소시켜 버켓기초의 관입저항력을 낮추는 역할을 하지만 내부지반이 연약해 지고융기(heaving)되는 현상이 발생할 수 있다. 이는 버켓기초가 목표 깊이까지 설치되는 것을 저해하고 장기거동에 영향을 줄 수 있다. 하지만 현재까지도 이에 대한 연구가 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 축소모형실험을 통해 버켓기초 설치 중 발생하는 석션압과 지반 교란현상을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 버켓기초의 선단부 두께, 관입속도와 자중이 각각 석션설치 및 지반교란에 미치는 영향을 실험적으로 확인하고 교란된 지반의 물성을 추정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.117-127
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• 2008

본 논문에서는 불포화 상태로 존재하는 다짐 지반에 대하여 함수특성곡선의 획득뿐만 아니라 다양한 모관흡수력 변화에 따른 탄성계수 평가를 위해 종래의 압력판 추출 시험기(VPPE)를 개선하였다. 이를 위해, 비파괴 시험이 가능한 벤더엘리멘트(BE) 시험 시스템을 도입하여 전단파 속도와 최대 전단탄성계수를 평가하였다. 개발된 시험 시스템을 이용하여 시공 중인 국내 도로 현장에서 채취된 3종의 노상토에 대해 모관흡수력 및 함수비 변화에 따른 최대 전단탄성계수의 변화를 평가하였다. 또한 시험결과를 기존의 모관흡수력 조절 비듦전단시험 및 현장 탄성파 시험으로부터 획득한 결과와 비교함으로써 개발된 시험 시스템의 타당성을 검증하였다. 본 연구에서 제안된 새로운 VPPE-BE 시스템은 향후, 탄성계수의 계절적 변화 모델 개발을 위한 도구로서의 효율적인 적용이 가능함을 확인하였다

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.5-15
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• 2015

본 연구에서는 수리-역학적 유한요소 해석기법을 바탕으로 강우침투에 의한 비탈면 안정성과 커플링 효과를 분석하였다. 이를 위해 수리학적 특성과 역학적 특성을 동시에 고려할 수 있는 해석기법을 개발 하였으며, 현장모관흡수력 측정 결과를 활용하여 해석기법을 검증하였다. 이를 바탕으로 균질한 지층과 비탈면을 모델링 하여 강우발생에 따른 모관흡수력 변화, 평균유효응력, 간극률 변화, 지반 변위, 안전율의 결과를 단계별 해석결과와 비교 분석하였다. 그 결과, 간극률의 변화를 고려할 수 있는 커플링 해석의 변위는 단계별 해석에 비해 크게 나타났으며, 모관흡수력은 천천히 감소하는 것으로 나타났다. 커플링 해석을 통해 동시에 계산된 변형과 모관흡수력 감소는 비탈면의 불안정성에 큰 영향을 미치며, 점진적 파괴거동을 확인할 수 있다. 커플링 해석을 통한 비탈면 안정해석 시, 단기간 발생한 강우에 대해 낮은 안전율을 보여 커플링 효과가 큰 것으로 나타났으며, 집중호우에 의한 비탈면 설계 시 커플링 해석이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.69-75
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• 2013

함수특성곡선으로부터 흡수응력을 정의하여 불포화토의 유효응력을 구할 수 있다. 불포화토의 압밀 및 전단 시 유효응력을 분석하기 위하여 실트질 모래의 $K_0$ 압밀 삼축시험을 수행하였다. 삼축시험 시 압밀응력과 전단강도로부터 흡수응력을 구하고 함수특성곡선을 이용하여 계산한 유효응력과 비교하였다. 유효응력으로 나타낸 압밀응력 및 전단강도는 각각 유일한 직선상에 존재하며 포화토와 동일한 것으로 나타났다. 또한 함수특성곡선으로부터 구한 유효응력은 삼축시험 시 압밀응력 및 전단강도와 유사하게 나타나는 것을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권1호
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• pp.1-9
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• 2019

Shallow failures occur frequently in both engineered and natural slopes in expansive soils. Rainfall infiltration is the most predominant triggering factor that contributes to slope failures in both expansive soils and clayey soils. However, slope failures in expansive soils have some distinct characteristics in comparison to slopes in conventional clayey soils. They typically undergo shallow failures with gentle sliding retrogression characteristics. The shallow sliding mass near the slope surface is typically in a state of unsaturated condition and will exhibit significant volume changes with increasing water content during rainfall periods. Many other properties or characteristics change such as the shear strength, matric suction including stress distribution change with respect to depth and time. All these parameters have a significant contribution to the expansive soil slopes instability and are difficult to take into consideration in slope stability analysis using traditional slope stability analysis methods based on principles of saturated soil mechanics. In this paper, commercial software VADOSE/W that can account for climatic factors is used to predict variation of matric suction with respect to time for an expansive soil cut slope in China, which is reported in the literature. The variation of factor of safety with respect to time for this slope is computed using SLOPE/W by taking account of shear strength reduction associated with loss of matric suction extending state-of-the art understanding of the mechanics of unsaturated soils.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권10호
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• pp.15-23
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• 2023

본 연구에서는 국내의 대표적 풍화토인 편마풍화토에 점토함유량 0%, 5%, 10%의 혼합토로 조성된 비탈면에 대해 강우 시 침투거동을 조사하고, 강우침투로 인한 불포화 비탈면의 안정성을 검토했다. 이를 위해 본 연구에서는 불포화 함수특성시험을 통해 함수특성곡선을 획득했고, 포화 삼축압축시험을 통해 강도정수를 얻었다. 얻어진 결과를 토대로, 침투해석과 안정해석을 통해 비탈면의 강우침투로 인한 포화대 형성과 안전성에 점토함유량과 선행강우 효과를 나타내는 초기흡수력이 미치는 영향에 대해 조사하였다. 그 결과, 지반의 초기흡수력이 높을수록 비탈면의 포화대 형성이 늦춰졌다는 것을 알았다. 또한 점토함유량이 증가할수록 지반의 전단강도 증대와 더불어 강우침투에 대한 저항성을 높이는 효과를 가지며, 비탈면의 안전성을 크게 향상시킨다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2015

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 앵커형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹 석션파일에 대하여 연구하였다. 그룹 석션파일은 이동과 회전이 함께 발생하는 복잡한 지지거동을 보이기 때문에 일반적인 설계법을 적용하기 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일의 수평방향 지지력을 산정하는 수치 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 파일을 보요소, 주변지반의 저항력을 비선형 스프링으로 모사한다. 본 기법의 적용성을 분석하기 위하여 동일한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 수평방향 하중-변위 곡선을 서로 비교하였다. 비교결과, 제안된 기법이 지지력을 과소평가하고 최대 지지력이 발생하는 변위는 크게 산정하는 것으로 나타났다. 그러므로, 유한요소해석 결과를 실제거동을 모사할 수 있는 정밀해로 가정한 후 개발된 설계 모델링 기법의 결과를 보정할 수 있는 지반저항력 보정계수를 제안하였다.