• 대한토목학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.51-64
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• 1991

옹벽(擁壁), 교대(橋臺), 지하벽(地下壁), 암거(暗渠) 암거(暗渠) 등(等)의 뒷채움 다짐으로 유발(誘發)되는 토압(土壓)을 산정(算定)하기 위하여 Ko조건(條件) 하(下)에서 응력이력(應力履歷)을 고려한 다주기(多週期) 이력모형(履歷模型)을 제안(提案)하고, 이 모형(模型)을 사용하여 새로운 다짐유발토압산정(誘發土壓算定) 이론식(理論式)을 개발(開發)하였다. 새로이 개발한 이론식(理論式)을 두 현장실험(現場實驗) 결과(結果)에 적용(適用)한 결과(結果) 좋은 일치(一致)를 보여 주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.193-201
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• 2000

교란상태개념(Disturbed State Concept;DSA)모델릉 이용하여 포화사질토의 동역학적 거동을 모사하는 예측기법을 개발하였다. 실내진동전단시험 자료로부터 DSC모델 매개변수를 찾고, DSC 모델을 이용하여 전개한 응력중분과 변형률중분의 관계를 표현하는 탄소성구성방정식으로부터 진동하중을 받는 지반재료의 간극수압 및 유효응력 변화, 그리고 축자응력-축방향변형률 거동을 예측하였다. 압축 및 인장 재하시에는 DSC모델을 사용하여 변형률 경화(strain-hardening)및 진동하중에 의한 변형률 연화(cyclic-softening)현상을 모사하고, 제하(unloading)시에는 선형탄성모델을 사용하여 근사화하였다. 예측 결과를 실내전단시럼 결과와 비교하여 예측기법을 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.127-137
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• 2018

쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권3호
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• pp.33-52
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• 1997

비선형 3차원 유한요소 해석법을 이용하여 타이백으로 억지된 토류벽의 거동을 분석하여 설계시에 고려되는 중요 파라미터의 영향을 조사하였다. 제안된 유한요소기법에서 엄지말뚝과 텐던 정착길이는 빔요소로, 토류판은 쉘요소로, 텐던 비정착길이는 스프링 요소로 모델링하였다. 사용된 흙의 거동모델은 사질토의 비선형 거동 특성과 응력이력을 고려할 수 있는 기존의 Hyperbolic 모델을 수정하여 사용하였으며 벽체 전면에서의 굴착, 타이백 설치, 타이조임 그리고 재굴착 등의 모든 축조과정을 단계별로 해석할 수 있는 시뮬레이션 기법을 제안하였다. 여러 가지 주요 설계인자를 변화시키며 파라메트릭 해석을 수행하였고 이 결과 앵커의 위치, 앵커의 비정착 길이, 앵커 조임 하중의 크기와 엄지말뚝의 근입긴이등의 영향을 밝혀낼 수 있었다. 이 해석 결과를 토대로 새로운 설계지침을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.173-181
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• 2006

본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.201-207
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• 2006

유효응력의 산정을 위해 간극수압의 측정이 필수인 지반공학 분야의 실험에서는 멤브레인을 사용하여 구속압과 간극수압의 계측을 실시하지만 구속압의 변화 등에 의해 멤브레인이 공시체 쪽으로 관입하는 현상이 발생하여 체적변형률과 유효응력의 계측치에는 오차가 포함되게 된다. 본 연구에서는 중공비틀림 전단시험장치를 사용하여 등방제하과정과 반복전단과정 및 액상화 후의 재압밀 과정에 있어서의 멤브레인 관입량 및 관입 보정식에 대한 고찰을 실시하였다. 실험 결과, 반복전단에 의해 모래의 유효응력이 20kPa 이하의 낮은 유효응력 조건에서는 보정식에 의한 멤브레인 보정량이 과대평가 되고 있음을 알 수 있으며, 이러한 보정식의 한계는 유효응력이 0에 가까워질 수록 보정량이 급격히 증가하는 것이 원인이다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 보정량의 급증을 방지하기 위한 상수의 도입에 대해서도 검토하였다. 이와 더불어 초기 상대밀도가 높거나 액상화 후의 입자 재배열 등의 밀도 변화가 일어나는 경우에도 보정식의 적용에 대한 신중한 검토가 필요하다는 점도 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권9호
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• pp.45-59
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• 2006

탄소성 구성방정식은 주로 미분방적식(rate equation)으로 이루어져 있기 때문에 유한요소법 등을 이용한 지반구조물 해석시 미분방정식들에 대한 수치적분을 수행할 수 있는 방법이 필요하다. 구조물의 거동을 해석할시 미분방정식들을 위한 적분방법은 해석결과의 정확성과 유한요소법 모델링의 안전성에 큰 영향을 미치고 있다. 본 논문에서는 최근에 개발되어 사용되고 있는 흙에 관한 구성모델인 "Two-surface soil plasticity model (Manzari and Dafalias 1997)"을 Implicit return-mapping 수치적분방법을 이용하여 실행하는 과정을 제시한다. 본 연구에서 사용된 수치적분방법은 Closest-Point-Projection Method(CPPM) 방법으로 탄성 예측자-소성 교정자(elastic predictor-plastic corrector) 개념을 Implicit Backward Euler방법으로 체계화 시킨 알고리듬이다. 본 연구에서 수행한 "Two-surface soil plasticity model"은 조립토의 비선형거동을 해석하며, Bounding surface 개념 및 비선형 등방경화와 이동경화법칙을 사용하는 모델이다. 본 연구는 CPPM 방법이 정확하고 안정되며 유용한 수치적분을 수행할 수 있는 알고리듬이라는 것을 제시한다. 또한, CPPM 알고리듬은 구성방정식의 해를 반복적으로 해석하는 동안 "Consistent tangent operator $d{\sigma}/d{\varepsilon}$"를 제공하므로, 비선형 유한요소 해석이 2차(quadratic convergence rate)의 수렴 조건을 만족하는데 기여한다는 것을 보여준다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권5호
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• pp.47-56
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• 2003

본 논문에서는 기존 IWAN 모델을 수정하여 사질토 지반의 반복경화 현상을 나타낼 수 있는 지반의 반복경화모델을 개발하였다. 일반적으로 동적하중을 받는 지반재료는 하중 반복회수에 따라 동적 거동특성이 변화하게 되며 이는 반복 경화 및 연화현상으로 나타난다. 본 논문에서는 등방 경화 또는 등방 연화 거동을 하는 스프링슬라이더 요소를 기존 병렬 IWAN 모델에 추가함으로써 지반의 동적 변형특성 표현이 가능하였다. 등방 경화 거동을 보이는 요소들의 항복 응력은 각각 반복 경화함수에 의하여 증가하도록 정의되었으며, 반복 경화함수는 대칭 한계를 가지는 동적 비틂전단 시험결과로부터 정의되었다. 이렇게 정의된 반복 경화함수는 지반의 동적 변형 특성을 묘사하기 위하여 하나의 독립 변수를 가지게 되며, 사용된 독립변수는 지반의 동적 한계 변형률의 특성을 포함하는 누적전단변형률로 사용되었다. 누적 전단변형률은 반복 전단한계 변형률 이상의 변형률의 누적으로 정의되며, 역재하 및 재재하 곡선에서는 Masing의 법칙을 적용하여 계산될 수 있다. 본 논문에서는 모델의 개발과정을 서술하였고, 모델에 대한 검증은 동반논문인 검증편에 설명하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.5-17
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• 2018

본 연구에서는 연약지반에서의 재하/제하에 대한 안정해석과 응력-변형 해석시 전단 파라미터(UU; Unconsolidated Undrained, CU; Consolidated Undrained(전응력), ${\bar{CU}}$ ; Consolidated Undrained(유효응력))에 따른 초기 지중응력, 강도, 응력-변형 특성을 평가하였다. 시공단계를 고려한 유한요소 해석시 입력하는 전단 파라미터에 따라 초기 지중응력과 이후 해석 결과가 달라질 수 있음을 확인하였다. 특히, Mohr-Coulomb 모델의 입력 파라미터인 내부마찰각(Phi)을 0으로 입력하여 초기 지중응력과 이후 응력-변형 거동을 해석할 경우 잘못된 결과를 도출 할 수 있다는 것을 확인하였다. 전응력 파라미터, CU를 초기 및 전단시 일괄 적용한 해석과 유효응력 파라미터, CU에서 전응력 파라미터, CU로 변경한 해석 결과가 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서, 연약지반에 대한 수치해석시 CU 파라미터를 적용하여도 초기 지중응력과 이후 응력-변형 거동에 큰 차이 없이 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 실무에서 적용하기 편한 방법으로 실제 흙의 거동과 동일한 강도를 갖는 Mohr-Coulomb 모델의 전단 파라미터를 산정하는 방법을 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권3호
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• pp.325-343
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• 2016

A total stress-based bounding surface model is developed to predict the undrained behaviour of saturated soft clays under cyclic loads based on the anisotropic hardening modulus field and bounding-surface theories. A new hardening rule is developed based on a new interpolation function of the hardening modulus that has simple mathematic expression and fewer model parameters. The evolution of hardening modulus field is described in the deviatoric stress space. It is assumed that the stress reverse points are the mapping centre points and the mapping centre moves with the variation of loading and unloading paths to describe the cyclic stress-strain hysteresis curve. In addition, by introducing a model parameter that reflects the accumulation rate and level of shear strain to the interpolation function, the cyclic shakedown and failure behaviour of soil elements with different combinations of initial and cyclic stresses can be captured. The methods to determine the model parameters using cyclic triaxial compression tests are also studied. Finally, the cyclic triaxial extension and torsional shear tests are performed. By comparing the predictions with the test results, the model can be used to describe undrained cyclic stress-strain responses of elements with different stress states for the tested clays.