• Geomechanics and Engineering
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• 제28권1호
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• pp.89-105
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• 2022

The behavior of the soil subgrade is complex and irregular against loads. When modeling, the soil is often replaced by a more straightforward system called a subgrade model. The Winkler method of linear elastic springs is a popular method of soil modeling in which the spring constant shows the modulus of subgrade reaction. In this research, the factors affecting the distribution of the modulus of subgrade reaction of elastoplastic subgrades are examined. For this purpose, critical theories about the modulus of subgrade reaction were examined. A square raft foundation on a sandy soil subgrade with was analyzed at different internal friction angles and Young's modulus values using ABAQUS software. To accurately model the actual soil behavior, the elastic, perfectly plastic constitutive model was applied to investigate a foundation on discrete springs. In order to increase the accuracy of soil modeling, equations have been proposed for the distribution of the subgrade reaction modulus. The constitutive model of the springs is elastic, perfectly plastic. It was observed that the modulus of subgrade reaction under an elastic load decreased when moving from the corner to the center of the foundation. For the ultimate load, the modulus of subgrade reaction increased as it moved from the corner to the center of the foundation.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.757-774
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• 2017

The subgrade reaction modulus of a large mat foundation was investigated by using a numerical analysis and a field case study. The emphasis was on quantifying the appropriate method for determining the subgrade reaction modulus for the design of a flexible mat foundation. A series of 3D non-linear FE analyses are conducted with special attention given to the subgrade reaction modulus under various conditions, such as the mat width, mat shape, mat thickness, and soil condition. It is shown that the distribution of the subgrade reaction modulus is non-uniform and that the modulus of subgrade reaction at both the corners and edges should be stiffer than that at the center. Based on the results obtained, a simple modification factor for the subgrade reaction modulus is proposed depending on the relative positions within the foundation in weathered soil and rocks.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.264-270
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• 2007

Two modulus, strain modulus $(E_v)$ and subgrade reaction modulus $(K_{30})$ are being used as a standard for bearing stiffness in Korea Railroad design. The first is used in Europe and the other is used in Japan. The methodologies to obtain the two modulus are similar in using plate. But testing methods are different in loading to plate. Therefore, according to soil strain range, there should be large gap in not only computations of deformation modulus but also the necessary time to test. At first, this paper focuses on the two kinds of test methods to evaluate bearing stiffness. Secondly, based on elastic theory, the theory to obtain the two coefficients are studied thoroughly. Finally, the correlations between the two coefficients were analyzed and evaluated based on the field test results more than 38 places. The matching values for subgrade and ground between $K_{30}$ and $E_{v2}$ are proposed with the consideration of the proposed strain reduction factor (1.5 for subgrade and 3 for ground) and safety factor, respectively.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.255-262
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• 2000

Shaking table tests were peformed to evaluate the subgrade reaction of ground according to the build-up of pore water pressure. Model pile was installed in the sand ground. The acceleration of the model ground, the pore water pressure build-up and displacement of pile were recorded by measuring devices. Subgrade reaction approach based on Winker soil model was applied to obtain the modulus of the horizontal subgrade reaction. The results of analysis show that the reduction factor of the subgrade reaction due to pore pressure increase is about 1 and the horizontal subgrade reaction of liquefied ground is not influenced by the stiffness of pile, a ground acceleration and the intial ground density.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.61-68
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• 2008

교통하중이 작용하는 노반의 응력-변형율 간의 상관성의 특징을 나타내기 위하여 회복탄성계수가 사용되어왔다. 최근 도로의 경우 노반의 설계에 있어 AASHTO에서 제안된 역학적-경험적 설계가이드에 따라 회복탄성계소의 사용이 더욱 권장되는 실정이다. 이에 비해 국내 철도의 노반설계에 있어서는 정적실험 결과인 $K_{30}$이나 변형계수를 사용하고 있는 실정이다. 따라서 철도노반의 설계에 있어 회복탄성계수의 적용 가능성에 대한 평가가 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서는 14종의 점성토 흙에 대하여 회복 및 영구변형 특성에 대한 평가를 위하여 기본 물성실험, 일축압축실험 그리고 회복탄성계수 실험을 수행하였다. 또한 일축압축 실험결과와 접선탄성계수, 일축압축강도, 파괴시 변형율 첨두 강도에서의 할선탄성계수와 항복변형율을 바탕으로 회복탄성계수 추정을 위한 예측모델이 제안되었다. 본 연구에서 제안된 예측모델은 실측결과와의 비교시 만족할 만한 값을 보이는 것으로 확인되었다. 다만 회복탄성계수 실험시 발생하는 영구변형에 대해서는 현재 고려하고 있지 않다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.71-77
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• 2010

노상토의 동상 가능성이 없는 경우 동상방지층을 생략한다. 이러한 조건에서 노상토의 동결 융해가 발생하면, 동상이 없는 상태에서 탄성계수 변화를 수반하고, 포장설계에서 이를 합당하게 고려해야 한다. 동결 융해 과정의 연속적인 탄성계수 변화를 효과적으로 규명하고자 비파괴시험인 충격공진시험(IR, Impact Resonance)을 도입하였다. 동결 융해 과정에서 수분의 공급이 차단된 폐쇄형 동결조건에서 노상토의 탄성계수는 동결 융해 반복횟수에 무관하게 일정한 값으로 나타났다. 또한 시험에 적용한 모든 함수비 및 다짐도 조건에서 동결전의 탄성계수와 동결 융해 후의 탄성계수는 변화가 거의 없이 일정한 값으로 나타났다. 즉 폐쇄형 동결 융해 조건에서는 노상토의 융해 강성도 감소(thaw-weakening)가 발생하지 않았다. 동결시 탄성계수는 다짐도 및 함수비에 따라서 변화하였으나, 포장설계 관점에서는 무시 가능한 수준으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.57-64
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• 2013

PURPOSES : It is to evaluate lightweight soil as a subgrade material based on mechanical tests and calculation of pavement performance. METHODS : In this research, various contents of cement and air foam are used to make lightweight soil using wasted dredged soil. Uniaxial compressive strength test is conducted to evaluate strength of 7 and 28 day cured specimens. Secant modulus was calculated based on the stress and strain relationship of uniaxial compressive strength test. Resilient modulus test was measured using by repeated triaxial compression test. The measured resilient modulus was used in layered elastic program to predict fatigue and rutting life at a given pavement structure. RESULTS : Uniaxial compressive strength increases as cement content increases but decrease as air foam content increases. Resilient modulus also increases as cement content increases and decrease as air foam content decrease. CONCLUSIONS : It is concluded that dredge clay soil can be used as subgrade layer material using by lightweight treated soil method.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.87-93
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• 2006

국내 노상토의 변형특성에 대한 건조단위중량과 함수비의 영향을 평가하고자 4종의 노상토에 대해 다양한 함수비 및 건조단위중량 조건에서 공진주/비틂전단시험을 수행하였다. 건조단위중량은 탄성계수는 물론 정규화탄성계수 감소곡선 모두에 영향을 주는 것으로 나타났다. 정규화 탄성계수는 다짐도가 5% 증가함에 따라 약 20% 감소하였다. 국내 노상토의 탄성계수는 함수비가 $\pm$2% 변화 범위에서 40% 이상 변화하였으며. 지수모델을 적용하여 평가 할 수 있는 것으로 판단된다. 그러나 정규화탄성 계수 감소곡선은 함수비의 영향을 받지 않았다. 또한, 탄성 계수에 대한 하중주파수 및 구속응력의 영향 특성은 시편의 건조단위중량과 함수비 변화에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나 서로 독립적인 요소로 고려할 수 있음을 알았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.57-67
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• 2008

철도노반의 다짐 후 품질을 관리하기 위하여 비반복 평판재하시험(nonrepetitive plate loading test)으로부터 얻어지는 지반반력계수(subgrade reaction modulus, $k_{30}$)와 반복평판재하시험(repetitive plate loading test)으로부터 획득하는 변형률계수(strain modulus, $E_v$)의 두 계수를 혼용하고 있다. 평판을 이용한 재하시험을 수행한다는 점에서 두 시험법은 동일하나, 설계정수 획득방법, 반복재하 횟수, 각 하중 단계에서의 시험 종료방법 등 시험방법에는 큰 차이가 있다. 본 논문에서는 두 시험의 차이를 비교 분석하고 두 계수에 대한 상관성을 평가하였다. 이를 위하여 경부고속철도 2단계 공사구간의 원지반 6개소와 쌓기지반 5개소에 대한 총 22회의 현장시험을 실시하였다. 현장 시험 시의 응력조건, 변형률 조건 및 포아송비 조건을 고려한 보정을 수행하여 두 계수의 상관성을 높였으며, 현장에서 사용이 가능하도록 지반종류에 따른 상관계수를 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.17-23
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• 2009

노상토의 변형특성은 포장설계에 있어서 매우 중요한 기본적인 입력물성치다. 노상토의 탄성계수를 실험적으로 결정하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 포장 단면이 간단하거나 중요도가 낮은 도로 설계의 경우 시험적인 탄성계수 결정이 과다한 비용을 요구하게 된다. 보다 간편한 대체시험 또는 기초물성치로부터 탄성계수를 결정하는 다양한 경험모형이 제안되어 있다. 본 연구에서는 7종의 국내 노상토에 대한 시험을 수행하였다. 국내 노상토의 경우 강도특성과 변형특성의 밀접한 상관성을 확인 하였으며, 경험적 상관모형을 제안하였다. 점착력과 낮은 구속응력단계에서의 탄성계수는 매우 큰 상관관계가 있었다($r^2=0.93$). 제안된 상관모형을 적용하여 강도특성으로부터 추정된 탄성계수와 시험을 통하여 측정된 탄성계수의 비교에서 결정계수($r^2$)는 0.75로 나타났다.