• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권7호
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• pp.13-17
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• 2012

근래 기존의 항만 중심에 초점이 맞추어져 있던 해양 개발에서 녹색 성장 기술 확보 및 서비스 산업을 창출할 수 있는 해양 공간을 마련하기 위하여 해상 폐기물매립장을 자원순환기술 및 지반개량공법을 적용하여 추후 친환경 인공섬의 기반으로 삼고자 한다. 따라서, 본 연구에서는 해상 폐기물매립장의 지반 개량과 오염물질 정화를 동시에 진행할 수 있는 반응성연직배수공법의 현장 적용성을 판별하기 위하여 공법 적용 대상 지반의 역학적 특성과 공법의 시공성에 대한 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 반응성연직배수파일의 충분한 이격거리를 확보하면서 지반의 조기 안정을 위해 연직 배수거리를 단축할 수 있는 배수중간층의 적용을 제안하였다. 또한, 반응성연직배수공법을 적용하여 해상 폐기물 매립장의 경제적인 운영을 도모하고자, 배수중간층을 적용한 경우의 역학적인 거동을 파악하였다. 직경 250mm의 원형 토조를 제작 후 모형시험과 표준압밀시험을 통하여 압밀 방식에 따른 침하특성을 판별하였다. 그 결과 추후 인공섬의 기반으로 사용할 해양 폐기물 매립장에 준설토를 투기할 경우 배수중간층을 적용한 반응성연직배수파일을 사용하여 조기 지반안정과 토양 정화가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 지반 개량 후 구조물에 의한 응력증가로 발생하는 침하량은 진공압밀공법으로 개량한 경우가 연직재하공법을 적용한 경우보다 지반공학적으로 유리한 압밀특성을 가지는 것으로 나타났다.

• 구강회복응용과학지
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• 제21권2호
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• pp.153-167
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• 2005

The purpose of this study was to compare the v-shape thread with the square shape thread of fixture in the view of stress distribution pattern using finite element stress analysis. The finite element model was designed with the parallel placement of two standard fixtures(4.0 mm diameter ${\times}$ 11.5 mm length) on the region of mandibular 1st and 2nd molars. Three dimensional finite element model was created with the components of the implant and surrounding bone. This study simulated loads of 200 N at the central fossa in a axial direction (load A), 200 N at the buccal offset load that is 2 mm apart from central fossa in a axial direction (load B), 200 N at the buccal offset load that was 4 mm apart from central fossa in a axial direction (load C). These forces of load A',B',C' were applied to a $15^{\circ}$ inward oblique direction at that same site with 200 N. Von Mises stress values were recorded and compared in the supporting bone, fixture, and abutment screw. The following results have been made based on this study : 1. The highest stress concentration occurred at the cervical region of the implant fixture. 2. Von Mises stress value of off-site region was higher than that of central fossa region. 3. Square shape thread type showed more even stress distribution in the vertical and oblique force than V-shape thread type. 4. Stress distribution was the most effective in the case of buccal offset load (2, 4 mm distance from central fossa) in the square shape thread type. 5. V-shape thread type revealed higher von Mises stress value than square shape thread type in all environmental condition. The results from numerical analyses concluded that square shape thread type had the lower destructive stress and more stress distribution between the fixture and bone interface than V-shape thread type. Therefore, square shape thread type was regarded as optimal thread configuration in biomechanical concepts.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.1-23
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• 2017

A coupled liquid-gas-solid three-phase model, linking two numerical codes (TOUGH2/EOS3 and $FLAC^{3D}$), was firstly established and validated by simulating an in-situ air flow test in Essen. Then the coupled model was employed to investigate responses of multiphase flow and soil skeleton deformation to compressed air or freshwater injection using the same simulation conditions in an aquifer of Tianjin, China. The simulation results show that with injecting pressurized fluids, the vertical effective stress in some area decreases owing to the pore pressure increasing, an expansion of soil skeleton appears, and land uplift occurs due to support actions from lower deformed soils. After fluids injection stops, soil deformation decreases overall due to injecting fluids dissipating. With the same applied pressure, changes in multiphase flow and geo-mechanical deformation caused by compressed air injection are relatively greater than those by freshwater injection. Furthermore, the expansion of soil skeleton induced by compressed air injection transfers upward and laterally continuously with time, while during and after freshwater injection, this expansion reaches rapidly a quasi-steady state. These differences induced by two fluids injection are mainly because air could spread upward and laterally easily for its lower density and phase state transition appears for compressed air injection.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.221-230
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• 2008

캐나다 서부 밴쿠버 지역의 Fraser강 바닥의 사질토 지반에 위치한 George Massey 침매터널이 지진 시에 어떻게 거동하는 지를 연구하였다. 지진으로 발생하는 간극수압을 계산할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델을 이용하여 지진하중으로 인한 지반의 변위와 침매터널의 거동을 예측하였으며, 이를 미국 Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)에서 실시한 원심모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 해석한 George Massey 침매터널의 원심모형실험은 2개의 모델로 구성되었으며, Model 1은 기본 모델로서 원상태 지반을, Model 2는 다짐공법으로 지반개량을 실시한 지반을 모델링하였다. 원심모형실험 Model 1에서 설계지진으로 인한 주변 지반의 액상화로 모형터널의 변위가 크게 발생하였다. Model 2에서 다짐공법으로 터널 주변 지반을 개량하였을 때 모형터널의 수직 및 수평 변위는 Model 1보다 50% 정도 감소하였다. UBCSAND모델은 원심모형실험에서 계측된 과잉간극수압, 가속도, 변위를 비교적 잘 예측할 수 있었다. 이와 같이 검증된 수치해석방법은 유사한 지반에 설치된 침매터널의 지진 시 변위와 거동을 예측할 수 있으며, 액상화에 대한 지반개량공법과 개량범위를 체적화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.17-29
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• 2009

에너지 수요의 증가 및 에너지 탐사와 연관되어 해저 지반의 조사가 증가하고 있다. 해수면 2100m 해저 110m 아래에서 얻어진 압력 코어 시료의 메탄 하이드레이트 생산 시험 후 얻어진 사료를 이용하여 울릉 분지 심해토의 지반공학적 특성을 조사하였다. 기본 토성, 광물학적 특성, 화학 조성, 그리고 미세구조 관찰을 위하여 토성 실험, XRD, 그리고 SEM을 실시하였다. 또한, 멀티 센서 압밀셀을 이용하여 두 시료의 압축성, 전단파 및 전자기파 파악하였다. 강도특성은 직접전단실험 이용하여 산정되었다. 주요 광물로는 카오리나이트, 일라이트, 크로라이트(chlorite), 그리고 캘싸이트(calcite)가 관찰되었다. SEM 결과 잘 발달된 내 외부 간극 구조가 관찰되었다. 수직유효응력의 증가에 따라 전단파 속도, 전기비저항, 실수 유전율, 그리고 전기전도도는 이중선형 거동을 보였다. 직접전단실험으로 얻은 마찰각은 약 $21^{\circ}$로 선행연구와 비슷한 결과를 보였다. 본 연구는 가스 하이드레이트와 같은 에너지 자원의 개발 및 새로운 지반공학적 영역의 확보를 위하여 심해 퇴적토의 거동 이해의 중요성을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2C호
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• pp.71-79
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• 2009

본 연구에서는 국내 철도 토공노반 재료로 가장 흔히 사용되는 입도조정쇄석, 화강풍화토, 암버럭-토사 혼합 재료에 대해 평균유효주응력과 축변형률의 함수로 표현되는 회복탄성계수 예측모델을 결정하였다. 회복탄성계수 예측모델은 대표적인 동적물성치인 변형률에 따른 전단탄성계수 감소곡선의 표현과 같이 최대영탄성계수와 정규화 영탄성계수 감소곡선으로 구성된다. 평균유효주응력의 함수로 표현되는 최대영탄성계수의 모델인자는 $A_E$와 $n_E$이고, 비선형 영역의 정규화 영탄성계수 감소곡선은 기준변형률(${\varepsilon}_r$)과 곡률계수(a)를 모델인자로 하는 수정 쌍곡선 모델로 표현된다. 제안된 회복탄성계수 예측모델을 검증하기 위해 3차원 다층탄성해석 프로그램(GEOTRACK)을 이용하여 평택 시험 철도노반의 탄성거동을 평가하였고, 화물열차 및 여객열차가 시험구간을 통과할 때 계측한 노반의 수직 탄성변위와 비교하였다. 현장계측은 자갈도상 아래의 재료가 각각 입도조정쇄석과 양질의 화강풍화토인 두 개소에서 수행되었다. 자갈도상 아래에서 계산된 수직 탄성변위는 대략 0.6mm 이내였고 계측 결과와 잘 일치하였다. 본 연구를 통해 제안된 회복탄성계수 예측모델이 열차하중에 의한 노반의 탄성거동을 적절히 표현하고 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.1-9
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• 2015

본 논문에서는 RC 기둥-기초 접합부분을 중공형 및 확장형 강재 Base Plate로 보강한 실험체에 대한 하중 재하 실험을 실시하여, 강재 Base Plate가 부착된 RC 기둥-기초에서의 뚫림전단에 대한 보강효과를 정량화 하기 위한 구조해석 및 기초적 실험 연구를 수행하였다. 실험은 각 실험체별 부착된 Base Plate의 두께, 내민길이, 치수, 형식 등의 변수에 따라 수행하였으며 실험을 통하여 응력분산에 적합한 적정 Base Plate의 모양 및 치수를 확인하였고, 보강효과에 대하여 분석하였다. 실험을 통해 Base Plate가 기초에 전해지는 수직하중의 응력분산에 효과적이었으며 폐쇄형보다 중공형 보강이 효율적인 것을 확인하였다. 보강을 통해 변위연성 능력의 향상으로 기존의 기초두께보다 두께가 감소한 실험체에서도 기존보다 높은 성능을 나타냈다. 보강 후의 실험체로부터 구조물의 거동특성을 취성으로부터 연성으로 유도 할 수 있었으며, 실험체를 파괴시까지 가력함으로써 파괴시 보강 전, 후에 대한 균열 및 파괴양상을 확인 하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.207-218
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• 2022

In submerged floating tunnels (SFTs), a next-generation maritime transportation infrastructure, the tunnel module floats in water due to buoyancy. For the effective and economical use of SFTs, connection with the ground is inevitable, but the stability of the shore connection is weak due to stress concentration caused by the displacement difference between the subsea bored tunnel and the SFT. The use of an elastic joint has been proposed as a solution to solve the stability problem, but it changes the dynamic characteristics of the SFT, such as natural frequency and mode shape. In this study, the finite element method (FEM) was used to simulate the elastic joints in shore connections, assuming that the ground is a hard rock without displacement. In addition, a small-scale model test was performed for FEM model validation. A parametric study was conducted on the resonance behavior such as the natural frequency change and velocity, stress, and reaction force distribution change of the SFT system by varying the joint stiffness under loading conditions of various frequencies and directions. The results indicated that the natural frequency of the SFT system increased as the stiffness of the elastic joint increased, and the risk of resonance was the highest in the low-frequency environment. Moreover, stress concentration was observed in both the SFT and the shore connection when resonance occurred in the vertical mode. The results of this study are expected to be utilized in the process of quantitative research such as designing elastic joints to prevent resonance in the future.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.63-74
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• 2017

쇄석다짐말뚝(GCP)은 수십 년 동안 사용되어 왔지만, 팽창, 전단파괴와 기타 현상과 같은 파괴가 여전히 발생하여 보다 정교한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 선행연구 분석과 수치해석을 통해 치환율과 지반강도에 따른 응력 및 침하거동을 분석하고자 하였다. 이를 위해 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 사용하여 GCP로 개량된 복합지반을 모델링하여 지반강도와 치환율에 따라 복합지반의 응력과 침하를 분석하였다. GCP로 개량된 복합지반에 대하여 유한요소법을 이용한 수치해석을 실시하였으며, 치환율과 지반강도에 따른 복합지반의 응력관련계수와 침하저감계수의 관계를 분석하였다. 분석결과, 지반강도와 치환율이 증가할수록 깊이 별 평균 응력관련계수와 응력분담비는 증가하는 경향이 나타났다. 상부에서의 응력관련계수는 동일하게 증가하는 경향이 나타났지만, 응력분담비는 감소하였다. 따라서 상부층에서의 값은 다른 깊이에서의 값들과 다른 경향이 나타나므로 상부층에서의 측정된 값으로 복합지반 설계 시 과오를 범할 수 있으니 주의가 필요하다. 또한 기존 침하저 감계수식과 수치해석을 통한 침하저감계수와 비교 분석하였는데, 기존 식과 수치해석을 통하여 구한 값은 유사하게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.31-39
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• 2016

일반적으로 고함수비를 가진 연약지반의 경우 압밀 촉진을 원활히 하기 위하여 연직배수재를 주로 사용하고 있다. 부산 점토는 대심도 연약지반 아래에 존재하는 모래 및 자갈 대수층에 피압이 관측되었다. 그러나 연직배수재가 설치된 연약지반에 피압이 미치는 영향에 대한 조사나 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 연직배수재가 설치된 부산 낙동강 하구 연약지반에 피압의 작용 유 무에 따른 압밀 거동을 조사하기 위해 일차원 대형 컬럼 장치를 제작하여 점토지반의 압밀 거동 실험을 수행하였다. 실험 결과 최종 침하량은 피압이 작용하는 지반이 피압이 작용하지 않는 지반보다 더 크게 나타났다. 이는 피압의 상향침투로 인해 점토층의 유효응력이 감소하여 나타난 결과로 판단된다. 또한 피압이 작용하는 지반의 경우 과잉간극수압이 완전 소산되지 않고 잔류하는 것으로 나타났으며, 비배수 전단강도는 피압이 작용하지 않는 지반에 비해 상대적으로 낮은 값을 나타내었다.