• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.561-577
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• 2021

Barton and Choubey(1977)가 제안한 10개의 표준 거칠기 단면을 3차원으로 확장하여 모든 단면의 거칠기가 일정한 3차원 표준 거칠기 절리 모형을 제작하였다. 석고를 사용하여 이 절리 모형을 복제하여 절리시료를 제작하였고, 복제된 절리시료에 직접전단시험을 실시하여 표준거칠기 단면에 부여된 절리 거칠기계수(JRC)를 검증하였다. 먼저 절리 시료의 JRC, 절리면압축강도(JCS)와 기본마찰각(𝜙_b)을 이용하여 Barton (1973)의 전단강도 기준식에서 절리의 전단강도를 추정하고, 직접전단시험에서 측정된 전단강도와 비교하였다. 직접전단시험에서 측정된 전단강도는 1번과 4번 표준 거칠기를 제외한 8개 시료에서 Barton의 기준식에서 추정된 전단강도보다 낮았고, JRC가 큰 시료에서 차이가 더욱 크게 나타났다. 직접전단시험 결과를 역해석하여 JRC, JCS 그리고 𝜙_b의 적절성을 검토하였고, JRC의 문제점으로 인하여 측정된 전단강도가 추정된 전단강도보다 낮은 것으로 판명되었다. 역해석으로 구한 표준 거칠기 단면의 JRC 값인 JRC_m은 JRC보다 전반적으로 낮은 값을 보이지만 JRC와 상관성이 매우 높은 직선의 관계를 나타내었다. 위의 결과를 종합하여 표준 거칠기 단면의 정확한 JRC_m을 제시하였고, JRC_m과 JRC의 상관관계를 제시하였으며, Barton의 전단강도 기준식을 수정하여 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.5-19
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• 2019

암반으로 구성되어 있는 급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)비탈면이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 자연현상을 고려할 때, 설계 및 초기 시공 단계에서 위와 유사한 지반 상태로 이루어진 깎기 암반비탈면에 대해 1:0.5(발파암 경사 기준)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반비탈면의 안정성을 검토하는 과정에서, 설계실무 측면에서 범용적인 암반강도정수 산정방법이 필요하게 되었다. Hoek 등(2002)이 수정 보완하여 발표한 Hoek-Brown 파괴기준과 GSI분류는 불연속구조의 영향을 충분히 고려한 암반특성화 시스템으로 평가되었으며, 응력변화에 따라 등가 Mohr-Coulomb 강도정수(등면적법)를 산출하는 방법을 제안하였다. 비탈면에서는 등가 M-C 강도정수가 최대구속응력(${{\sigma}^{\prime}}_{3max}$ 또는 수직응력)변화에 따라 민감하게 변화하므로 실무적으로 활용하기에 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 양호한 연속체 암반비탈면에 대해 최대구속응력 범위이내에서 범용적으로 적용할 수 있는 강도정수산정방법(등각분할법)을 H-B 파괴기준을 응용하여 제안한다. 등각분할법 강도정수(A)의 타당성 및 적용성을 평가하기 위해, 연구대상 암반비탈면을 기존 실시설계 현장 인근에 있는 급경사 비탈면에서 암석종류별(화성암, 변성암, 퇴적암)로 선정하고, Hoek이 제시한 등가 M-C 강도정수(등면적법)들과 비교 분석하였다. 등면적법 및 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 기본적인 자료인 기존 실시설계 현장의 실내 암석 삼축압축시험과 연구대상 암반비탈면의 불연속구조의 특성조사(Face Mapping)를 통해 RocLab 프로그램(H-B 파괴기준을 기본으로 전산화된 지반정수 산정 소프트웨어)을 활용하여 산정하였다. 산정된 등면적법 등가 M-C 강도정수는 상호 연동되어 점착력과 내부마찰각이 아주 크거나($45^{\circ}$ 이상) 작게 나타났다. 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 등면적법 등가 M-C 강도정수의 중간 정도이며, 내부마찰각은 $30^{\circ}{\sim}42^{\circ}$의 범위를 보인다. 연구대상 암반비탈면의 등각분할법 강도정수(A)와 기존 실시 설계 현장에서 연구대상 암반비탈면과 유사한 암반상태(동일 등급 RMR)에 적용한 강도정수(B)와 비교 분석하고, 이 지반정수들로 적용한 비탈면 안정해석(한계평형해석과 유한요소해석) 결과를 통해 제안한 등각분할법의 적용성을 간접적으로 평가하였다. A와 B의 강도정수 차이는 10% 정도이다. 한계평형해석 결과(우기 기준), A적용 안전율(Fs)=14.08~58.22(평균 32.9), B적용 안전율(Fs)=18.39~60.04(평균 32.2)이며, 각 동일한 암석종류에 따라 상호 유사하게 나타났다. 유한요소 해석 결과, A적용 변위=0.13~0.65mm(평균 0.27mm), B적용 변위=0.14~1.07mm(평균 0.37mm)으로 매우 유사하다. H-B 파괴기준을 응용하여 등각분할법으로 산출한 지반 정수를 실무적인 전단강도로 적용할 수 있는 적용성 평가에서 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권12호
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• pp.45-52
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• 2015

최근 산림 훼손지를 원래 상태로 되돌리기 위한 생태복원에 대한 관심이 높아지면서 인공 비탈면을 보강하면서 친환경적인 녹화가 될 수 있는 연구가 진행되고 있으며, 이러한 생태복원을 목표로 식생생육의 기반이 되는 인공토양의 조성과 관련된 많은 기술들이 개발되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 하수오니, 톱밥, 제지슬러지, 화강풍화토가 포함되어 사용되고 있는 녹생토와 친환경적인 토양안정재를 활용하여 연구수행을 하였다. 토양안정재와 혼합된 녹생토를 이용해 기본물성실험을 통해 녹생토의 기본적인 특성을 분석하였으며, 친환경적인 토양안정재를 일정비율로 녹생토와 혼합하여 각각의 비율에 따른 전단강도실험을 수행하여 최대전단강도를 분석하고 이에 따른 점착력과 내부마찰각을 산정하였다. 그리고 녹생토와 토양안정재의 혼합비율을 전단강도실험과 동일한 조건으로 비탈면의 기울기를 적용하여 토양안정재의 혼합비율에 대한 침식률과 발아율을 분석하여 주변 환경적 요인에 대처 가능한 토양안정재의 경제적인 혼합비율을 고찰하고자 한다. 실험결과 양생기간과 안정재의 혼합률에 따라 최대 51%까지 전단강도가 증가하였으며, 실험결과를 바탕으로 내부마찰각과 점착력이 모두 상승한 점을 확인하여 안정재가 녹생토의 전단성능 과침식저항 향상에 기여하고 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.19-25
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• 2009

본 연구에서는 산업부산물인 인산석고와 EPS 조각을 기존의 성토용 토사에 혼합하여 지반응력을 감소시킴으로써 고함수비로 준설매립된 공유수면 내 초연약지반의 침하, 활동파괴, 측방유동 등의 문제를 해결할 수 있는 경량혼합토를 개발하였다. 개발된 경량혼합토는 공유수면 매립지역에서 대량이용이 가능한 도로 및 교대의 성토재료, 각종 뒤채움재로의 사용에 대한 적용성을 평가하기 위하여 기본물성시험, 다짐시험, CBR시험, 전단강도시험 등 일련의 실내시험을 수행하였고 지반공학적 특성을 검토하였다. 시험결과, 경량혼합토의 최대건조단위중량은 $14.32{\sim}15.79kN/m^3$, 최적함수비는 21.91~24.23%로 일반 화강풍화토와 비교할 때 9.4~19.3%의 하중감소 효과가 있으며, 수정 CBR값은 10.4~18.4%로 국내 도로노상 및 뒤채움재에 대한 규정을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 전단강도정수는 점착력 10.79~18.64kPa, 내부마찰각 $35.4{\sim}37.2^{\circ}$로 각각 나타나 국내에서 일반적으로 사용되는 성토재료 및 뒤채움재 범위를 충족시키는 것으로 평가되어 실제 성토재료 및 뒤채움재로 연약지반에서 효과적으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 본 연구를 통하여 개발된 인산석고 경량혼합토는 하중감소 효과가 있으면서도 전단강도와 지지력면에서 큰 문제가 없어서 연약한 임해매립지반의 도로 노상토 및 뒤채움재로 사용될 수 있어 인산석고의 대량 재활용방안이 될 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.455-463
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• 2012

본 연구에서는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드가 부가된 DEP-OSA82-AO 양쪽성 계면활성제에 대하여 계면활성제의 기본적인 물성(임계 마이셀 농도, 표면장력, 계면장력, 접촉각, 점도, 기포 안정성 등)을 측정하였다. 또한 계면활성제 수용액에 대한 제타전위 측정과 QCM (quartz crystal microbalance) 실험을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제에서 비이온 계면활성제로 작용이 전환되는 등전점을 결정하였다. 제타전위 측정을 통하여 결정한 양쪽성 계면활성제의 등전점은 QCM 실험을 통하여 결정한 등전점 결과가 거의 일치하였으며, 표면 마찰 시험기를 사용하여 측정한 유연력 측정 결과와도 일치하는 경향을 나타내었다. 특히 DEP32-OSA82-AO와 DEP34-OSA82-AO 계면활성제의 경우, 산성 조건 혹은 중성 조건일 경우가 알칼리성 조건에 비하여 섬유 유연 효과가 큰 것을 확인하였는데, 이러한 결과는 등전점 보다 낮은 pH 산성 혹은 중성 조건에서 DEP32-OSA82-AO와 DEP34-OSA82-AO 계면활성제가 모두 양이온 계면활성제로 작용함으로써 세탁 후 린스 과정에서 유연제로서 효과적으로 작용할 수 있음을 의미한다.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.223-227
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• 2005

국내의 일부 지역에서만 발견되는 유리질화산암중 삼호지역에 분포하고 있는 암석을 대상으로 암석의 물리적$cdot$역학적 특성에 대하여 살펴보았다. 본 연구를 수행하기 위하여 암석의 기본 물리적 성질 시험인 비중, 함수비, 흡수율, 공극률, 초음파 속도, 그리고 역학적 성질 시험인 일축 및 삼축 압축, 압열인장 강도, 점하중 강도 등 실내 시험 방법을 이용하였다. 유리질화산암에서 나타나는 비중의 크기는 2.28이였으며, 함수비와 흡수율은 $1.67\%$와 $1.72\%$로써 비슷한 값을 보였다 공극률은 3.87\%$로 낮게 나타난 반면, 초음파 속도는 P파가 5330m/s, S파가 2980 m/s로써 비교적 높은 값을 보였다. 유리질화산암의 압열인장 강도는 7.2MPa 점하중 강도는 2.6MPa로 나타났다. 점하중 강도로부터 추정한 일축압축 강도는 62.4MPa로 실제 일축압축 시험으로부터 구한 66.0MPa과 매우 잘 일치하였다. 일축압축 시험에서 구한 탄성계수 영률은 E=43.2 GPa이였으며, 포아송비는 v=0.28로 나타났다. 또한, Mohr-Coulomb 파괴포락선으로부터 구한 유리질화산암의 점착력은 c=20.1MPa 내부 마찰각은 $\Phi=28.6^{\circ}$로 나타났다.

• 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.