• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.319-326
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• 2001

This paper reports on a recent investigation to determine criteria for the design of rubble-mound breakwaters. Existing theories and empirica] equations have been carefully reviewed and a new relation is proposed for the determination of optimum weight of armor unit of rubble-mound breakwater. A new parameter is introduced into the new semi-theoretical equation, which is closely related with the surface particle velocity of wave motion. The laboratory data reported by van der Meer(1987) were used for the determination of proper relations of empiricat parameters introduced into the new empirical equation.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.3
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• pp.149-155
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• 2008

To evaluate the formulae for the stability of riprap, the formulae of Isbash, California division of highway, Netherlands, ASCE, Pilarczk, and Maynord are comparatively analysed with the experimental results. The critical velocity which initiates the motion of riprap is increased with the weight and the size in diameter and the riprap size with water depth, Froude number, shear velocity with mean velocity, Shields parameter have great correlation with them. The results by 6 formulae are overestimated in riprap size in diameter and the result by Maynord formula proposed by U.S. Army Corps of Engineers estimates rather correct. The results by Isbash, Netherlands, and Pilarczk are overestimated in riprap weight but the result by California division of highway formula coincides with experimental result. In the experimental results of model riprap artificially made by gypsum with light weight density, the critical velocity is increased with shape factors. The critical velocity appears greater in regular arrangement of model riprap than in random arrangement of it. Therefore the shape factor and the degree of interlocking are an important parameters in riprap stability.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.345-349
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• 2016

보본체와 물받이공을 보호하는 바닥보호공(bed protection)은 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 설치되어야 하며, 일반적으로 경제성과 시공성이 우수한 사석(riprap)이 많이 이용된다. 이때 사석의 안정성 확보를 위한 설계기준으로 국내의 경우 포설길이에 대해서만 제시하고 있으나, 외국의 경우 수심, 유속 등의 값을 기초로 사석의 크기, 포설두께, 포설길이를 산정할 수 있도록 상세하게 제시하고 있다. 이와 같은 실정으로 국내 하천 실무자들이 바닥보호공을 설계 할 때 하천설계기준을 바탕으로 블라이 공식 또는 국립건설시험소 공식을 적용하여 사석의 포설길이는 산정하지만 사석의 크기, 중량 등의 제원들은 외국 설계기준을 차용하여 산정하거나 생략하는 경우도 있다. 따라서 하천설계기준의 보완 및 최근 국내 주요하천에서 발생하는 바닥보호공 유실, 침하 등의 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 바닥보호공 주변 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다. 이때 난류 모형은 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 적용하였으며, 바닥보호공에 작용하는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 조밀한 격자를 부여하였다. 초기 수치모형 결과의 적정성은 수리실험 결과와 비교하여 판단하였으며, 수리실험을 잘 재현해내는 격자, 매개변수 등을 적용하여 보의 하류 수위 변화에 따른 유속, 난류강도 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 수리실험과 병행하여 국내 실정에 맞는 설계식 개발에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.22 no.2
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• pp.29-39
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• 2006

In the companion paper (Paik 2006), a new formulation for calculating the nonlinearly distributed active earth pressure acting on a caisson backfilled with crushed rock and sand is proposed, and it takes into account arching effects as well as difference in internal friction angles and unit weights between sand and crushed rock. In this study, in order to partially check the accuracy of the proposed equation, the results of the proposed equation are compared with the equation proposed by Paik (2003a) for caissons with rough surface and homogeneous backfill, and are compared with results of Rankine's theory for caissons with smooth surface and homogeneous backfill. In addition, a parametric study is performed to investigate the effect of $phi_{r}$, $phi_{s}$, $\delta_{r}$, $\gamma_{r}$, $\gamma_{s}$ and $\beta$ on the magnitude of active earth pressure acting on the caisson, and construction methods for minimizing active earth pressure on the caisson are also provided based on the results of a parametric study.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.35 no.2
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• pp.23-32
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• 2023

Probabilistic and deterministic analyses are implemented for the armor units of rubble foundation mound of composite breakwaters which is needed to protect the upright section against the scour of foundation mounds. By a little modification and incorporation of the previous empirical formulas that has commonly been applied to design the armor units of foundation mound, a new type formula of stability number has been suggested which is capable of taking into account slopes of foundation mounds, damage ratios of armor units, and incident wave numbers. The new proposed formula becomes mathematically identical with the previous empirical formula under the same conditions used in the developing process. Deterministic design have first been carried out to evaluate the minimum weights of armor units for several conditions associated with a typical section of composite breakwater. When the slopes of foundation mound become steepening and the incident wave numbers are increasing, the bigger armor units more than those from the previous empirical formula should be required. The opposite trends however are shown if the damage ratios is much more allowed. Meanwhile, the reliability analysis, which is one of probabilistic models, has been performed in order to quantitatively verify how the armor unit resulted from the deterministic design is stable. It has been confirmed that 1.2% of annual encounter probability of failure has been evaluated under the condition of 1% damage ratio of armor units for the design wave of 50 years return period. By additionally calculating the influence factors of the related random variables on the failure probability due to those uncertainties, it has been found that Hudson's stability coefficient, significant wave height, and water depth above foundation mound have sequentially been given the impacts on failure regardless of the incident wave angles. Finally, sensitivity analysis has been interpreted with respect to the variations of random variables which are implicitly involved in the formula of stability number for armor units of foundation mound. Then, the probability of failure have been rapidly decreased as the water depth above foundation mound are deepening. However, it has been shown that the probability of failure have been increased according as the berm width of foundation mound are widening and wave periods become shortening.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 2003.08a
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• pp.290-293
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• 2003

경사형 방파제(rubble-mound breakwater) 설계시 제체의 장갑층으로 포설하는 블록의 규모 산정이 가장 중요한 항목인데, 경사제에서 파의 작용을 직접 받는 표층을 형성하는 개체의 중량 산정에 관하여는 오래 전부터 여러 공학자의 의해 연구되어 왔다. 대표적인 산정식들로서 barren식, Hudson식 Van der Meer식 등이 있으며, 최근 유동훈 등(2001)과 Yoo, et al.(2001)은 형태가 단순하면서도 정밀도가 높은 새로운 산정식을 개발하였다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1833-1838
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• 2008

본 연구는 호안보호공 중 하천 바닥 또는 제방의 유지시설로 많이 쓰이는 사석의 안정성 분석을 위하여 수리실험을 실시하였다. 안정성 분석을 위해 Isbash식, Netherlands 간이공식, ASCE식, Pilarczk식, Maynord식을 검토하였다. 실험결과 사석의 직경이 커짐에 따라 한계유속이 증가하였고, 형상계수가 커지면 한계유속이 증하하였다. 또한 랜덤배열일 때보다 규칙배열일 경우 한계유속이 크게 측정 되었다. 이로서 형상계수와 인터로킹의 정도가 사석의 안정성에 중요한 함수라는 것을 나타낸다. 사석은 Maynord의 직경공식과 미 California주 정부 중량공식이 적합하게 나왔고, 모형사석의 규칙배열에서는 Pilarczk의 직경공식과 Netherlands 간이 무게공식이 적합하였다. 모형사석의 랜덤배열시에는 Isbash 공식이 적합하였다. Isbash 공식과 직경산정에 형상계수를 대입하여 새로운 식을 개발하였다. 이는 기존공식의 적용성을 더 개선할 수 있으리라고 기대된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.22 no.1
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• pp.63-72
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• 2006

Coulomb's theory has traditionally been used for the estimation of active earth pressure acting on rigid walls. However, many experimental data show that active earth pressures on rough, rigid walls are nonlinearly distributed. This is due to the arching effects produced by friction between the wall and backfill materials when the wall translates away from the backfill. Although there are analyses that take arching into consideration f3r a horizontal backfill surface and a vertical rigid wall, these analyses were derived for homogeneous backfill. Therefore, it is not possible to use these analyses for a caisson backfilled with crushed rock and sand, a common type of rigid wall for harbor structures. In this study, a new formulation for calculation of the nonlinear active earth pressure acting on a caisson backfilled with crushed rock and sand is proposed considering both internal friction angles and unit weights of the crushed rock and sand.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.108-111
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• 2012

최근에 태풍 매미 등 이상 기후로 인한 기상이변이 빈번히 발생함에 따라 그에 대한 대처방안을 모색하기 위해 2005년 해양수산부에서는 지역 및 해역별 특성을 분석하여 종전 설계기준을 강화하였다. 하지만, 기존에 설계된 항만 구조물의 마루높이 및 피복재 중량 등이 새로 개정된 설계기준에 미치지 못하는 등 안전성에 대한 문제가 발생하고 있으며, 이러한 문제점을 개선하기 위해 기존 방파제를 보강하는 여러 방식이 제안되고 있다. 그 중 부유식방파제는 해수의 소통을 방해하지 않는 친환경적인 구조물로써, 연약지반에 시공이 가능하고 시공 시 오탁이 적게 발생하여 시공이 편하다는 장점을 가지고 있다. 또한 구조물의 해체 및 보강시 건설폐기물을 발생시키지 않는 친환경적인 구조물이기 때문에 새로운 방식의 대체 외곽항만구조물로 관심을 받고 있다. 이에, 본 연구에서는 사석경사제 전면에 부유식구조물을 설치하여 방파제 보강하는 방안을 제시하고자, 부유식구조물을 통과한 파랑이 사석경사제와 만나 발생하는 처오름높이를 분석하였다. 본 수치모의에서는 유체의 점성 및 난류특성을 포함하고 있는 Navier-Stokes 방정식을 그대로 해석하는 2차원 수치파동수조(CADMAS-SURF)를 이용하여 수치 모의을 수행하였다. 부유식구조물은 불투수성구조물로 수면에 고정시키는 방식을 적용하여 사석경사제의 전면에 설치하였으며, 고정된 부유식구조물의 흘수심을 변화시켜 사석경사제에서의 처오름높이를 산정하였다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.24 no.1
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• pp.106-115
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• 2010

This study described the stability of riprap, which was examined by a two-dimensional physical model of a scattered riprap submarine breakwater. Artificial reef structures made of scattered riprap are used like artificial intertidal zone structures as waterfront seaside structures. To prevent topography change in such an artificial intertidal zone the energy is reduced at the scattered riprap submarine breakwater by intercepting high waves. The breaking waves are converted into flow on the front surface slope of the submarine breakwater, which follows the upper part of the artificial intertidal zone. Because of this phenomenon of resisting water flow, it is very important to calculate the required weight of the riprap to maintain its stability. The results of a physical model can be abstracted as shown below. First, distribute the wave breaking types occurring on the front surface slope of the submarine breakwater and arrange it in relation to the movement of riprap. Second, using the hydraulic phenomenon that occurs at the depth of the scattered riprap submarine breakwater, propose a calculation formula for the velocity distribution showing the influence on the stability of the riprap. Third, propose and compare values, which can be obtained by experiments and calculations for riprap stability on the front surface of the artificial intertidal zone. Fourth, calculate the required weight for riprap stability.