• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.37-45
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• 2014

해상 기초구조물은 수평하중에 지배적인 영향을 받으며, 세굴 발생으로 인한 모노파일의 근입깊이 및 지반강성의 감소는 구조물의 안정성을 저하시키게 된다. 본 연구의 목적은 전기비저항 모니터링 기법을 이용하여 기초구조물의 연직 세굴심도를 평가하고, 전단파 토모그래피를 통해 지반강성의 공간적 분포 및 변화양상을 파악하는 것이다. 해상 기초구조물에서의 세굴현상을 모사하기 위하여 하단이 고정된 모형 모노파일을 중앙에 위치시킨 후 모래 및 시멘트를 이용하여 모형 지반을 조성하였다. 전기비저항을 측정하기 위하여 모형 모노파일에 수평 및 수직배열로 구분하여 전극쌍을 설치하였으며, 전단파 측정을 위해서 사각형 프레임에 벤더 엘리먼트를 $7{\times}7$로 배열하였다. 세굴도 변화에 따라 위치별 전기비저항과 전단파 토모그래피 이미지를 측정하였다. 실내실험을 통해 세굴도 변화에 따른 위치별 전기비저항 변화와 전단파 토모그래피를 관찰하였고, 각 단계별 지반 변화양상을 파악하였다. 위치별 전기비저항의 변화를 통해 최대세굴심도 평가가 가능했으며, 전단파 토모그래피를 통해 세굴로 인한 지반의 전단강성 변화를 추정할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 전기비저항과 전단파 토모그래피는 세굴현상으로 인한 해상 기초구조물 주변의 지반특성을 모니터링하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.143-155
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• 2006

SPT-업홀 기법은 표준관입시험시 발생하는 지중의 타격 에너지를 가진원으로 이용하고 지표면에 설치된 속도계로 신호를 획득, 지반의 전단파 속도 주상도를 도출하는 기법이다. 기존의 SPT-업홀 기법은 1차원 해석 기법이므로 지반이 수평하지 않은 경우에는 그 신뢰성이 떨어지게 된다. 본 논문에서는 수평적으로 불균질한 경우에도 SPT-업홀 기법을 수행할 수 있도록 토모그래피 기법을 도입하여 결과를 분석하고자 하였으며 시추공-지표면 주시 토모그래피 기법으로 시추공 주변 지반의 전단파 속도 분포를 삼각형 형태로 도출할 수 있게 된다. SPT-업홀 기법의 토모그래피 기법 적용을 위해 새로운 현장 시험법 정립, 전단파 성분의 초동 정보 획득 방안 및 토모그래피 기법 프로그램의 적용 방안 등을 확립하였다. 일반적인 지반 형상을 대표하는 다층구조의 수평 모델, 상향 경사 모델, 하향 경사 모델에 대한 유한요소해석을 통하여 정립된 SPT-업홀 토모그래피 기법을 검증하고자 하였다. 최종적으로 실제 현장에서 SPT-업홀 토모그래피 기법을 수행하여 2차원적인 전단파 속도 분포를 도출하였으며 시험 측선에서 다수의 시추를 통해 파악한 지반의 2차원 형상과 비교를 통해 결과의 신뢰성에 대해 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.43-54
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• 2006

본 논문은 벤더 엘리먼트를 압밀, 토모그래피, 그리고 액상화에 적용하는 방법을 다루었다. 모래와 점토를 이용하여 압밀 시험을 수행하면서 전단파 속도를 측정하여 하중 재하 및 제하 시기를 평가하였다. 전단파 속도는 유효응력의 함수이므로 전단파 속도를 이용하여 하중 재하시기를 결정할 수 있으나, 침하량 기준과 전단파 속도(유효응력) 메카니즘이 다를 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 전단파 속도는 고결화 제어 구간(cemented controlled regime)과 응력 제어 구간(stress controlled regime)으로 구별할 수 있어 응력이력현상을 확인할 수 있다. 벤더 엘리먼트가 설치된 고정된 프레임에서 전단파 토모그래피가 가능하다. 낮은 구속응력상태와 진 삼축 장비 내에서 토모그래피 실험을 수행한 결과 전단파 토모그래피는 평균유효응력과 관련된 전단파 속도 변화의 관측에 사용될 수 있음을 보여 주였다. 한편 액상화와 같은 어떤 현상을 관측하기 위하여 반복 주기가 높은 방식의 전단파 트랜스-일루미네이션(trans-illumination)이 적용되었다. 전단파 속도와 크기의 전개는 액상화 동안 과잉간극수압의 경향과 평행함을 알 수 있었다. 본 논문에서 소개한 적용들은 벤더 엘리먼트가 실내 시험에서 전단파 검측에 상당히 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 제7회 특별심포지움 논문집
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• pp.93-116
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• 2005

기존 1차원 SPT 업홀 기법의 개선을 통하여 지반의 2차원적인 전단파 속도 분포를 경제적으로 도출하고자 하였다. 다수의 감지기를 사용하여 SPT 업홀 시험을 수행하고 시추공-지표면 조합의 주시 토모그래피 역산을 수행하게 되면 시추공 주변 지반에 대해 삼각형 형태의 전단파 속도 분포를 도출할 수 있다. 이러한 SPT 업홀 토모그래피 기법의 중요한 요소로는 정확한 전단파 성분의 도달시간 정보 획득 및 검증된 토모그래피 역산 프로그램의 적용이라 할 수 있다. SPT 업홀 기법에 대한 유한요소 수치해석을 통하여 수직 수평 입자 움직임의 크기합을 활용하여 도달시간 정보를 산출하는 것이 객관적이며 가장 정확한 결과를 주는 것으로 나타났다. 그리고 다양한 지반 모델에 대해 가상의 SPT 업홀 기법 수행을 통해 산출된 이론적 도달시간 정보로 토모그래피 역산 프로그램인 GeoTomCG를 사용하여 2차원 속도부포를 도출하여 봄으로써 GeoTomCG 프로그램의 신뢰성에 대해 검증하였다. 최종적으로 상향 및 하향으로 경사진 지반 모델에 대한 SPT 업홀 수치해석 모델링을 통해 지표면에서의 속도 시간 이력곡선을 획득하였고 도달시간 정보 획득 및 토모그래피 기법을 수행하여 그 결과를 수치모델 입력값과 비교해 봄으로써 SPT 업홀 기법의 2차원 적용 가능성을 확인하였다. 마지막으로 김제 지역의 풍하토 지반에서 SPT 업홀 시험을 수행하여 획득한 도달시간 정보를 이용하여 토모그래피 기법을 수행, 그 결과를 SPT-N값 등의 시추 자료와 비교하여 SPT 업홀 토모그래피 기법의 현장 적용성을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.255-260
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• 2006

인접한(대략 1.5 m) 두 개의 시추공에서 확인한 화강암 전단대는 그 폭과 물성(투수율)에서 상당한 차이가 있다. 시추공 간 전단대의 투수율의 분포 특성을 규명하고자 고주파수(>10 kHz) 신호에 의한 시추공 탄성파 토모그래피 탐사를 실시하였다. 시추공에서 획득한 투수율과 탄성파 속도 토모그램에 표출된 속도 패턴을 대비한 결과는 고해상 공대공 속도 토모그램이 전단대의 특성, 즉 균열빈도, 폭, 연장 등에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있다는 사실을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.11-20
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• 2022

이 연구의 주요 목적은 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브의 콘크리트 슬래브(track concrete layer, TCL)와 도상안정층(hydraulically stabilized based course, HSB) 사이 층분리를 평가하기 위한 비파괴검사법으로 전단파 토모그래피 기술의 활용가능성을 실험적으로 확인하는 것이다. 이를 위하여 다채널 전단파 측정 장치(MIRA)를 활용하여 실물 크기로 제작된 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브 실험체 내부의 층분리 결함을 평가하였다. 실물실험체는 Rheda 2000 시스템에 따라 설계 및 시공되었으며, 노반 위에 HSB를 타설하고, 그 위에 TCL이 타설된 2층 슬래브 구조를 갖는다. 실물실험체는 일부구간의 HSB상부에 스티로폼으로 제작된 인공결함(가로 및 세로가 각각 400mm이고 두께가 각각 5mm, 15mm인 압출폴리스티렌폼(XPS)보드 2개)을 삽입하여, TCL과 HSB 사이에 층분리 결함이 생기도록 시공하였다. 시험체의 층분리 구간에서 얻은 콘크리트 단층이미지는 층분리에 따른 균열 및 HSB와 지반사이의 계면에서 반사되는 신호를 효과적으로 보여 주었다. 한편 초음파 토모그래피 이미지에서 TCL 콘크리트의 매입물(철근, 트러스, 인서트 등)에서 반사된 신호와 층분리 결함 신호를 구분하기 위한 노이즈 제거를 위한 이미지 처리방법을 적용하여 층분리 결함을 효과적으로 분리하였다. 토모그래피 이미지에서 추출된 층분리 결함의 크기정보와 공간정보를 통합하여 층분리 지도로 재구성하였으며, 층분리 결함의 위치 및 크기를 시각화하는데 효과적인 것을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.85-98
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• 2009

굴절법 토모그래피를 구현하는 대부분의 컴퓨터 프로그램은 타우-피 역산 알고리즘을 이용하여 초기 모델을 생성한다. 타우-피 역산 알고리즘은 지층의 수직 분해능에 초점을 맞추기 때문에 전단 영역의 존재를 지시하는 탄성파 속도의 감소와 같은 수평적인 변화를 탐지하는데 실패하는 경우가 자주 발생한다. 본 연구에서는 타우-피 역산 알고리즘이 50미터 혹은 10개 측점 너비의 주요 전단 영역을 탐지하거나 정의하는데 실패하는 사례를 보여준다. 그럼에도 불구하고 대다수의 굴절법 토모그래피 프로그램들이 각 지층의 수직 속도 구배로 탄성파 속도를 매개화한다. 이와는 달리, 일반상반성방법(Generalized Reciprocal Method; GRM) 역산 알고리즘은 개별 지층의 수평 분해능을 강조한다. 본 연구에서는 GRM 역산 알고리즘을 이용하여 50미터 폭의 전단 영역을 성공적으로 탐지하고 정의하는 사례를 보여준다. 전단 영역의 존재는 2차원 선두파 진폭분석과 이후의 3차원 굴절법 탐사의 일환으로 수행된 몇 개의 근거리 직교 탄성파 탐사에 의해 확인된다. 또한. 송신원 기록 진폭분석 결과는 풍화대에서 수직 속도 구배보다는 속도역전이 발생하는 것을 보여준다. 결론적으로 말하면, 모든 탄성파 굴절법 탐사가 실용적으로 정확한 심도추정 결과를 제공하는 것을 목적으로 하면서도 개별 지층의 수평 분해능을 강조하는 기법들이 지질환경공학적인 응용에 더 유용한 결과를 생성한다는 것이다. 향상된 수평 분해능의 장점은 구조적 특징이 탄성파 속도의 변화 크기로부터 인식될 수 있는 2차원 트래버스(tracverse)로 얻어질 수 있다. 또한, 3차원 탐사로부터 얻어진 공간 패턴은 탄성파 속도에서는 고유한 변화나 징후를 보이지 않는 단층과 같은 구조적 특징의 인식을 가능하게 한다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.599-609
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• 2023

국내 항만 방파제의 내진보강시 현장여건, 현장상황 등으로 회수율이 불확실한 경우가 많아 문제점이 지속적으로 발생하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 저유동성 몰탈주입 공법 적용 후 그라우팅 확인방법으로 시추조사를 통한 회수율 및 개량체의 압축강도를 분석하였으며, 추가적으로 다운홀 테스트 및 토모그래피로 탄성계수를 확인하여 지반개량 후 연약지반의 보강 증대 효과를 확인하고자 하였다. 실험결과, 다운홀테스트의 경우 BH-1번과 3번공에서 심도 28.0 m까지에 대한 지반의 평균 전단파속도는 229 m/s에서 288 m/s로 증가하였고, 심도 30.0 m까지에 대한 지반의 평균 전단파속도는 224 m/s에서 282 m/s로 증가하는 경향을 보였다. 이는 보강후 지반의 강성이 증대되어 나타난 결과로 판단된다. 토모그래피 탐사 결과, Site1번의 시료의 연약지반의 Vs가 113 m/s에서 214 m/s, Site2번 시료의 Vs는 120 m/s에서 224 m/s로 증가하였다. 이는 전단파속도에 따른 암질의 분류에서 Vs값이 180~360 m/s를 만족하는 값으로 내진보강 후의 지반의 강성이 단단한 흙으로 보강됨을 확인할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.5-16
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• 2007

수중 산사태의 관측 및 조사는 산사태의 메커니즘의 이해, 설계 및 시공의 유용성, 그리고 손실 감소에 도움을 준다. 본 논문은 실험실 조건의 수중 산사태를 확인하기 위하여 전기저항, 초음파 반사 이미지, 그리고 전단파 토모그래피의 3가지 고해상도 지구물리탐사기법을 수행하였다. 전기저항 탐침에 의한 흙의 전기저항 프로파일은 밀리미터 단위의 해상도로 흙의 공간적 분포 평가를 위한 자세한 정보를 제공해 준다. 임피던스가 다른 물질의 경계면부터의 반사 자료에 의한 초음파 반사 이미지는 밀리미터 단위의 해상도로 사면 형상 및 시료 층상을 탐지해 낼 수 있다. 전단파 이동 시간으로부터 얻어지는 경계 정보의 역산에 의한 픽셀단위 수중 산사태의 이미지를 만들 수 있다. 실험결과 초음파 이미지와 전기저항은 서로 보완적인 정보를 제공할 수 있으며, 전단파 토모그래피 이미지와 연합하여 수중 산사태의 3차원 이미지를 얻을 수 있다. 본 연구는 지구물리탐사기법들이 수중 산사태 및 해안의 공간적 분포의 탐지에 효과적인 기법이 될 수 있음을 보여준다.