• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.51-59
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• 2006

본 고에서는 선행연구(홍성연, 2004)에서 개발한 대형직접전단시험기를 이용하여 조립질 토목재료의 시험밀도와 균등계수의 크기가 전단강도에 주는 영향을 분석하였으며, 아울러, 각 수직응력별로 한계상태에서 조립재료가 갖고 있는 마찰계수를 Wood(1998)가 제안한 방정식을 이용하여 산출하였다. 시험에 사용한 재료는 경상과 전라지역 석산에서 생산중인 조립재료이다. 시험결과 시험밀도 $2.10g/cm^3$의 전단강도의 크기가 $1.85g/cm^3$의 값보다 상대적으로 크게 나타났으며, 균등계수는 상대적으로 10.0보다 5.0일때 더 큰 전단강도를 갖는 것으로 나타났다. 한편, 조립질 토목재료가 갖고 있는 한계상태에서의 마찰계수는 각 시험조건별로 $1.0{\sim}1.6$의 범위로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.39-54
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• 2009

대형직접전단시험기를 이용하여, 국내의 석산에서 생산된 쇄석재료들에 대한 전단거동을 분석하였다. 시료별로 전단강도를 산출하였으며, 최대입경, 수침조건, 밀도, 균등계수, 파쇄율 등의 변화에 따른 전단거동의 영향을 평가하여, 선행연구결과와 정성적으로 비교하였다. 아울러, 일의 원리를 응용하여, 쇄석재료의 응력-다일러턴시 관계를 규명하였으며, 한계상태의 마찰계수와 첨두마찰각 및 팽창각을 산출하였다. 실험결과 일축압축강도와 파쇄율이 쇄석의 내부마찰각에 가장 결정적인 영향을 미치며, 파괴시 다일러턴시도 연관성이 높은 것으로 밝혀졌다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.772-781
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• 2020

직접전단 부재의 전단강도는 전단마찰 유사론에 근거하여 콘크리트 계면에 수직 또는 경사로 배치된 철근의 전단전달에 의해 외력에 저항하며, 철근 단면적의 크기에 비례한다. 현행 콘크리트구조기준에서도 전단마찰 유사론에 근거한 경험식을 사용하고 있으며, 콘크리트 합성보의 수평전단 영역에도 동일한 전단강도 산출방법을 적용한다. 그러나 전단철근량이 많은 부재의 경우에는 이러한 경험식을 통해 구해진 전단강도는 시험체의 실측값과 비교하여 낮은 값을 나타낸다. 이 논문에서는 응력장 이론을 이용하여 기존 철근콘크리트 거더 위에 새로 타설된 합성보의 극한한계상태를 정의하고, 콘크리트의 인장증강효과 및 2축 응력 상태의 최대 압축강도의 변화를 고려할 수 있는 재료구성식을 적용한 전단강도 산정방법을 제안하였다. 또한 설계기준의 전단마찰 강도식과 유사하게 콘크리트 스트럿 유효압축강도를 고려할 수 있는 단순화된 수평전단강도 평가식을 제안하였다. 기존 문헌에 수록된 수평전단파괴를 유발하도록 제작된 합성보의 실험결과 및 설계기준 규정과 비교를 통하여 강도 산출방법의 타당성 및 제안식의 적용성을 검증하였다. 검증 결과, 전단철근비에 따라 전단강도 예측값에 차이가 발생하는 설계기준의 규정들과 다르게, 전단철근의 항복을 수반하는 경우에는 대체적으로 실험결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.1033-1041
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• 2004

현장에서 교란하지 않고 채취한 유사 시료의 침식률을 측정한 결과를 직접 활용하여 침식률을 계산하는 2차원 유사이동 수치모형을 수립하고, 적용성을 검토하기 위하여 미국 팍스강에서 홍수시 유사 수송과정을 모의하였다. 큰 전단응력 하에서도 침식률 측정이 가능한 Sedflume을 사용하여 현장에서 채취된 시료의 침식률이 깊이별, 전단응력 별로 측정되었다. 수치모형은 침식률 측정자료를 모형에서 직접 사용하며, 부유사와 소류사 이동을 모두 고려한다. 개발된 모형은 1차원 직선수로에서 유사수송에 대해 검증되었다. 홍수시 팍스강의 유사 수송과정을 모의하고 부유사 농도의 시간변화에 대해 검증한 결과, 모의결과가 관측치와 잘 일치하여 현장 침식률 값을 직접 사용하는 모형이 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.796-800
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• 2009

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.574-593
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• 2023

본 연구에서는 절리면 암석 시료에 대한 직접 전단시험을 수행하기 위해 새로 고안된 Compact CNS shear box의 성능과 적용 가능성에 대해 조사하였다. 정적 CNS 절리면 직접 전단시험은 인공적으로 거칠기를 생성한 절리 암석을 대상으로 실시하였으며 절리면 거칠기 계수 및 초기 수직응력 조건을 변화시키면서 수행하였다. 또한, DIC 분석을 통해 변위 데이터 검증 및 파괴 패턴을 관찰하였고 실험으로부터 도출된 전단 특성들을 기존에 연구되었던 전단 거동 예측 모델들과 비교분석하였다. 그 결과 기존의 특정 경험적 전단 거동 예측 모델과 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인하였으며 전단 거동 특성이 파괴 패턴과 관련이 있을 가능성에 대해 고찰하였다. 결론적으로, 절리면 전단 특성에 대한 데이터를 제공하는데 있어서 CNS 전단 박스의 적용 가능성과 효과를 입증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.159-168
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• 2011

이 연구에서는 뚫림 전단을 재하받는 전단 보강/전단 무보강 슬래브-기둥 내부 접합부와 기초판에 대하여 개선된 설계 방법을 개발하였다. 슬래브-기둥 접합부와 기초판의 다양한 파괴 메커니즘(경사 인장 균열 파괴, 전단 보강근의 항복, 콘크리트 압축대/스트럿의 압축 파괴)을 고려하여 뚫림 전단강도를 산정하였다. 콘크리트 위험 단면에 작용하는 뚫림 전단은 대부분 콘크리트 압축대에 의하여 지지된다고 가정하였으며, 콘크리트 압축대의 뚫림 전단강도는 압축 수직 및 전단의 조합 응력을 재하받는 콘크리트 재료 파괴 기준에 근거하여 산정하였다. 제안된 강도 모델은 실험 결과 와의 비교를 통하여 검증하였다. 검증 결과, 제안된 설계 방법은 전단 보강 및 전단 무보강 경우에 대하여 현행 KCI 설계기준 보다 우수한 강도 추정 능력을 가지고 있다는 점이 밝혀졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.13-25
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• 2018

앵커가 보강된 비탈면에 활동이 발생한 경우에는 활동면을 따라 전단면에 전단응력과 휨 응력이 작용하게 되고, 전단변형의 증가는 앵커의 긴장력 변화를 야기한다. 본 연구에서는 전단에 따른 앵커의 긴장력 변화를 확인하기 위해 앵커의 수직방향으로 전단변형을 유발하여 앵커의 긴장력을 측정하는 방법으로 대형 직접전단시험기를 통해 전단시험을 수행하였다. 전단시험은 앵커 설치 유무, 정착부에서 전단면까지의 이격거리(1D, 2D, 4D) 및 측압(0.1MPa, 0.2MPa)을 변수로 총 8가지 조건에 대해 시험을 실시하였다. 전단시험 결과, 이격거리와 주변지반의 측압은 앵커가 설치된 모형 지반의 전단력 및 앵커의 긴장력에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 전단력 변화는 앵커 두부 및 선단부의 축력변화와 관련이 있음을 규명하였다. 따라서 앵커 두부에서의 긴장력 변화 경향을 분석함으로써, 간접적으로 앵커 정착부에서의 전단변형에 따른 거동을 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.295-304
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• 2011

방사성폐기물처분장 주변 암반의 수많은 불확실성을 이해하기 위해서는 무결암에서 발생하는 균열의 성장과 거동 분석은 필수이다. 이에 본 연구에서는 처분장과 유사한 지질적 구조적 특성을 지닌 한국원자력연구원 내에 위치한 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 시료를 이용하여 균열의 성장과 이에 따른 손상도를 AE parameter와 모멘트텐서해석법을 이용하여 분석하였다. 시료의 균열개시 균열결합 균열손상응력은 최대강도의 0.45배, 0.73배, 0.84배인 것으로 나타났다. 모벤트텐서해석법을 이용한 결과 응력 초기에는 인장균열의 발달이 우세하였으나 응력 수준이 증가함에 따라 전단균열이 발달하였다. 또한 시료에 균열손상응력 이상의 응력이 가해지면 파괴면을 중심으로 불안정한 전단균열이 발생하였으며 이는 파괴에 직접적인 역할을 하는 것으로 해석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.27-35
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• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.