• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.53-66
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• 2009

피에조콘 관입시험 중 점성토층 비배수 전단강도를 산정할 때 적용되는 피에조콘 계수는 시험현장에 따라 피에조콘 계수 산정을 해야 한다. 경험적 해석방법의 경우에도 피에조콘 계수 산정을 위한 많은 방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 국외에서 개발한 상관식이나 도표 등을 활용하여 국내 지반에 적용하므로, 이에 대한 적용성이 한계가 있다. 따라서 신뢰성 있는 피에조콘 계수를 산정하기 위해서는 대상지반의 특성을 비롯하여 비교대상 시험방법들의 연구가 필요하며, 국내지반에 대한 시험결과를 바탕으로 한 피에조콘 계수를 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 낙동강 하구에 분포하는 연약점성토 특성을 파악하기 위해서 시추조사를 비롯한 현장시험 및 실내시험을 수행하였으며, 이 결과들을 피에조콘 관입시험과 비교 분석하였다. 또한, 각 시험별 비배수 전단강도 특성을 분석하고, 피에조콘 관입저항치와 비교하여 피에조콘 계수를 구하고, 구한 피에조콘 계수를 통계적 기법을 적용하여 연구 대상 지역의 신뢰성 높은 피에조콘 계수를 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.15-24
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• 2001

피에조콘 관입시험(Piezocone Penetration Test, CPTu)으로부터 점성토의 비배수 전단강도를 산정하기 위해서는 피에조콘 계수가 필요하다. 피에조콘 계수는 경험적 방법(기준 시험 방법에 의한 비배수 전단강도와 피에조콘 시험 결과와의 직접 비교에 의하여 결정)에 의해 결정된 값들이 일반적으로 사용된다. 그러나, 경험적인 피에조콘 계수와 관련한 기존의 연구들은 거의 대부분 특정 지역에 대한 값일 뿐 아니라 지반의 공학적 특성이나 지반의 불균질성 등과의 상관관계 분석이 아직까지 미흡하기 때문에 국내 지반에 그대로 적용하기에는 무리가 따를 수 있다. 본 연구에서는 10개 지 역 총 46회의 피에조콘 관입시험 결과를 현장베인시험 및 실내삼축시험으로부터 구한 비배수 전단강도와 비교하여 국내 점성토 지반의 경험적인 피에조콘 계수를 산정하였다. 기존 제시 값들과 비교함과 아울러 그 신뢰성을 분석하고, 소성지수와 과압밀비와의 상관성 및 기준 전단시험 방법에 따른 영향에 대하여 연구하였다. 연구 결과, 다양한 지반 조건에 대하여 얻어진 피에조콘 계수는 평균값을 그대로 적용하기에는 값의 분포 범위가 너무 넓은 것으로 나타났다. 따라서 피에조콘 계수와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타난 과압밀비에 따라 구분하여 피에조콘 계수를 적용하는 것이 합리적이며, 이 때 필요한 피에조콘 계수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.31-39
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• 2001

본 연구에서는 수정 Cam Clay 모델과 혼합체 커플링 이론(coupled theory of mixtures)을 이용하여 피에조콘 관입시험을 해석하여 지반의 투수계수와 과잉간극수압의 정량적 관계를 고찰하였다. 본 연구의 이론적 해석 결과는 시험결과들과 비교하였으며 그 결과 피에조콘 관립 시험시 관측된 과잉간극수압은 지반의 투수계수가 $10^{-9}$m/sec에서 $10^{-6}$m/sec의 범위에서는 투수계수에 따라 피에조콘 관립 시험시 관측된 과잉간극수압이 현저하게 변하는 것으로 나타나 피에조콘 관입시험시 관측한 과잉간극수압을 이용하여 지반의 투수계수를 결정할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 지반의 투수계수가 $10^{-9}$m/sec 이하에서는 지반이 거의 완전 비배수 상태에 가까운 거동을 나타내면, 투수계수가 $10^{-6}$m/sec 이상에서는 거의 완전 배수상태에 가까운 거동을 하는 것으로 나타났다.으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.99-106
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• 2000

피에조콘 관입 및 소산 시험이 Calibration Chamber 및 미니 피에조콘을 이용하여 수행되었다. 시험은 정규압밀 및 과압밀 점토에 대하여 정지토압 상태에서 실시되었으며 UI (filter element at cone tip), U2 (filter element above cone base) 두 종류의 피에조콘이 사용되었고 0.3cm/sec, 0.6cm/sec의 관입속도가 적용되었다. 오실로스코프를 사용하여 소산시험 초기 간극수압의 급격한 변화를 측정하였다. 시험결과로부터 관입속도, filter element 위치, 과압밀비가 피에조콘 관입 및 소산시험의 결과에 미치는 영향을 고찰하였으며 입도분포시험을 실시하여 관입시험 전후의 입도분포 치이를 고찰하였다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.351-358
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• 2007

본 연구에서는 피에조콘 관입시험(PCPT)결과를 사용한 연약지반의 과압밀비(OCR)결정의 타당성을 평가하고자 양산-물금지역의 연약지반에서 실시된 피에조 콘 관입시험 자료와 동일지역 44개소에서 심도별로 시추한 총 172개 자연시료를 사용하여 기본적인 실내토질시험 결과를 사용하였다. 실내압밀시험 결과로부터 구한 과압밀비($OCR_c$)와 압밀시험에 사용된 시료와 상응하는 지역에서 실시된 피에조콘 관입시험 결과로 구한 과압밀비($OCR_p$)를 비교 분석하여 피에조콘 관입시험 결과와 과압밀비의 상관 관계식을 제시하였다. 본 연구에 사용된 점토의 경우 Poewll 등(1994)이 균열이 없는 점토를 대상으로 하여 제안한 경험식으로 구한 과압밀비가 표준압밀시험으로 구한 과압밀비와 가장 잘 부합되는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.89-99
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• 2001

본 연구에서는 가장 널리 사용되고 있는 지반모델인 Modified Cam-Clay 모델을 이용하여 피에조콘 관입 및 소산시험의 수치해석을 수행하였다. Modified Cam-Clay 모델 및 관련 유한요소 식들을 피에조콘 관입의 대변형 현상을 고려하기 위하여 Updated Lagrangian frame에서 formulation 하였다. 유한요소 해석 결과 얻어진 콘 관입저항치, 간극수압 및 소산곡선을 양산지역 현장 시험결과와 비교 분석하였다. 수치해석 결과는 시험결과와 비교적 잘 부합하는 것으로 고찰되었으나 보다 현실에 근접한 simulation을 위하여 연속적인 깊은 관입의 적절한 수치해석적 modeling이 요구되는 것으로 고찰되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.73-84
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• 2005

본 논문에서는 피에조콘 관입시험 결과와 상재하중으로부터 점토의 비배수전단강도를 간단히 예측하기 위한 피에조콘 인공신경망 모델 구축에 대하여 기술하였다. 피에조콘 인공신경망 모델의 구축을 위하여 먼저 국내 8개 지역에서 수행된 피에조콘 관입시험 결과와 불교란 시료에 대해 수행된 비압밀-비배수 삼축압축실험(UU)으로 얻어진 비배수전단강도 결과를 바탕으로 데이터베이스가 구축되었으며 오차역전파 알고리즘에 의하여 다층 구조를 갖는 최적 인공신경망 모델이 구성되었다. 구성된 인공신경망 모델은 모델 구축 시에 사용되지 않은 새로운 검증자료에 대해 비배수전단강도 예측을 수행하고 실내시험 결과와 비교함으로써 모델의 타당성이 검증되었다. 또한 피에조콘으로부터 비배수 전단강도의 예측을 위해 제안된 기존의 경험적 방법으로 예측된 비배수전단강도와 제안된 모델의 예측결과를 비교하였다. 인공신경망 모델들은 사용된 전달함수에 따라 단일 은닉층 내에 존재하는 최적 뉴우런 개수는 다르지만 학습자료와 검증자료에 대해 공통적으로 결정계수 $R^2=0.69\~0.72$ 범위의 예측정확도를 보여 국내 연약지반에서 피에조콘 관측결과들과 비배수전단강도 간의 비선형적 상관관계를 정의하는 데에 유용함을 알 수 있었다. 또한 구성된 인공신경망 모델은 지역적인 조정(site calibration)을 필요로 하는 기존의 경험적 방법들에 비하여 전 지역에서 고르게 예측신뢰성이 높으며 이는 학습과정을 통하여 각 지역의 지반공학적 특성을 일반화하는 데에 성공했기 때문으로 인공신경망 모델이 국내 전 지역에서 적용될 수 있는 일반화된 모델로 발전할 수 있음을 의미한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.59-67
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• 2019

전남 남해안 지역인 광양항 동측배후단지 연약지반에서 수행한 실내시험, 현장베인시험 및 피에조콘 관입시험 결과를 이용하여 연약지반의 공학적 특성을 규명하고, 피에조콘계수 산정을 위해 최적의 피에조콘 관입시험 심도를 결정하였다. 본 논문에서 이용한 자료는 61개의 실내시험과 226회의 현장베인시험, 피에조콘 관입시험 26개소이다. 실내시험 분석 결과 남해안의 다른 지역에 비해 비중, 함수비, 액성한계 및 소성지수 등의 물리적 특성이 높게 나타나며, 일축압축강도와 비배수전단강도의 역학적 특성은 넓은 범위로 분포하고 비교적 작은 값을 나타냈다. 소성도에 의한 흙 분류 결과 소성이 큰 무기점토(CH)와 소성이 작은 무기점토(CL)로 분류되었으며, Robertson(1990) 분류도표에 의한 흙 분류 결과 대부분 Type 3인 점성토에 해당하였다. 현장베인시험으로 구한 비배수전단강도를 기준으로 경험적 방법에 의해 피에조콘계수를 산정했다. 이를 위해 현장베인시험 측정심도와 비교되는 피에조콘 관입시험의 적정 측정심도 범위를 설정하기 위해 3가지 심도범위로 상관성을 분석한 결과 베인 길이의 5배 범위 측정값의 평균을 사용하는 것이 높은 상관성을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.161-170
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• 2002

본 논문은 최적화기법을 이용하여 현장에서 수행된 피에조콘 소산시험의 초기 경향으로부터 평형간극수압과 지반의 강성지수$(=G/s_u)$를 역해석하는 기법에 관하여 기술하였다. 피에조콘 관입으로 인해 콘 주변에 발생된 초기 과잉간극 수압의 크기 및 분포, 그리고 연속된 간극수압 소산과정은 Randolph & Wroth(1979)가 제안한 해석적 해를 이용하여 지반의 강성지수의 함수로 표현되었다. 제안된 기법에서는 주어진 강성지수에 대해 정규화 된 이론 소산곡선과 평형간극수압으로 정규화 된 피에조콘 관측 소산곡선이 가장 일치하도록 하는 평형간극수압과 지반의 강성지수가 최적화기법을 이용하여 결정되었다. 제안된 기법을 압밀이 진행중인 지반에서 관측된 피에조콘 소산시험 결과(Tanaka & Sakagami, 1989) 해석에 적용하였고 역해석된 평형간극수압과 현장에서 관측된 평형간극수압의 크기를 비교하였다. 또한 제안된 기법으로 얻어진 지반의 강성지수와 평형간극수압을 바탕으로 수평압밀계수를 추정하였으며 일차원 압밀실험 결과와 비교하였다. 그 결과 제안된 기법이 지반에 잔류하는 평형간극수압의 크기를 매우 정확하게 예측함을 알 수 있었고 역해석 된 강성지수를 이용한 압밀계수의 추정이 타당함을 알 수 있었다. 또한 얻어진 강성지수의 변형 률수준에 관한 검토결과 피에조콘 해석을 위한 강성지수는 중간 또는 대변형 상태의 변형상태에 해당하는 값을 사용하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.599-606
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• 2000

본 연구는 피에조콘(Piezocone) 관입 시험에 의한 과잉간극수압의 소산(Dissipation)특성을 파악하기 위하여, 실측된 소산실험 결과치와 Gupta & Davidson에 의해 개발된 연속 공동확장이론(Successive Cavity Expansion Theory) 모델을 비교하였고, 그 경험적 이론의 적합성을 규명하였다. 연속 공동확장 이론이란, 콘 관입이 유발하는 관입 주변지반의 변환 메커니즘을 연속적인 공동확장의 전개과정로 파악할 때, 관입주변의 연속적 공동확장 영역에서 발생된 과잉간극수압들은 연속적으로 소산되어지고, 결국에는 관입멈춤직후 얻게 되는 소산시험의 결과도 이러한 과잉간극수압의 연속적 소산 메커니즘으로부터 그 영향을 받는다는 개념이다. 본 연구의 실험방법은 Piezocone 관입을 위한 연약모형지반 조성을 위하여 초대형 Slurry Consolidometer에 Slurry를 45일간 압밀시킨후 Calibration Chamber(Louisiana State University Calibration Chamber System)에 옮긴 후 2차 압밀시키는 Two-Stage Consolidation Method를 사용하였다. 또한 모형지반내에 8개의 Piezometers를 설치하여 Piezometers를 설치하여 Piezocone 관입시 유발되는 지반 내에서의 과잉간극수압의 변환을 측정하였다. 실험결과와 이론 예측치를 비교함으로써 연속 공동확장이론 모델은 u$_2$형식의 피에조콘 관입 소산시험 결과들과 잘 들어맞는 모습을 보여줬으나, 관입으로 인한 주변 지반의 과잉간극수압의 소산변화는 정성적으로만 모사 되는 모습을 보여줬다.