• Geomechanics and Engineering
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• 제5권3호
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• pp.195-221
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• 2013

A centrifuge model study is carried out to investigate the behavior of pile subject to negative skin friction induced by pile installation, ground water drawdown and surcharge loading. A single end-bearing pile is examined as the induced negative skin friction would induce the most severe stress on the pile structural material as compared to friction piles. In addition, the behavior of the pile under simultaneous negative skin friction and dead/live loads is examined. To facilitate detailed interpretations of the test results, the model setup is extensively instrumented and involves elaborate test control schemes. To further examine the phenomenon of negative skin friction on an end-bearing pile, finite element analyses were conducted. The numerical analysis is first validated against the centrifuge test data and subsequently extended to examine the effects of pile slenderness ratio, surcharge intensity and pile-soil stiffness ratio on the degree of mobilization of negative skin friction induced on the pile. Finally experimental and numerical studies are conducted to examine the effect of applied transient live load on pile subject to negative skin friction.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권6호
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• pp.539-549
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• 2022

Accidental anchor drop can cause disturbances to seabed materials and pose significant threats to the safety and serviceability of submarine structures such as pipelines. In this study, a series of anchor drop tests was carried out to investigate the penetration mechanism of a Hall anchor in sand and clay. A special anchor drop apparatus was designed to model the inflight drop of a Hall anchor. Results indicate that Coriolis acceleration was the primary cause of large horizontal offsets in sand, and earth gravity had negligible impact on the lateral movement of dropped anchors. The indued final horizontal offset was shown to increase with the elevated drop height of an anchor, and the existence of water can slow down the landing velocity of an anchor. It is also observed that water conditions had a significant effect on the influence zone caused by anchors. The vertical influence depth was over 5 m, and the influence radius was more than 3 m if the anchor had a drop height of 25 m in dry sand. In comparison, the vertical influence depth and radius reduced to less than 3 m and 2 m, respectively, when the anchor was released from 10 m height and fell into the seabed with a water depth of 15 m. It is also found that the dynamically penetrating anchors could significantly influence the earth pressure in clay. There is a non-linear increase in the measured penetration depth with kinematic energy, and the resulted maximum earth pressure increased dramatically with an increase in kinematic energy. Results from centrifuge model tests in this study provide useful insights into the penetration mechanism of a dropped anchor, which provides valuable data for design and planning of future submarine structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.5-14
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• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2007년 가을학술발표회
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• pp.542-557
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• 2007

Contamination of subsurface results in degradation of geomaterials (i.e., soils and rock mass), in the long run. This is mainly due to the presence of chemical and/or radiological materials in undesirable concentrations and at elevated temperatures. However, as contaminant-geomaterial interaction is an extremely slow and complex process, which primarily depends on their physical, chemical and mineralogical properties, it is quite difficult to study this interaction under laboratory or in situ conditions. In such a situation, accelerated physical modeling, using a geotechnical centrifuge, and finite element/difference based numerical modeling techniques are found to be quite useful. This paper presents details of various modeling techniques developed by the researchers at the Indian Institute of Technology Bombay, Mumbai, India, for studying heat migration, flow and interaction (fate) of reactive and non-reactive contaminants in the geoenvironment, under saturated and unsaturated conditions. In addition, paper presents details of the technique that can be employed for determining susceptibility of a material to undergo physico-chemico-mineralogical alterations due to its interaction with contaminants.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.5-16
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• 2001

소일네일링 구조물의 설계 및 안정해석에 관한 지금까지의 연구는 대부분 굴착 배면지반의 자중만을 고려하여 연구 개발된 굴착사면에 인접하여 하중이 재하되는 경우, 그의 거동에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 원심모형시험기를 사용하여 하중재하시 소일네일링 구조물의 거동과 파괴 메카니즘에 관한 매개변수적 실험을 실시하였다. 매개변수적 실험에서는 네일의 길이 및 간격, 네일의 설치각, 하중재하위치 등을 다양하게 변화시키면서 1g 상태에서 축소모형실험을 실시하는 한편, 30g 및 50g까지 중력수준을 증가시킨 상태에서 상재하중실험을 실시하였다. 실험으로부터 얻어진 결과를 바탕으로 하중-침하 특성, 매개변수의 변화에 따른 영향, 중력수준의 증가에 따른 영향, 파괴메카니즘 등을 비교 분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.1-8
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• 2016

Permanent deformation plays a key role in performance based earthquake resistant design. In order to estimate permanent deformation after earthquake, it is essential to secure reliable response history analysis(RHA) as well as earthquake scenario. This study focuses on permanent deformation of an inverted T-type wall under earthquake. The study is composed of two separate parts. The first one is on the verification of RHA and the second one is on an effect of input earthquake motion. The former is discussed in this paper and the latter in the companion paper. The verification is conducted via geotechnical dynamic centrifuge test in prototype scale. Response of wall stem, ground motions behind the wall obtained from RHA matched pretty well with physical test performed under centrifugal acceleration of 50g. The rigorously verified RHA is used for parametric study to investigate an effect of input earthquake motion selection in the companion paper.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.39-46
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• 2007

본 연구에서는 모래다짐말뚝(SCP)로 개량된 복합 지반상의 고성토 지반 및 교대의 측방유동과 안정성을 파악하기 위하여 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험은 교대배면구간을 EPS로 성토한 경우(Case 1)와 교대 배면구간을 토사로 성토한 경우(Case 2)에 대하여 수행하였으며, 모형실험시 성토체 상부와 교대구간에 Potentiometer를 설치하여 단계 성토별 성토체 수직변위 및 단계별 개량지반내 변형 양상과 교대상부에서 발생되는 수직 및 수평 변위를 측정하였다. 실험결과, 교대배면 성토부에서 수직변위는 최대 2.10m 정도(현장조건)로 성토고 대비 약 12%로 나타났다. 교대배면구간을 토사로 성토한 경우(Case 2) 교대 상부에서 측정된 수직 및 수평변위는 각각 10cm와 1.1m 정도로 허용기준을 크게 초과하였다. 반면, EPS로 뒷채움을 하는 경우(Case 1) 교대의 수직변위는 거의 발생하지 않았으며, 수평변위는 1.4cm 정도로 나타났다. 따라서, 연약지반상 도로 시공시 성토체의 안정성 확보를 위한 SCP공법 및 교대의 측방유동을 방지할 목적으로 채택된 SCP 개량 + EPS 성토공법의 효과는 매우 우수한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.29-38
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• 2018

액상화 시 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간영역에서 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 지반의 전단변형에 따른 간극수압의 발달을 직접적으로 모사하기 위해 유효응력 해석법을 이용한 액상화 모델인 Finn model을 적용하였으며 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 접목되어 해석이 수행되었다. 이력감쇠모델을 적용하여 지반 비선형 거동을 고려하였으며 지반과 말뚝 간의 분리현상, 미끄러짐 현상을 모사하는 인터페이스 모델을 적용하였다. 경계조건으로써 단순화 연속체 모델링 기법을 도입하여 반사파의 생성을 막고 해석 효율을 증가시켰으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 비선형 거동을 정확히 모사하고자 하였다. Wilson(1998)이 수행한 원심모형시험 케이스 중 상부지반 상대밀도가 55%인 모델을 이용하여 제안된 모델링 기법의 캘리브레이션을 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 깊이 별 과잉간극수압 비-시간 이력, 휨모멘트-시간이력, 말뚝 두부 변위-시간이력이 실험 결과를 잘 모사하였다. 상부지반 상대밀도가 30%인 모델의 결과를 이용하여 제안된 모델링 기법의 적용성 평가를 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 지반 및 말뚝 응답이 실험 결과를 잘 모사하였으며 제안된 모델링 기법이 지반-말뚝 시스템의 액상화 거동을 적절히 모사한다고 판단되었다.