• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 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 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 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.57-67
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• 2023

우리나라에 분포하는 산지 태양광 발전시설에 의해 강우시 사면파괴가 발생하고 있다. 이때 불투수면인 태양광 패널을 따라 흐르는 강우로 인해 침투 작용이 일반적인 사면과 달라 간극수압 분포가 차이를 보이며 태양광 구조물의 하중에 의해 지반 거동에 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 강우시의 태양광 발전시설이 설치된 사면의 안정성 평가 방법을 개발하고, 최대 사면 변위 지점을 통해 취약지점을 분석하였다. 강우의 침투에 따른 안정성을 평가하고 거동을 예측하기 위해 침투해석과 유한차분법 수치해석을 연계하였다. 대상 현장에 대해서는 함수특성곡선 변수, Mohr-Coulomb 파괴 기준을 만족하는 강도 정수 및 지반 물성치, 사면의 각도와 기반암의 깊이 등의 지형적 인자를 가정하였으며 이들 중 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 인자에 대해 검토하였다. 태양광 발전시설의 유무에 따라 침투 양상 및 안전율에 차이가 있으며 강우 침투에 따라 안전율이 감소하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한 최대 변위 지점은 사면의 상단부와 하단부 인접 지점에 집중적으로 분포하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권11호
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• pp.33-40
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• 2015

제주도 화산암은 지질학적 그리고 역학적 특성이 지역마다 큰 차이를 보일 뿐만 아니라, 특히 여러 환경적인 요인으로 인하여 크기와 분포가 다양한 기공이 많은 다공성 구조를 보이고 있다. 본 연구에서는 제주도 북동부 육해상, 남동부 해상 및 북서부 해상에서 채취한 현무암 암석에 대하여 삼축압축시험을 수행하였으며, 그 결과로부터 추정된 점착력과 내부 마찰각을 제주도 현무암의 다공성 구조를 나타내는 파라미터인 흡수율과 비교 분석하였다. 그 결과 제주도 현무암의 흡수율과 점착력의 관계는 흡수율과 비중의 상관관계에 따라 그 관계를 명확하게 구분할 수 있었으며, 흡수율이 증가함에 따라 점착력은 급격하게 감소하였다. 반면 제주도 현무암의 내부 마찰각은 흡수율과 비중의 상관관계와 관계없이 흡수율이 증가함에 따라 거의 선형적으로 감소하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권4호
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• pp.381-395
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• 2012

Dynamic response of Pile Supported Structures is highly depended on Soil Pile Structure Interaction. In this paper, by comparison of experimental and numerical dynamic responses of a prototype jacket offshore platform for both hinge based and pile supported boundary conditions, effect of soil-pile-structure interaction on dynamic characteristics of this platform is studied. Jacket and deck of a prototype platform is installed on a hinge-based case first and then platform is installed on eight skirt piles embedded on continuum monolayer sand. Dynamic characteristics of platform in term of natural frequencies, mode shapes and modal damping are compared for both cases. Effects of adding and removing vertical bracing members in top bay of jacket on dynamic characteristics of platform for both boundary conditions are also studied. Numerical simulation of responses for the studied platform is also performed for both mentioned cases using capability of ABAQUS and SACS software. The 3D model using ABAQUS software is created using solid elements for soil and beam elements for jacket, deck and pile members. Mohr-Coulomb failure criterion and pile-soil interface element are used for considering nonlinear pile soil structure interaction. Simplified modeling of soil-pile-structure interaction effect is also studied using SACS software. It is observed that dynamic characteristics of the system changes significantly due to soil-pile-structure interaction. Meanwhile, both of complex and simplified (ABAQUS and SACS, respectively) models can predict this effect accurately for such platforms subjected to dynamic loading in small range of deformation.

• Geomechanics and Engineering
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• 제3권4호
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• pp.291-321
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• 2011

The paper describes a simple numerical FLAC model that was developed to simulate the dynamic response of two instrumented reduced-scale model reinforced soil walls constructed on a 1-g shaking table. The models were 1 m high by 1.4 m wide by 2.4 m long and were constructed with a uniform size sand backfill, a polymeric geogrid reinforcement material with appropriately scaled stiffness, and a structural full-height rigid panel facing. The wall toe was constructed to simulate a perfectly hinged toe (i.e. toe allowed to rotate only) in one model and an idealized sliding toe (i.e. toe allowed to rotate and slide horizontally) in the other. Physical and numerical models were subjected to the same stepped amplitude sinusoidal base acceleration record. The material properties of the component materials (e.g. backfill and reinforcement) were determined from independent laboratory testing (reinforcement) and by back-fitting results of a numerical FLAC model for direct shear box testing to the corresponding physical test results. A simple elastic-plastic model with Mohr-Coulomb failure criterion for the sand was judged to give satisfactory agreement with measured wall results. The numerical results are also compared to closed-form solutions for reinforcement loads. In most cases predicted and closed-form solutions fall within the accuracy of measured loads based on ${\pm}1$ standard deviation applied to physical measurements. The paper summarizes important lessons learned and implications to the seismic design and performance of geosynthetic reinforced soil walls.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권3호
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• pp.263-277
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• 2014

In the conventional design of retaining structures in a seismic zone, seismic inertia forces are commonly assumed to act upwards and towards the wall facing to cause a maximum active thrust or act upwards and towards the backfill to cause a minimum passive resistance. However, under certain circumstances this design approach might underestimate the dynamic active thrust or overestimate the dynamic passive resistance acting on a rigid retaining structure. In this study, a new analytical method for dynamic active and passive forces in c-${\phi}$ soils with an infinite slope was proposed based on the Rankine earth pressure theory and the Mohr-Coulomb yield criterion, to investigate the influence of seismic inertia force directions on the total active and passive forces. Four combinations of seismic acceleration with both vertical (upwards or downwards) and horizontal (towards the wall or backfill) directions, were considered. A series of dimensionless dynamic active and passive force charts were developed to evaluate the key influence factors, such as backfill inclination ${\beta}$, dimensionless cohesion $c/{\gamma}H$, friction angle ${\phi}$, horizontal and vertical seismic coefficients, $k _h$ and $k_v$. A comparative study shows that a combination of downward and towards-the-wall seismic inertia forces causes a maximum active thrust while a combination of upward and towards-the-wall seismic inertia forces causes a minimum passive resistance. This finding is recommended for use in the design of retaining structures in a seismic zone.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.155-162
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• 1990

강성(剛性)이 서로 다른 지반(地盤)이나 재료(材料)가 끼어있는 불연속(不連續) 접합면(接合面)에서의 변형거동(變形擧動)을 합리적(合理的)으로 해석(解析)하기 위해서는 종래의 연속체(連續體) 개념에 의한 해석(解析)만으로는 만족할 만한 결과(結果)를 얻기 힘들다. 접합요소(接合要所) 해석(解析)은 이와같은 경우에 이용되는 계산기법(計算技法)의 하나이다. 원래는 암반(巖盤)의 절리(節理)라든가 구조물간(構造物間)의 불연속성(不連續性) 해결(解決)하기 위해 인접(隣接) block 간의 강성(剛性)이 크게 다른 접합면(接合面)의 해석(解析)을 위해 제안(提案)된 것인데 본문(本文)에서는 이를 지반구조물(地盤構造物)의 접합면(接合面)에 적용하고자 접합면(接合面)의 물리적(物理的)인 거동(擧動)을 정의(定義)하고 해석(解析)에 필요한 프로그램을 개발(開發)하여 기왕(旣往)의 발표논문(發表論文)에 적용하여 그 정도(精度)와 접합요소(接合要素)의 적용성(適用性) 및 타당성(妥當性)을 확인(確認)한 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권1호
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• pp.39-50
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• 2020

In order to understand the shear mechanical properties of the interface between clay and structure and better serve the practical engineering projects, it is critical to conduct shear tests on the clay-structure interface. In this work, the direct shear test of clay-concrete slab with different joint roughness coefficient (JRC) of the interface and different normal stress is performed in the laboratory. Our experimental results show that (1) shear strength of the interface between clay and structure is greatly affected by the change of normal stress under the same condition of JRC and shear stress of the interface gradually increases with increasing normal stress; (2) there is a critical value JRC_cr in the roughness coefficient of the interface; (3) the relationship between shear strength and normal stress can be described by the Mohr Coulomb failure criterion, and the cohesion and friction angle of the interface under different roughness conditions can be calculated accordingly. We find that there also exists a critical value JRC_cr for cohesion and the cohesion of the interface increases first and then decreases as JRC increases. Moreover, the friction angle of the interface fluctuates with the change of JRC and it is always smaller than the internal friction angle of clay used in this experiment; (4) the failure type of the interface of the clay-concrete slab is type I sliding failure and does not change with varying JRC when the normal stress is small enough. When the normal stress increases to a certain extent, the failure type of the interface will gradually change from shear failure to type II sliding failure with the increment of JRC.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.35-42
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• 2012

균질한 재료로 설계된 댐에서 수직 수평 투수계수가 서로 다를 경우에 이 비등방성 비율이 침투수의 침투면과 신뢰성지수에 어떤 영향을 주는지를 분석하였다. 정상상태에 있는 포화-불포화 침투수 현상을 유한요소법을 사용하여 분석하였다. 수평방향 투수계수를 고정한 상태에서 수직방향 투수계수만을 줄여주는 방법으로 여러가지 다른 비등방성 비율을 해석하였다. 댐제체의 전단강도는 수정된 모어-쿨롱 파괴기준을 사용하여 결정하였다. 해석 결과에 따르면 비등방성 비율이 증가함에 따라 침투면의 거리와 신뢰성지수는 증가하는 것으로 나타났으나 댐 상하류의 전체 수두차에 따라 차이를 보였다. 이러한 침투면과 신뢰성지수의 차이는 비등방성 비율이 변동함에 따라 등가수두선도 변화하는 현상에 의한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.347-360
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• 1998

균열 암반 매질에서의 지하수 흐름과 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험이 hydromechanic 모형과 추계적 그리고 이산적 3차원 균열망 모형에 바탕을 둔 비정상상태 흐름 수치 모형을 이용하여 수행되었다. 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험에서 random walk의 일종인 particle following 알고리즘이 사용되었다. 이 연구의 목적은 지하 깊은 곳에 위치한 Hot dry rock에서의 지열 개발을 위해 프랑스 Soultz sous Foret 지역에 설치된 두개의 깊은 착정인 GPK1과 GPK2 사이에서의 tracer test 반응을 1995년에 실행된 유체순환 현장 실험으로 부터 얻어진 자료를 이용하여 예측하는 것이다. 모의 실험 결과 비반응입자(nonreactive particles)에 대한 평균 이송시간은 두 착정 사이에서 약 5일이었다.