• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.55-63
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• 2020

본 연구에서는 다층으로 구성된 깊은 토사지반 내 박스구조물에 대하여 지진하중이 작용할 때 동적거동 특성을 규명하기 위하여 진동대를 이용한 축소모형시험과 유효응력을 고려한 내진해석을 수행하였다. 입력지진파는 장주기파(Hachinohe), 단주기파(Ofunato)와 인공지진파 및 최근 경주 및 포항지역에서 발생한 실지진파 등 5개의 지진파를 사용하여 하부지반에서 작용시켰다. 모형실험 및 수치해석 분석결과, 지진하중 작용시 박스구조물에 발생하는 변위는 연직방향이 수평방향에 비해 크게 발생하였으며, 기초지반 하부의 과잉간극수압 증가가 변위를 유발하는 것으로 확인하였다. 또한, 실지진파에 비해 인공지진파 작용시 지반 및 지중구조물의 동적거동이 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.39-46
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• 2019

액상화란 느슨한 사질토 지반에서 지진과 같은 큰 진동하중이 발생하여 과잉간극수압이 급격히 증가해 전단강도를 상실하는 현상으로 국내 포항에서 발생한 액상화 현상과 더불어 그 관심이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 액상화 평가는 주로 Seed and Idriss(1982)가 제시한 반경험적 방법을 통해 수행할 수 있으며 시추공 DB와 SPT에서 얻어진 관입저항력을 기초로 액상화 위험을 평가할 수 있지만 획득된 시추공 DB는 일정 구역을 대표하지 못하는 문제를 내재하고 있다. 따라서 본 연구는 액상화 평가의 필요한 지반정보를 분류 및 검토하여 지반정보의 DB구축방안을 모색하고 지리정보시스템(GIS)을 활용하여 공간보간을 수행해 액상화 평가 대상이 되는 지층의 대표성 문제를 해소하고자 하였다. 액상화 발생이 예상되는 지층의 두께를 정의하는 방안에 따라 세 가지 지층심도DB구축 방안을 제시하였고 교차검증을 통해 제시한 구축방안의 정밀도를 비교, 분석하여 액상화 평가에 적합한 지층심도DB구축 방안을 제시하였다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.151-167
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• 2023

본 연구는 LNG저장탱크가 설치될 느슨한 포화사질지반을 대상으로 개정된 액상화 평가법과 UBC3D-PLM 모델을 이용한 1차원 유효응력해석에 의한 액상화 평가법을 비교한 것이다. 이를 위해 여러가지 실내 및 현장시험을 실시하여 필요한 Parameter를 산정하였다. 검토결과, 지진응답해석결과와 SPT N 값을 이용하는 개정 액상화 평가법은 액상화 발생 가능성을 높게 평가하였지만, 다양한 액상화 저항인자를 고려할 수 있는 유효응력해석법은 액상화에 다소 안정한 것으로 분석되었다. UBC3D-PLM 모델을 이용한 1차원 유한요소해석을 할 경우 보다 간편하게 액상화 안정성 검토가 가능하였고, 액상화 보강 영역을 최소화 할 수 있었다. 또한, LNG저장탱크의 기초를 고려한 2·3차원 수치해석 시에는 액상화 발생 시 내진설계 및 거동특성을 규명하는 것에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.69-77
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• 2007

본 연구에서는 정규압밀 및 과압밀상태의 구별없이 이차압밀 거동을 표현할 수 있는 3차원 탄-점성압밀이론에 의한 유한차분해석에 의해 버티칼 드레인으로 개량된 점성토 지반의 압밀지동을 해석하였다. 또한, 탄-접성압밀이론의 적용성에 대해 버티칼 드레인 타설지반의 모형실험결과와 비교하여 검토하였다. 이들 실험결과로부터, 과잉간극수압이 거의 소산된 상태에서의 버티칼 드레인 개량지반에서의 침하량은 1차원 조건에 비해 적으며, 이차압밀과정에서의 잔류침하량 및 침하속도는 1차원 조건보다 크게 나타남을 알았다. 마지막으로, 압밀과정의 거동에 대한 토질정수의 영향을 정규압밀 및 과압밀 상태에 대한 일련의 수치해석의 결과에 의해 조사하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.67-78
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• 2008

본 연구에서는 시멘트의 고결효과를 정량적으로 파악하기 위하여 낙동강하상모래와 소량의 포틀랜드시멘트를 혼합하여 고결된 모래에 대하여 일축압축시험 및 배수조건과 비배수 조건의 삼축압축시험을 수행하였다. 시멘트혼합율의 증가에 따라 첨두강도 및 탄성계수는 증가하였고 시멘트의 결합력에 의하여 다일레이션 및 과잉간극수압이 억제되었으나 시멘트 결합력의 파괴 후 증가된 모래입자크기에 의하여 증가하였다. 그리고 배수조건의 응력-변형률 곡선은 연화거동이 나타났지만 비배수조건에서는 증가된 부(-)의 과잉간극수압에 의한 유효응력의 증가로 경화거동을 나타냈다. 각 조건에 대한 강도증가량의 예측을 위하여 선형을 가정한 다중회귀분석을 실시한 결과 제시된 경험식의 결정계수는 $0.81{\sim}0.91$로 나타나 신뢰성이 높은 것으로 평가되었으며 건조밀도의 경우 고결된 모래의 입도조건을 동시에 고려할 수 있어 고결된 모래의 강도를 결정하는데 중요한 변수로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.65-75
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• 2024

본 연구에서는 여러 영향 인자들이 사질토의 액상화로 인한 침하에 미치는 영향을 확인하기 위해 변형률 제어조건 하에서 반복단순직접전단시험을 수행하였다. 누적 전단 변형률, 상대밀도, 반복 하중의 형태, 시료 준비 방법 등의 다양한 인자들을 선정하였으며, 지진 하중이 발생하였을 때 인자들이 지반 침하에 미치는 영향을 분석하였다. 시험 결과, 누적 전단 변형률이 낮고 상대밀도가 높은 시료에서 더 작은 부피 변형이 발생하였다. 추가적으로 반복하중의 진폭은 부피 변형에 영향을 미쳤으나, 주파수는 시료의 부피 변형에 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인할 수 있었다. 시료 준비 방법에 따라서도 액상화에 따른 침하가 다른 양상을 보인다는 사실을 확인하였으며, 이와 같은 결과들은 향후 액상화로 인한 침하 예측을 수행할 때 기초 연구로써 의미가 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권5호
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• pp.433-445
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• 2020

The weakening and softening behavior of soft clay subjected to cyclic loading due to the build-up of excess pore water pressure is well-known. During the design stage of the foundation of highways and coastal high-rise buildings, it is important to study the mechanical behavior of marine soils under cyclic loading as they undergo greater settlement during cyclic loading than under static loading. Therefore, this research evaluates the cyclic stress-strain and shear strength of untreated and treated marine clay under the effects of wind, earthquake, and traffic loadings. A series of laboratory stress-controlled cyclic triaxial tests have been conducted on both untreated and treated marine clay using different effective confining pressures and a frequency of 0.5 and 1.0 Hz. In addition, treated samples were cured for 28 and 90 days and tested under a frequency of 2.0 Hz. The results revealed significant differences in the performance of treated marine clay samples than that of untreated samples under cyclic loading. The treated marine clay samples were able to stand up to 2000 loading cycles before failure, while untreated marine clay samples could not stand few loading cycles. The untreated marine clay displayed a higher permanent axial strain rate under cyclic loading than the treated clay due to the existence of new cementing compounds after the treatment with recycled tiles and low amount (2%) of cement. The effect of the effective confining pressure was found to be significant on untreated marine clay while its effect was not crucial for the treated samples cured for 90 days. Treated samples cured for 90 days performed better under cyclic loading than the ones cured for 28 days and this is due to the higher amount of cementitious compounds formed with time. The highest deformation was found at 0.5 Hz, which cannot be considered as a critical frequency since smaller frequencies were not used. Therefore, it is recommended to consider testing the treated marine clay using smaller frequencies than 0.5 Hz.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.101-112
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• 2002

본 연구에서는 진동하중을 받는 지반의 교란정도차이를 통해 액상화 거동을 규명하는 교란상태개념에 기초하여 제안된 액상화 평가법의 타당성을 비교실험을 통하여 검증하였다. 제안된 평가법의 타당성 검토를 위해, 실내진동시험을 토대로 소산에너지 개념에 기초한 해석결과와 비교하였다. 또한, 불규칙한 지진의 시간이력 전부를 고려하는 제안된 평가법의 특성을 분석하기 위하여 임의의 해석대상지반에 대해 2가지 형태의 실지진 시간이력을 입력한 지진 응답해석을 토대로 액상화 평가를 수행하였으며 이용된 액상화 평가법은 Seed의 경험적 평가방법(Seed등, 1971)을 국내 실정에 부합되도록 수정보완한 방법(김수일 등, 2000)으로 우리나라 해양수산부 주관으로 편찬된 $\ulcorner$항만 및 어항시설의 내진설계 표준서$\lrcorner$에 인용된 방법이다. 액상화 저항특성에 관한 타당성 검토결과, 제안된 평가법과 소산에너지 개념에 기초한 해석결과가 과잉간극수압의 누적으로 발생되는 액상화 현상을 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 액상화 평가예를 통해 제안된 평가법에서의 지진력 고려에 대한 특성을 분석한 결과, 제안된 평가법에서는 실지진 시간이력에 대한 지진응답해석을 통해 최대가속도, 탁월주파수, 진동형태, 지속시간 등으로 표현되는 지진특성을 합리적으로 고려되고 있는 반면, 지진에 의한 등가전단음력 산정시 등가의 최대값을 이용하는 액상화 상세예측의 경우, 지진응답해석의 지반 내 지진증폭현상을 단순히 최대가속도만으로 표현함으로써 불규칙한 가속도가 연속재하되는 지진특성을 충분히 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 연구결과, 제안된 평가법은 실내진동시험의 수행 및 실지진 시간이력 전부에 대한 고려를 포함하고 있으므로 이를 기초로 한 액상화 평가가 신뢰성이 높다고 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.205-218
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• 1998

사질토로 구성된 지반은 점토로 구성된 지반에 비해 배수 및 강도면에서 우수하다는 장점이 있다. 하지만 느슨한 사질토 지반의 경우 지진하중과 같은 급속하중이 가해지면 전단력을 상실하고 유체와 같은 거동을 하는 액상화가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 사질토의 액상화현상을 재료의 역학적 거동특성의 관점에서 접근하는 연구를 수행하였다. 재료의 역학적 거동특성에 기초한 개념으로써 소산에너지 개념에 기초를 하고 있는 에너지법과 토폐의 연화응답(softening response)에 대한 구성방정식을 기초로 하는 교란상태개념(disturbed state concept , DSC)을 이용한 방법을 액상화에 대한 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 수행한 다양한 상대밀도에 대한 진동삼축시험결과를 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 한 진동삼축시험결과는 다른 조건이 동일한 경우 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 발생에 요구되는 반복하중의 재하회수가 증가하였다. DSC법을 통한 액상화평가 결과, 상대밀도가 증가함에 따라 액상화발생에 요구되는 시료의 교란 또는 증가하였고 소성변형률은 감소하는 결과를 보였다. 이는 시료의 상대밀도가 증가함에 따라 시료는 보다 견고한 상태에 있으며 그로 인해 액상화에 요구되는 시료의 교란도가 보다 크며 소성변형도 감소되는 것으로 판단된다. 에너지법에 의한 액상화평가 결과, 반복하중의 재하시 시료내부 미세구조의 변화에 기인하는 소산에너지는 과잉간극수압과 일정한 함수관계가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 에너지법에 의한 액상화 발생시기를 시료내부의 소산에너지의 변화가 가장 급격한 시기로 제안하였으며, 이를 통한 해석결과는 시험결과와 비교해 볼 때 타당성있는 결과를 보여주었다. DSC법에 소개된 액상화발생시기의 판정방법과 본 연구에서 제시한 에너지법에 의한 액상화발생 시기의 판정방법을 시험결과를 통해 검증한 결과 신뢰할 말한 결과를 보여주고 있으며. 이를 통해 포화사질토에 대한 합리적인 액상화판정의 수행이 가능하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.481-487
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• 2020

하천 제방의 경우 내진설계 제외 시설로 지정되어 있다. 하지만 지진으로 인해 하천 제방이 붕괴될 경우 경제적 손실과 인명 피해는 필연적으로 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 지진 시 하천 제방의 거동 변화 분석을 수치해석적으로 검토하였다. 기존 연구들과 달리 실지진파를 이용한 동해석을 수행하였으며, 지진 발생 전/후 하천 제방의 거동을 정량적으로 비교하고 분석하였다. 연구결과, 제방의 활동 안전율은 지진 발생전 대비 약 28.5% 감소되었지만, 최소 기준 안전율은 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 지진으로 인해 발생한 과잉간극수압으로 연직유효응력은 81.8% 감소하였고, 기초지반 대부분이 액상화 현상이 발생하는 것으로 나타났다. 지진으로 인한 응력-변위 거동 검토 결과, 제내지 측성토층에서 큰 침하가 발생하는 것으로 나타났으며 기초지반 대부분이 항복하는 것으로 나타나 검토 대상 하천 제방은 지진에 상당히 취약한 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 토대로 하천 제방에 대한 내진설계 기준 재정립의 필요성이 확보되었으며, 개략적인 피해영역과 지진취약구간을 예측할 수 있는 기초자료로써의 활용이 가능할 것으로 판단된다.