• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권7호
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• pp.5-19
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• 2024

During the blasting process, a fracture zone is formed in the vicinity of the blast hole. Any damage that extends beyond the excavation boundary line necessitates the implementation of an additional support system to assure safety. Typically, fracture zone radius is estimated from blast hole pressure using theoretical methods due to its simplicity. However, linear charge concentration (kg/m) is used for tunnel blasting. This paper compiles Swedish experimental datasets to estimate the radius of fracture zones based on linear charge concentration. Further numerical analyses are performed in LS-DYNA for coupled single-hole blasting. The Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) model has been selected as the constitutive model for this investigation. The numerical model is validated against small-scale laboratory tests. Parametric studies are conducted to predict fracture zones in granite and sandstone rocks using two kinds of explosives, PETN and AFNO. The analyses evaluate ten types of blast hole sizes, ranging from 17 to 100 mm. The results indicate that granite has a larger fracture zone than sandstone, and the PETN explosive predicts more damage than ANFO. Smaller blast holes exhibit smaller fracture zones in comparison to larger blast holes. Wave propagation is more rapidly attenuated in granite than in sandstone. Subsequently, the predicted fracture zone outcomes are compared with the empirical dataset. Fracture zones of medium blast hole diameter align well with the experimental data set. A predictive equation is derived from the data set, which may be used to evaluate blast design to manage fracture zones beyond the excavation line.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권3호
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• pp.175-189
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• 2024

Aiming at studying the plastic hinge (PH) evolution regularities and failure mode of rocking wall moment frame (RWMF) structure in earthquakes, the whole-working history analysis of seismic performance state of RWMF structure based on co-operation performance and PH evolution was carried out. Building upon the theoretical analysis of the elastic internal forces and deformations of RWMF structures, nonlinear finite element analysis (FEA) methods were employed to perform both Pushover analysis and seismic response time history analysis under different seismic coefficients (δ). The relationships among PH occurrence ratios (R_ph), inter-story drifts and δ were established. Based on the plotted curve of the seismic performance states, evaluation limits for the R_ph and inter-story drifts were provided for different performance states of RWMF structures. The results indicate that the R_ph of RWMF structures exhibits a nonlinear evolution trend of "fast at first, then slow" with the increasing of δ. The general pattern is characterized by the initial development of beam hinges in the middle stories, followed by the development towards the top and bottom stories until the beam hinges are fully formed. Subsequently, the development of column hinges shifts from the bottom and top stories towards the middle stories of the structure, ultimately leading to the loss of seismic lateral capacity with a failure mode of partial beam yield, demonstrating a global yielding pattern. Moreover, the limits for the R_ph and inter-story drifts effectively evaluate the five different performance states of RWMF structures.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.141-147
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• 2024

본 연구에서는 마이크로 CT 이미지를 활용하여 3D 프린팅 콘크리트의 공극분포 특성에 따른 인장파괴 강도를 확인하였다. 3D 프린팅 기법으로 출력된 콘크리트 구조물은 일반적인 시편과는 다르게 적층방향 및 필라멘트 접촉면의 존재에 따라 공극의 방향성을 갖는다. 이에 따라 3D 프린팅 콘크리트 시편의 공극분포를 확률론적 방법으로 분석하고, 유한요소기법을 통해 방향별 인장강도를 분석하였다. 3D 프린팅된 시편 내부의 공극이 방향성을 갖는 것을 확인하였고, 출력에 의한 미세구조 특성-강도의 영향성을 평가하였다. 본 연구는 마이크로 CT 이미지 기반의 공극 분포 특성을 분석하고 시뮬레이션을 활용한 기계적 물성 평가를 수행하여 보다 향상된 성능의 적층 구조물 설계 및 재료 개발에 활용하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.143-153
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• 2015

탄화수소 생산에서 화학공법은 폴리머 용액을 저류층에 주입함으로써 탄화수소의 생산량을 증대시키는 방법이다. 화학공법의 유용성을 파악하기 위해서는 저류층 내 폴리머 용액의 거동 양상을 모니터링하는 것이 매우 중요하다. 저류층 내 폴리머 용액과 유체 변화에 대한 모니터링의 가능성을 확인하기 위해, 저류층을 구성하고 있는 암석 및 유체의 종류, 포화도 등의 매개변수에 따른 탄성파 및 전기비저항 암석물리모델을 구성하고, 폴리머 주입에 따른 탄성파 및 EM 토모그래피의 반응을 계산하였다. 특히 전기비저항 암석물리모델 구성에서는 순수사암, 셰일질 사암, 사암셰일박리층 3가지의 서로 다른 저류층 암석을 고려하였다. 폴리머 용액의 농도는 가장 일반적으로 이용되는 2 wt%로 하고 담수를 이용한 경우와 염수를 이용한 경우로 나누어 분석하였다. 더 나아가, 화학공법에 대한 중성자검층 민감도 분석을 수행하였다. 이 논문에서 다루는 기법들은 탄화수소 저류층뿐만 아니라 지열 저류층 등의 모니터링에 있어서도 중요하게 적용될 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권2호
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• pp.41-56
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• 1994

지하수위 하에서 터널이 시공될 경우, 터널막장은 시공 중 용수에 의한 영향을 받게 되며 지보 System은 시공 후 지하수 흐름이 문제시 될 수 있다. 븐 연구는 터널막장 및 라이닝에 대해 배수조건에 따른 지하수 흐름을 고려한 적절한 해석 및 설계방법을 제시하고 있다. 첫째, 시공 완료 후 터널 라이닝이 배수조건에 따라 받게 되는 지하수의 영향을 라이닝에 작용하는 응력 및 변위로써 검토하고 각 배수조건별로 적절한 해석 및 설계방법을 제안하였다. 둘째, 시공 중 굴착에 의한 지하수의 흐름이 문제가 되는 터널막장에 대해서 지하수 흐름의 3 차원 모델링을 수행하였으며, 그 결과를 막장의 안정성에 대한 이론적 검토에 반영하여 침투력이 막장의 안정성 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 또한 막장을 평면변형률조건(plane strain condition)으로 모델링 하여 침투 고려시와 지하수의 미고려시에 막장면에 작용하는 응력 및 변위를 산출하여 침투력이 막장면에 미치는 영향을 검토하였다. 연구 결과, 터널 시공시 지하굴착 및 배수에 의한 지하수위 저하가 크지 않은 구간에서 터널막 장은 정상류 흐름에 의한 침투력을 고려한 적절한 안정대책이 요구되며, 터널 라이닝 또한 침투를 고려한 배수개념이나 내부 라이닝이 정수압을 견뎌야 하는 비배수 개념에 의해 설계 및 시공이 이루어져야 함을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.35-44
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• 2013

본 연구에서는 토사 유동과 같은 대변형 해석을 위해 기존 유한요소법이나 유한차분법과 달리 격자를 사용하지 않는 입자법을 사용하였으며, 입자법은 구배, 발산, 라플라시안과 같은 미분연산자에 대응하는 입자간 상호작용모델을 이용하여 연속체의 지배방정식을 이산화하였다. 외부 하중이나 함수비 증가에 따라 고체에서 유체 상태로 변하는 흙의 3차원 대변형 거동을 해석하기 위해 기존 입자법에 흙의 파괴상태를 고려할 수 있는 Mohr-Coulomb 파괴기준을 도입하였으며, 흙의 파괴 이전의 항복이나 경화현상으로 인한 대변형은 흙을 점성 유체로 가정하여 해석하였다. 개발된 입자법은 먼저 구속압이 작용하지 않고 강도가 0인 모래기둥 붕괴실험 결과를 이용하여 검증한 다음, 점착력을 가지고 자립이 가능한 점토기둥 붕괴실험을 실시하여 흙의 항복이나 파괴로 인한 대변형을 시뮬레이션하였다. 개발된 입자법은 모래와 점토의 3차원 대변형 거동을 유사하게 잘 예측하였으며, 파괴 이전에 발생하는 흙의 항복으로 인한 소성변형에 따른 흙기둥 내의 수직 및 전단응력 변화도 계산할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권12호
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• pp.83-94
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• 2007

말뚝지지 전면기초는 말뚝기초를 경제적으로 설계할 수 있는 개념으로 주목을 받고 있으나, 전면기초, 말뚝, 지반간의 상호작용이 복잡하여 아직 국내에서 쉽게 실용화가 되고 있지 않은 실정이다. 저자들은 말뚝지지 전면기초의 실용화를 위해 필수적이라고 할 수 있는 효율적인 근사해석 프로그램을 개발하였으며, 본 논문에 그 내용을 간략하게 소개하였다. 개발된 프로그램에 적용된 해석모델은 크게 두 부분으로 구성되는데, 하나는 스프링 위에 놓인 유한요소의 기초판 해석모델이고, 다른 하나는 다층지반에 대하여 말뚝의 비선형성 및 상호작용의 영향을 고려할 수 있는 군말뚝 해석모델이다. 두 모델간의 적합조건을 만족시키기 위한 반복계산과정을 통해 지반과 말뚝의 강성을 구하여 말뚝지지 전면기초의 설계에 필요한 거동 예측결과를 얻을 수 있다. 해석기법의 검증을 위하여 정밀한 3차원 유한요소해석 및 기존에 개발된 근사해석방법들과의 비교분석을 수행하였으며, 이를 통해 개발된 프로그램이 기초요소간의 상호작용을 합리적으로 고려하면서도 비선형 해석이 가능하고 다층지반에 대한 적용성이 좋아 말뚝지지 전면기초의 해석 및 설계를 위한 실용적 목적에 잘 부합하는 성능을 갖는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.523-531
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• 2008

해양 연약지반의 동적 물성치 파악을 위해 육상에서의 탄성파 탐사시험 중 하나인 인홀 시험기법의 개념과 피에조콘을 접목시켜 인홀형 탄성파 탐사콘(Inhole type CPTu)을 개발하였다. 이는 육상의 탄성파 탐사콘 시험장치과는 달리 콘 로드(rod) 내부에 벤더 엘리먼트를 활용한 발진기(Source)와 수진기(Receiver)를 함께 내재하고 있기 때문에 외부의 부가적인 발진기의 필요 없이 탄성파 시험을 수행할 수 있다. 이번 연구에서는 벤더 엘리먼트를 부착한 인홀콘에서 실험 장치 및 조건과 관련한 다양한 변수가 인홀콘 시험결과에 미치는 영향을 검토하고, 이를 통해 최적의 시험 조건을 알아보고자 하는 목적으로 카올리나이트를 활용한 실내모형실험과 유한요소기법을 활용한 수치모델링을 수행하였다. 그 결과, 인홀형 탄성파콘 시험을 통해 일관된 결과를 얻기 위해서는 발진자와 수진자 사이의 거리 및 회전보의 길이를 일정하게 두고 균일한 실험 방법을 활용하는 것이 필요하며, 발진자에 적용되는 입력 주파수와는 달리, 회전보를 펼쳤을 때 발생하는 교란이나 시험지반의 함수비가 측정되는 탄성파 속도에 미치는 영향을 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권3호
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• pp.192-199
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• 2009

파프리카를 재배하는 농가에서는 생산성 증대를 위하여 비닐하우스 측고를 관행 3.0m에서 4.5m까지 높이고 있으나 이에 대한 구조안전성 검토 없이 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 이 연구에서는 측고가 4.5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 $40m{\cdot}s^{-1}$, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측 기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하며 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. 중방의 경우 비닐하우스 폭의 $1/17{\sim}1/20$의 높이로 2중 중방구조를 만들고 그 사이를 사재로 연결하여 트러스 형태로 보강하는 방법이 가장 큰 효과를 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.71-79
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• 2023

지진이 발생한 후 구조물의 안전성을 평가하기 위해 모든 교량 및 건축물에 지진가속도 및 변위를 계측하는 유지관리시스템을 구축하기는 효율적이지 않아, 이를 유지관리하기 위해서는 현장조사가 시행되며 조사범위가 넓은 경우 많은 시간이 소요된다. 그로 인해 2차 피해가 발생할 우려가 있으므로 신속한 개별 구조물의 안전성을 추정할 필요가 있다. 구조물의 지진 손상은 구조물에 인가된 지진력 정보와 구조해석모델을 이용하여 위험도평가 해석을 통해 예측할 수 있다. 이를 위해 지진 발생 시 임의위치에서 발생한 지진력을 추정할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 지진계측 기록과 선형추정방법 및 인공신경망 학습 방법을 활용한 임의위치의 지반 응답스펙트럼 및 가속도시간이력을 추정하는 방법들을 제안하고 적용성을 평가하였다. 선형추정방법의 경우 추정에 사용되는 인근 관측소의 위치가 가까울 경우 오차가 적었지만 멀어질 경우 오차가 크게 증가하였다. 인공신경망 학습 방법의 경우 동일한 조건에서 더 낮은 수준의 오차로 추정할 수 있었다.