• Geomechanics and Engineering
• /
• 제37권3호
• /
• pp.253-262
• /
• 2024

Dynamic properties are pivotal in soil analysis, yet their experimental determination is hampered by complex methodologies and the need for costly equipment. This study aims to predict dynamic soil properties using static properties that are relatively easier to obtain, employing machine learning techniques. The static properties considered include soil cohesion, friction angle, water content, specific gravity, and compressional strength. In contrast, the dynamic properties of interest are the velocities of compressional and shear waves. Data for this study are sourced from 26 boreholes, as detailed in a geotechnical investigation report database, comprising a total of 130 data points. An importance analysis, grounded in the random forest algorithm, is conducted to evaluate the significance of each dynamic property. This analysis informs the prediction of dynamic properties, prioritizing those static properties identified as most influential. The efficacy of these predictions is quantified using the coefficient of determination, which indicated exceptionally high reliability, with values reaching 0.99 in both training and testing phases when all input properties are considered. The conventional method is used for predicting dynamic properties through Standard Penetration Test (SPT) and compared the outcomes with this technique. The error ratio has decreased by approximately 0.95, thereby validating its reliability. This research marks a significant advancement in the indirect estimation of the relationship between static and dynamic soil properties through the application of machine learning techniques.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권7호
• /
• pp.5-24
• /
• 2022

현행 비탈면 앵커공법의 보강성능평가는 앵커 두부와 지반밀착도, 앵커 두부의 균열 및 파손에 대해서 정성적으로 성능을 평가하고 있다. 이로 인해 성능저하 상태 점검을 위한 정량적 데이터베이스화와 이를 이용한 시간이력 관리는 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 비탈면에 설치된 앵커공법의 정량적 유지관리에 활용하기 위하여 UAS 영상과 지상 LiDAR의 사각지대를 보완하기 위한 SfM기반의 조합 3차원 수치모형을 구현하여 손상인자의 수치데이터를 검출하였다. 비탈면과 같은 수직구조물에서 상대적으로 높은 z 좌표 오차를 갖는 UAS 3차원 수치모형에서 사각지대 데이터 공백을 상호 보완하기 위하여 지상 LiDAR 스캔 데이터를 조합하였고 z 좌표 정확도의 향상을 확인하였다. 비탈면에 설치된 10공의 앵커에 임의로 손상을 발생시킨 후에 3차원 수치모형을 구축하였고 정사투영을 통해 균열, 파손, 회전변위와 지반 밀착도에 대한 수치 값을 검출하였다. 8K 해상도로 균열 실측값과 비교시 ±0.05mm의 오차범위에서 0.3mm 미만의 균열 검출이 가능하였다. 앵커 두부의 최대 파손 면적은 설계대비 3% 이내로 발생된 것을 확인하였고, 파손부의 체적 또한 검출하였다. 특히 z 좌표 데이터가 중요한 지반밀착도의 경우 UAS 3차원 수치모형에서는 사각지대로 인한 데이터 공백으로 측정이 불가능하였지만 지상 LiDAR를 조합할 경우 앵커 저면과 지반의 불규칙한 표면에서 표고차 확인이 가능하여 임의의 20개 지점의 평균 표고차를 지반밀착도로 도출하였다. 또한, 앵커 두부의 1° 미만의 회전각과 이동 변위 값도 검출하였다. 이에 본 연구에서 구축한 3차원 수치모형에서 앵커 손상인자의 정량적 데이터 추출이 가능하였고, 이를 데이터베이스화 한다면 정량적 평가지표의 기초자료로써 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.23-33
• /
• 2012

최근 들어 집중호우 및 태풍과 국지성 집중호우로 인한 산사태 피해가 자주 보고되고 있다. 국내 지형특성상 산지 인근에서 도시가 발달되고 도로 철도 등의 기간시설물이 건설된 경우가 많기 때문에 산사태로 인한 인명 및 재산피해는 매우 심각하다. 이러한 피해를 효과적으로 방지하기 위해서는 건설계획 단계부터 산사태 위험이 높은 지역을 파악하고 적절한 대책을 마련하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 산사태 발생에 영향을 미칠 수 있는 지형학적 특성, 토질의 특성, 강우 정보, 나무의 종류 정보 등의 자료를 재해대장 분석, 항공사진 분석, 현장조사를 실시하여 구축한 423 지점의 산사태 데이터에 대한 통계학적 분석을 수행하여 산사태 위험도 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식으로 예측된 결과와 실제 산사태 발생여부를 비교해 본 결과 약 92%의 분류 정확도를 보였다. 예측식에 필요한 입력치들은 단 시간 내에 저비용으로 획득할 수 있도록 구성하였다. 또한 예측결과의 경우 재해지도 형식으로 표현하기 용이하기 때문에 제안된 산사태 위험도 예측식은 광범위한 지역의 산사태 발생 위험도를 산정하는데 효과적으로 활용될 수 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권10호
• /
• pp.37-47
• /
• 2015

최근 콘크리트의 성능 향상 및 현장 공사 품질관리 개선으로 인해 현장타설말뚝의 콘크리트 품질이 많이 향상되었지만 아직까지도 콘크리트에 대하여 기존에 보수적인 품질관리 기준을 적용하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 타설시 슬럼프량, 염분량, 공기량, 외기온도 등이 콘크리트 공시체 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 인천 송도지역 기초시공현장에서 6개월 이상 동안 시공된 현장타설말뚝 타설시 제작한 공시체 200개 이상의 자료를 분석하여 데이터베이스를 구축하고 통계 분석하였다. 굵은 골재 최대치수 25mm, 압축강도 40MPa, 슬럼프 180mm 기준으로 배합한 콘크리트 공시체 자료로부터 재령일별 압축강도 분포와 외기온도, 콘크리트 온도, 슬럼프, 공기량, 염분량 등의 인자가 콘크리트 압축강도에 미치는 영향을 조사하였다. 조사 결과 "콘크리트 타설시 콘크리트 온도와 외기온도의 차이"가 공시체 7일과 28일 압축강도에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.83-97
• /
• 1999

본 논문에서는 연성 매설관과 지표 상재하중의 상호작용에 관한 내용을 다루었다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용한 매개변수 연구를 수행하였으며, 이와 아울러서 적용된 유한요소해석 모형의 검증 및 지표 상재하중을 부담하는 연성 매설관의 거동 파악을 목적으로 실내모형실험을 수행하였다. 해석결과를 토대로 지반/매설관 접촉면에서의 연직응력 및 파이프의 축력 분포 경향 등 지표 상재 하중하에서 매설관의 하중응답 특성을 구체적으로 고찰하였으며, 그 결과를 종합적으로 분석하여 추후 수행될 보다 효율적인 매설관 설계/해석법의 개발에 사용될 데이터 베이스를 구축하였다. 해석결과를 분석한 결과 매설관과 지표 상재하중의 상호작용 정도는 매설관과 상재하중의 상대적 위치에 따라 좌우되며, 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않고 있는 현 설계방법은 연성 매설관의 지표 상재 하중에 대한 응답특성을 효율적으로 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 결과를 토대로 지표 상재하중에 의한 연성 매설관의 최대 축력을 예측할 수 있는 반경험적 평가식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제18권5호
• /
• pp.37-42
• /
• 2002

인공신경망은 복잡한 상호관계를 가지는 문제의 해결을 위한 효과적인 컴퓨터 테크닉으로써 많은 분야에 활발히 활용되고 있다. 본 논문에서는 지반의 액상화 가능성을 판별하기 위하여 인공신경망 이론을 사용하였으며, 이를 위하여 반복삼축압축시험 결과와 토성자료, 지반조사자료 등을 학습인자로 사용하였다. 학습과 검증에 서해안지역의 43개의 반복삼축압축시험 데이터가 사용되었다. 여기서 인공신경망의 학습은 예측된 CSR과 실측한 CSR 사이의 오차가 적어지도록 신경망의 가중치를 수정하는 것으로 이루어진다. 전체 신경망에 대한 평균제곱의 오차가 허용치 이내로 감소할 때까지 학습은 반복되어 진행되며 일반적으로 15,000 이상의 학습이 요구되는 것으로 나타났다. 다양한 노드수를 가지는 신경망에 대한 학습을 수행한 결과, 1번째 은닉층의 수가 20개이고 2번째 은닉층의 수가 10개인 신경망이 72~98%에 해당되는 정밀도를 가지고 해당 전단변형률과 반복횟수에서의 CSR값을 예측할 수 있었다. 여기서 NOC(Number of Cycle)와$D_10$, ($N_1$)$_60$ 등의 입력변수가 지반의 액상화 거동에 주요한 영향인자로 나타났다. 연구결과 인공신경망을 이용한 지반의 액상화 거동의 예측이 비교적 정확하게 산정됨을 알 수 있었으며, CSR과 ($N_1$)$_60$, NOC와의 관계가 기존의 연구 결과에 부합하여 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.15-23
• /
• 2020

지표면에서의 지반운동을 예측하는 지반운동예측모델은 30m까지의 평균전단파속도인 V_S30을 부지효과를 나타내는 주요한 변수로 사용한다. V_S30은 만약 V_S주상도 깊이(z)가 30m 이상이면 주상도로부터 바로 계산할 수 있다. 하지만, 모든 부지에서 z가 30m 까지 있는 것은 아니다. 따라서, z < 30m일 경우 30m까지 연장하는 모델로부터 V_S30을 예측할 필요가 있다. 이번 연구에서는 국내 지반 환경에 맞게 z가 30m 미만인 부지에서 V_S30을 추정하는 예측 모델에 대한 새로운 계수를 제안하였다. 분석 자료로 기상청과 국토지반정보 통합DB센터에서 획득한 297개의 V_S주상도를 활용하였고, 선행연구에서 제안한 식의 계수들을 회귀분석을 통해 새롭게 제시하였다. 분석 결과, z ≥ 15m 일 경우 대수로그 잔차의 표준편차가 약 0.061이내이므로 신뢰성 높은 V_S30를 예측하는 것으로 확인하였다. z < 15m 일 경우 σ가 계속 증가하며, z = 5m일 경우 σ = 0.1으로 나타났다. 따라서, 매우 얕은 심도의 V_S주상도를 모델에 적용하는 경우 주의를 요하며, 가능하다면 30m깊이까지 지반조사를 실시하여 V_S30을 계산하는 것을 추천한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권6호
• /
• pp.17-26
• /
• 2019

이 연구에서는 쇄석말뚝공법의 한계상태설계법 적용을 위하여 양질의 현장재하시험 자료로부터 저항편향계수의 통계적 특성을 분석하고 지반 불확실성 및 시공 오차를 고려한 총 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수 산정을 위한 예측모델은 기존 모델들에 비하여 높은 예측성능을 보인 Bong and Kim(2017)의 MLR 모형을 활용하였으며 그 적합성을 평가하였다. 저항편향계수의 확률분포를 산정하기 위하여 카이제곱 적합도 검정을 수행하였으며 정규분포가 가장 적합한 것으로 나타났다. 공칭저항의 총 변동성은 점토의 비배수전단강도 및 쇄석말뚝 시공 시 발생할 수 있는 시공 오차에 대한 불확실성을 포함하여 산정하였다. 최종적으로 총 저항편향계수의 확률분포는 로그정규분포를 따르는 것으로 나타났다. 총 저항편향계수의 변동성에 따른 확률분포의 매개변수는 Monte Carlo 시뮬레이션을 통하여 산정하였으며, 간편한 적용을 위하여 이에 대한 회귀식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.10-17
• /
• 2020

최근 경상북도 포항에서 일어난 강도 5.4 규모의 지진 영향으로 인하여 국내에서도 액상화 현상이 처음으로 발견되었다. 이와 같이 액상화 현상이 발생하면 물과 모래의 일부가 지면 위로 분출하여 공간이 생기게 되므로 지반의 침하, 건물 붕괴, 싱크홀 발생 등의 다양한 위험 상황으로 이어지게 된다. 최근 국내에서도 이와 같은 위험 요인인 액상화 가능지역을 사전에 파악하고자 액상화 위험지도 제작의 필요성이 커지고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 액상화 위험지도 제작을 위해 국토교통부 국토지반정보 통합 DB센터에서 구축한 시추정보를 활용하였으며, 시추정보 데이터베이스 추출 기능과 시추정보를 바탕으로 한 기초데이터 모델링과 3차원 분석 기능을 구현하기 위한 모듈을 개발하였다. 본 연구를 통하여 국토지반정보 통합DB의 효과적인 연동기술을 확보하였으며, 지반 저항치, 액상화 위험지도 등 액상화 위험도 분석을 위한 단계별 3차원 정보 생성이 가능해졌다. 향후, 본 연구에서 개발한 기술을 통해 3차원 액상화 정보 구축을 위한 기반 마련과 액상화 대응체계 구축을 위한 종합적인 의사결정 지원기술로 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제18권3호
• /
• pp.15-23
• /
• 2017

강원지역은 한국의 북동부에 위치하고 있으며 산지가 90%에 달해 한국에서 가장 추운 지역이다. 그에 따라 겨울철 터널 피해가 지속적으로 발생하고 있으나 아직 터널 라이닝 배면에서 발생하는 동상에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 강원지역의 도로터널에서 발생하는 동상깊이 분석을 위한 수치적 연구를 수행하였다. 강원지역 도로터널 현황과 기후자료를 분석하고 이를 토대로 터널 표준 형상과 지반 특성을 가정하였으며, 기온 변화와 지반특성 변화에 따른 터널 배면지반의 최대 동상깊이를 산정하였다. 해석결과 모래보다 변성암 및 퇴적암의 동결민감성이 더 크며, 라이닝 배면의 초기 지중온도가 낮을수록 동상깊이가 깊어져 동결에 대한 피해도 커지는 것으로 나타났다. 또한 라이닝 두께 및 지반의 비열, 열전도율과 같은 특성도 동결깊이 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.