• 한국토양비료학회지
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• 제43권4호
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• pp.415-423
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• 2010

포어 네트웍 모델들 (Pore network model)은 토양 공극의 구조를 조사할 때 유용한 도구들이다. 이런 모델들은 삼차원 이미지들에서 공극의 구조와 관련된 양적 정보를 제공한다. 이 연구는 포어 네트웍 모델을 이용하여 공극의 구조와 수리학적 특성들을 양적으로 측정하였다. 연구목표는 큰 크기의 이미지에서 공극의 구조에 관한 양적 정보를얻기 위해 포어 네트웍 모델을 적용하고, 토양수분특성과 수리 전도도를 삼차원 이미지로부터 계산하고 이 값들은 실험을 통해 얻어진 실험값들과 결합하여 토양의 수리적 특성을 분석하는 것이었다. 토양 시료들은 발티모아 도시 중심에 있는발티모어 과학센터에 위치한 실험부지에서 채취되었다. 불교란 원주형 시료들이 채취되었고, 22 ${\mu}m$ 의 해상도로 x선 단층 촬영되었다. 포어 네트웍은 중심축 변형에 의해 공극에서 축출되었고 이를 바탕으로 공극 구조가 계산되었다. 토양수분특성과 불포화 수리 전도도 값들은 토양 이미지에서 계산 되었다. 토양 밀도, 토양수분특성과 불포화 수리 전도도들은 3 토양 시료들로부터 실험을 통해 구하였다. 삼차원 이미지 분석은 토양 공극의 특성들을, 예를 들어 공극 부피, 길이, 굴곡도, 가장 정확히 분석하였다. 이런 정확한 분석은 토양 내 수문학적 정보를 정확히 산출할 수 있게 하였다. 계산된 값과 실험을 통한 실험치의 결합은 공극에 대한 더 광범한 범위를 분석할 수 있게 하였다. 이 연구를 통해 이미지에서 계산되고 측정된 수문학적 자료들은 토양 내대기공과 소기공을 모두 다 설명해 줄 수 있는 방법이라는 것이 밝혀졌다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.353-361
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• 2003

터널 조사계획 혹은 공사중, RMR 및 Q분류법에 따라 암반분류를 수행하는데 있어 지하수조건에 대한 평가는 가능한 조건들의 제약 때문에 경험적 방법에 의존하고 있다. 절리 수압 및 지하수 유입량 측정, 수리전도도 모델 산정, 3차원 수치해석 및 해석해 방법을 사용한 대전 LNG Pilot Cavern의 결과를 바탕으로, 지하수 조건 평가에 관한 합리적인 접근 방법을 비교 검토하였다. 그 결과, Raymer(2001) 이론해 방법이 예비 조사단계에서 유용한 도구로 활용될 수 있음을 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.419-429
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• 2020

To investigate the effect of spatial variability on hydraulic properties of unsaturated soils, a numerical model is set up which can simulate seepage process in an unsaturated heterogeneous soil. The unsaturated heterogeneous soil is composed of matrix sand embedded with a small proportion of clay for simulating the heterogeneity. Soil-water characteristic curve and unsaturated hydraulic conductivity curve of the unsaturated soil are expressed by Van Genuchten model. Hydraulic parameters of the matrix sand are considered as random fields. Different autocorrelation lengths (ACLs) of hydraulic parameter of the matrix sand and different proportions of clay are assumed to investigate the influence of spatial variability on the equivalent hydraulic properties of the heterogeneous soil. Four model sizes are used in the numerical experiments to investigate the influence of scale effects and to determine the sizes of representative volume element (RVE) in the numerical simulations. Through a number of Monte Carlo simulations of unsaturated seepage analysis, the means and the coefficients of variations (COVs) of the equivalent hydraulic parameters of the heterogeneous soil are calculated. Simulations show that the ACL and model size has little influence on the means of the equivalent hydraulic parameters, but they have a large influence on the COVs of the equivalent hydraulic parameters. The size of an RVE is mainly affected by the ACL and the proportion of heterogeneity. The influence of spatial variability on the hydraulic parameters of the heterogeneous unsaturated soil can be used as a guidance for geotechnical reliability analysis and design related to unsaturated soils.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.25-34
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• 2018

본 연구에서는 산성토를 대상으로 물리적 특성과 불포화 특성을 조사 및 분석하였다. 부산 일광광산 주변의 산성토를 대상으로 물리적 특성을 조사한 결과 건조단위중량이 $1.246t/m^3$이며, 통일분류법(USCS)상 실트질 모래(SM)에 해당된다. 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 대한 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 그리고 계수예측방법 가운데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (1980) 모델을 적용하여 건조 및 습윤과정에 따른 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)를 산정하였다. 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)는 건조과정의 경우 모관흡수력이 증가함에 따라 지속적으로 감소하지만 습윤과정의 경우 모관흡수력이 낮은 수준에서 상대적으로 작게 감소하고, 수분함입치 직전에 크게 감소함을 알 수 있다. 한편, 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선과 불포화 투수계수함수는 모두 이력현상이 발생되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권1호
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• pp.96-103
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• 2020

The aim of this study is to investigate the effect of five different combinations including: sand 70%, bentonite 30% (S₇₀B₃₀)- sand 80%, bentonite 20% (S₈₀B₂₀)- sand 80%, organophilic 20% (S₈₀M₂₀)- sand 60%, bentonite 20%, organophilic 20% (S₆₀B₃₀M₂₀) and sand 75% - bentonite 15% - organophilic 10% (S₇₅B₁₅M₁₀) on landfill linear structure in order to decrease phenol leaching. Hydraulic conductivity and adsorption behavior of the samples were investigated. The results demonstrated that the lowest hydraulic conductivity coefficient ($1.16{\times}10^{-11}{\frac{m}{s}}$) was obtained for S₇₀B₃₀. Furthermore, adding more than 20% of bentonite had no significant effect on reducing permeability. Moreover, Freundlich isotherm was introduced as the best model explaining adsorption behaviour due to its highest determination coefficient (0.945). The best samples for adsorption capacity of phenol and for both permeability and adsorption are S₈₀M₂₀ and S₆₀B₃₀M₂₀, respectively. Although the presence of bentonite was effective in reducing hydraulic conductivity, organic clay had no considerable impact on reducing permeability. Though, it's an exceptional role in adsorbing organic contaminants including phenol cannot be ignored. To meet all regulatory constraints, the optimal compound is made up of 10.2% of bentonite and 2.8% of organophilic clays with a minimized cost of 13.64 ($/ton).

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.5-12
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• 2002

투수계수는 지반공학의 문제를 해결하는 데 중요한 인자의 하나이다. 그렇지만 현장이나 실험실에서 투수계수를 구하려면 시간과 비용이 많이 든다. 이 논문에서는 입도분포를 반영하는 통계적인 계수를 이용하여 모래의 투수계수를 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 이를 위해 36가지 입도분포의 시료를 통계적인 방법으로 조성하여 투수시험을 한 후 그 결과를 회귀분석하였다. 제안식은 변수로서 체분석시험에서 구한 모래 입경의 기하평균과 기하표준편차 또는 D_{10},D_{50},D_{60} 등과 같은 입도분포계수를 사용한다. 제안된 식의 성능을 검증하기 위해 국내 20개 지역에서 채취한 시료에 대한 투수계수의 예측치와 실측치를 비교한 결과 비교적 잘 맞는 것으로 판명되였다. 또한 제안식의 성능이 Hazen 등 다른 연구자들의 식과 비교되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.485-496
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• 2019

Sealing of leakage in waterfront or water-retaining structures is one of the major issues in geotechnical engineering practices. With demands for biological methods as sustainable ground improvement techniques, bioclogging, defined as the reduction in hydraulic conductivity of soils caused by microbial activities, has been considered as an alternative to the chemical grout techniques for its economic advantages and eco-friendliness of microbial by-products. This study investigated the feasibility of bioaugmentation and biostimulation methods to induce fermentation-based bioclogging effect in coarse sands. In the bioaugmentation experiments, effects of various parameters and conditions, including grain size, pH, and biogenic gas generation, on hydraulic conductivity reduction were examined through a series of column experiments while Leuconostoc mesenteroides, which produce an insoluble biopolymer called dextran, was used as the model bacteria. The column test results demonstrate that the accumulation of bacterial biopolymer can readily reduce the hydraulic conductivity by three-to-four orders of magnitudes or by 99.9-99.99% in well-controlled environments. In the biostimulation experiments, two inoculums of indigenous soil bacteria sampled from waterfront embankments were prepared and their bioclogging efficiency was examined. With one inoculum containing species capable of fermentation and biopolymer production, the hydraulic conductivity reduction by two orders of magnitude was achieved, however, no clogging was found with the other inoculum. This implies that presence of indigenous species capable of biopolymer production and their population, if any, play a key role in causing bioclogging, because of competition with other indigenous bacteria. The presented results provide fundamental insights into the bacterial biopolymer formation mechanism, its effect on soil permeability, and potential of engineering bacterial clogging in subsurface.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.15-24
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• 2016

보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 이를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 S자형의 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 이력현상이 발생되었다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 유효포화도가 낮은 경우 건조과정의 흡입응력은 일정하게 유지되나 습윤과정의 흡입응력은 증가하는 경향을 보인다. 그러나 유효포화도가 큰 경우에는 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되었다. 한편 계수추정방법의 하나인 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 산정한 결과 모관흡수력이 증가함에 따라 불포화 투수계수는 감소하며, 모관흡수력에 따른 불포화 투수계수의 감소 속도는 건조과정이 습윤과정보다 더 크게 발생됨을 알 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권2호
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• pp.187-220
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• 2015

Soil disturbance induced by installation of mandrel driven vertical drains decreases the in situ horizontal hydraulic conductivity of the soil in the vicinity of the drains, decelerating the consolidation rate. According to available literature, several different profiles for the hydraulic conductivity variation with the radial distance from the vertical drain, influencing the excess pore water pressure dissipation rate, have been identified. In addition, it is well known that the visco-plastic properties of the soil also influence the excess pore water pressure dissipation rate and consequently the settlement rate. In this study, a numerical solution adopting an elastic visco-plastic model with nonlinear creep function incorporated in the consolidation equations has been developed to investigate the effects of disturbed zone properties on the time dependent behaviour of soft soil deposits improved with vertical drains and preloading. The employed elastic visco-plastic model is based on the framework of the modified Cam-Clay model capturing soil creep during excess pore water pressure dissipation. Besides, nonlinear variations of creep coefficient with stress and time and permeability variations during the consolidation process are considered. The predicted results have been compared with V$\ddot{a}$sby test fill measurements. According to the results, different variations of the hydraulic conductivity profile in the disturbed zone result in varying excess pore water pressure dissipation rate and consequently varying the effective vertical stresses in the soil profile. Thus, the creep coefficient and the creep strain limit are notably influenced resulting in significant changes in the predicted settlement rate.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.145-156
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• 2005

도심지 지하철 및 산악 터널의 굴착과 관련한 지하수유동 해석 및 환경 영향 평가를 위해 3차원 유한 차분 모형인 MODFLOW가 널리 이용되고 있는 추세이다. 수치해석 결과는 일반적으로 경계조건, 초기조건, 개념 모델 설정 및 수리 물성치 등에 의해 차이가 난다. 따라서 대상 해석 영역의 실제 상황을 반영한 지하수 모델링은 매우 중요하다. 일반적으로 지하수 유동 해석과 관련한 많은 경우, 경계 조건 설정보다는 수리 물성치의 결정에 어려움이 많으며, 이는 제한된 조사나 실험 결과로부터 전체 대상 영역의 매질을 결정하기 때문이다. 본 연구에서는 모의 담금질(SA : Simulated Annealing) 기법을 활용하여 지반 조사 자료, 특히 물리탐사 결과 이미지와 제한된 개소의 수리 전도도 자료를 병합하여 수리 매질들을 실현시켰다. 지구통계학적 등가 매질들을 대상으로 하여 수리 전도도의 불확실성을 고려한 지하수 유동 해석을 수행하였다. 지하수 환경 영향 평가 및 터널 내 유입 지하수 문제에 있어 수리 전도도의 불확실성을 고려함으로써 확률론적 접근이 가능하였다.