• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.43-54
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• 2006

본 논문은 벤더 엘리먼트를 압밀, 토모그래피, 그리고 액상화에 적용하는 방법을 다루었다. 모래와 점토를 이용하여 압밀 시험을 수행하면서 전단파 속도를 측정하여 하중 재하 및 제하 시기를 평가하였다. 전단파 속도는 유효응력의 함수이므로 전단파 속도를 이용하여 하중 재하시기를 결정할 수 있으나, 침하량 기준과 전단파 속도(유효응력) 메카니즘이 다를 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 전단파 속도는 고결화 제어 구간(cemented controlled regime)과 응력 제어 구간(stress controlled regime)으로 구별할 수 있어 응력이력현상을 확인할 수 있다. 벤더 엘리먼트가 설치된 고정된 프레임에서 전단파 토모그래피가 가능하다. 낮은 구속응력상태와 진 삼축 장비 내에서 토모그래피 실험을 수행한 결과 전단파 토모그래피는 평균유효응력과 관련된 전단파 속도 변화의 관측에 사용될 수 있음을 보여 주였다. 한편 액상화와 같은 어떤 현상을 관측하기 위하여 반복 주기가 높은 방식의 전단파 트랜스-일루미네이션(trans-illumination)이 적용되었다. 전단파 속도와 크기의 전개는 액상화 동안 과잉간극수압의 경향과 평행함을 알 수 있었다. 본 논문에서 소개한 적용들은 벤더 엘리먼트가 실내 시험에서 전단파 검측에 상당히 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.109-125
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• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.49-58
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• 2010

흙의 입자 크기에 따른 지반-말뚝 시스템의 동적 거동 차이를 알아보기 위해, 단말뚝 및 군말뚝에 대한 1g 진동대모형 실험을 수행하였다. 지반 조성에 사용된 시료는 주문진 표준사와 호주산 세사이며, 흙의 입자 크기에 따른 영향을 알아보기 위해 다른 실험 조건은 동일하게 하였다. 단말뚝 실험 결과 말뚝의 횡방향 변위는 말뚝 직경의 1%인 탄성 영역 이내로 발생하였다. 단말뚝의 p-y 거동을 살펴보면 동일 변위에서 주문진 표준사 모형 지반의 지반 반력 값이 호주산 세사 모형 지반에서의 지반 반력보다 더 크게 나타났으며, 이는 주문진 표준사 모형 지반에서의 초기 탄성 강성이 더 크게 평가됨을 의미한다. 이러한 입자 크기에 따른 초기 지반 강성 차이는 공진주 실험 및 삼축압축실험을 통해서 확인하였다. 또한 외삽을 통해 단말뚝의 동적 p-y 중추 곡선을 산정한 결과 동적 p-y 중추곡선의 강성이 주문진 표준사 지반에서 호주산세사 지반보다 더 크게 산정되었다. 그러므로 사질토 지반에서 입자크기에 관계없이 동일한 p-y곡선을 적용하여 말뚝의 동적 거동을 예측하는 방법에 오류가 있을 수 있다. 군말뚝 실험에서는 단말뚝 실험과 같은 실험 조건에서 말뚝 직경의 1% 이상의 횡방향 변위가 발생하였으며, 모형 지반 종류와 상관없이 유사한 p-y 거동이 나타났다. 이는 변형율이 큰 비선형 영역에서는 주문진 표준사와 호주산 세사의 강성 차이가 크지 않기 때문이다. 이러한 일련의 단말뚝 및 군말뚝 실험 결과로 볼 때, 군효과를 평가하기 위해 단말뚝의 p-y 곡선에 단순히 p-승수(p-multiplier)를 곱하여 군효과를 고려하는 방법에 오류가 있을 수 있다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.43-52
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• 1984

본문(本文)은 재생성(再生成)한 해성점토(海成粘土)에 대한 점토(粘土)의 시간효과특성(時間効果特性)과 정규압밀(正規壓密)된 점토(粘土)의 시간의존성거동(時間依存性擧動)을 보편적(普遍的)으로 설명(說明)할 수 있는 구성방정식(構成方程式)과 관계(關係)가 있다. 따라서 본문(本文)에서는 T. Adachi와 F. Oka가 제안(提案)한 구성식(構成式)을 채택(採擇)하였으며 이 구성방정식(構成方程式)은 Cam-clay 이론(理論)을 Perzyna외 탄일점소성연속체이론(彈一粘塑性連續體理論)에 적용(適用)하여 수립(樹立)된 것이다. 그리고 이 구성방정식(構成方程式)이 재생성(再生成)한 무안점토(務安粘土)에 대하여 어떻게 적용(適用)될 것인가를 실험적(實驗的)으로 연구(硏究)한 것이다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 결론(結論)의 주요(主要)한 것은 다음과 같다. 1. 등방압밀(等方壓密)과 등방응력완화시험(等方應力緩和試驗)의 결과(結果)로부터 정적(靜的), 동적(動的)인 강복면(降伏面)이 각각 존재(存在)함을 확인(確認)할 수 있었다. 2. 일정변형전단시험(一定變形剪斷試驗)과 응력완화시험(應力緩和試驗)의 결과(結果)로부터 시간효과(時間効果)의 특성(特性) 즉 응력(應力)-변형율(變形率)-시간간(時間間)의 유일(唯一)한 관계(關係)가 존재(存在)함을 알 수 있다. 3. Cam-clay 이론(理論)에 의한 응력경로(應力經路)와 변형율(變形率) 추정(推定)에 있어서 이론치(理論値)와 실험치간(實驗値間)에는 차이(差異)가 있다. 4. Cam-clay 이론(理論)을 Perzyna의 탄일점소성체이론(彈一粘塑性體理論)에 적용(適用)시킨 구성방정식(構成方程式)(6)은 비배수상태(非排水狀態)의 등방응력완화과정중(等方應力緩和過程中) 발생(發生)하는 간극수압(間隙水壓)의 거동(擧動)을 설명(說明)할 수 있다. 그리고, 동일(同一)한 혹은 다른 압밀이력(壓密履歷) 받은 점토(粘土)에 대하여 다른 변형속도(變形速度) 적용(適用)한 비배수(非排水) 3축시험(軸試驗)의 결과(結果)를 예측(豫測)하는데 상당한 적합성(適合性)이 있음을 알았다. 5. 이 구성방정식(構成方程式)에는 8개의 재료상수(材料常數)가 있는데 3축압축시험(軸壓縮試驗)을 통하여 쉽게 얻어진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.65-74
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• 2014

시멘트 혼합토는 도로 및 댐 현장을 비롯하여 최근에는 연약지반 개량공법에도 자주 사용되고 있다. 시멘트 혼합토의 강도는 주로 현장에서 채취한 코어나 실험실에서 양생한 공시체를 이용하여 실내에서 일축압축시험이나 삼축압축시험을 통하여 측정되고 있다. 이와 같이 현장에서 시료를 채취하거나 실내에서 공시체를 양생하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요된다. 하지만 때론 현장에서 빠르고 신속하게 지반의 고결 정도나 강도를 판단할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 고결된 지반의 강도 예측을 위한 기초연구로서 고결모래의 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계를 연구하였다. 낙동강모래에 보통 포틀랜드 시멘트를 4, 8, 12, 16%로 혼합하여 다짐방법으로 직경 5cm, 높이 10cm의 소형 공시체 제작한 다음, 대기 중에서 7, 14, 28일 동안 양생하였다. 또한 최근 자원 재활용을 위해 자주 사용되고 있는 고로슬래그에 알칼리 활성화제인 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 고결토를 제작하였다. 양생이 완료된 고결모래에 먼저 전단파속도시험을 실시한 다음 일축압축시험을 통하여 강도를 측정하였다. 고결모래의 시멘트비와 고로슬래그비가 증가할수록 공시체의 건조밀도가 증가하고 생성된 수화물로 인해 구조가 치밀해져 일축압축강도가 증가하면서 전단파속도 또한 증가하는 경향을 보였다. 고결제를 16% 이하로 혼합한 고결모래의 경우 전단파속도와 일축압축강도의 상관관계는 비선형적으로 증가하는 경향을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.45-53
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• 2015

본 연구에서는 불포화토에 대한 압력판 추출시험을 수행하여 함수특성곡선을 구하고 불포화토의 삼축압축시험을 실시한 후, Geostudio 2007의 SEEP/W 해석 프로그램을 이용하여 부정류 침투해석을 수행하였으며, SLOPE/W 해석프로그램으로 비탈면 안정성을 검토하였다. 그 결과 모관흡수력 증가에 따라 순체적응력과 축차응력이 증가하고 겉보기점착력도 선형적으로 증가함으로 써 전단강도가 증가함을 알 수 있었다. 강우침투해석 결과 높은 음의 간극수압에서는 적은 강우량에도 간극수압의 증가폭이 크게 나타났고, 일정깊이 이하의 심도에서 지하수위의 상승을 제외하면 강우의 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 비탈면의 파괴양상과 동일한 단면으로 파괴면을 일정하게 고정시켜 안정 해석한 결과 실제로 비탈면 파괴 시에 안전율이 1.0 이하로 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1C호
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• pp.39-51
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• 2011

작은 입자 사이에 고립된 상태로 존재하는 굵은 입자는 비록 소량일지라도 흙의 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 이와같이 소량의 굵은 자갈이 포함된 지반의 전단특성을 평가할 경우, 실내시험에 사용되는 자갈의 크기와 공시체의 직경이 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 모래 입자 사이에 흩어져 있는 자갈의 크기와 공시체의 직경을 달리하면서 모래-자갈 혼합토의 전단특성을 연구하였다. 크기가 7, 12, 15, 18, 22mm인 다섯 종류의 자갈을 반복 사용하였으며, 각층 높이의 중간부분에 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 조밀한 공시체를 완성하였다. 층당 들어가는 자갈의 크기에 따라 습윤모래를 5층 또는 10층으로 나누어 다져 직경 5cm(높이 10cm) 및 10cm(높이 20cm)인 공시체를 제작하였다. 자갈의 중량비는 3%로 동일하며 세 종류의 구속압으로 압밀시킨 다음, 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 직경 10cm인 공시체에서 얻은 최대축차응력은 직경 5cm인 공시체의 최대축차응력보다 자갈이 없는 경우 평균 30% 정도 높았으며, 자갈이 포함된 경우 최대 90%까지 증가하였다. 7mm와 12mm 자갈이 들어간 경우, 직경이 10cm인 공시체는 자갈의 크기에 관계없이 모두 자갈이 없는 경우보다 최대축차응력이 증가하였으나, 직경이 5cm인 공시체는 자갈의 크기에 따라 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가하거나(7mm 자갈이 들어간 공시체) 또는 감소하였다(12mm 자갈이 들어간 공시체). 공시체 직경과 자갈의 크기가 비배수 전단거동에 큰 영향을 미쳤으며, 자갈과 공시체 직경의 비 1/5을 기준으로 자갈이 포함된 공시체의 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가 또는 감소하였다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.297-310
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• 2010

본 연구는 태안화력본부 회사장에 비회와 저회가 혼합되어 매립된 혼합회를 건설재료로 활용하기 위한 기초연구로서 대상 혼합회의 물리적 시험 및 역학적 시험을 실시하여 도로성토용 재료 및 구조물 뒤채움용 재료로 활용가능한지 판단하고자 공학적 특성을 검토하였다. 비중, 최대 최소밀도, 액 소성, 입도분석, XRD, 강열감량시험을 통해 물리 화학적 특성을 평가하였고 투수, 다짐, CBR, 삼축압축시험을 실시하여 역학적 특성을 평가하였다. 혼합회의 실험결과 비중은 2.18~2.20, 건조밀도는 $9.38{\sim}13.32\;kN/m^3$, 수정 CBR은 16.5~21%, 투수계수는 $1.32{\times}10^{-4}{\sim}1.89{\times}10^{-4}cm/sec$, 배수마찰각은 $36.43{\sim}41.39^{\circ}$로 나타났다. 물리 역학적 실험결과를 토대로 도로성토용 재료와 구조물 뒤채움용 재료로써의 품질기준과 비교해 본 결과 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 그러나 비회의 함유율이 높은 혼합회는 일부 품질기준을 만족하지 못하므로 도로성토용 재료와 구조물 뒤채움용 재료로 활용하기 위해서는 저회와의 배합을 통한 품질개선이 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2007

본 연구는 지진하중을 받는 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD)의 정상부 변위에 대한 사력재료 주요물성의 민감도를 정량적으로 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 현재 운영 중인 국내 CFRD 형식의 D댐에 대해 2가지 지진파, 각 지진파에 대해 2가지 설계진도, 사력재료에 대해 수행된 대형삼축압축시험 결과로부터 얻어진 물성값을 조합하여 만든 물성값이 다른 해석단면 27개를 작성, 총 108개 해석단면에 대한 동적 수치해석을 수행, 그 결과를 이용한 대역적 민감도분석을 수행하였다. 민감도분석 결과, 지진하중 작용 시 댐 정상부 침하량은 입력지진의 종류와 설계진도 크기에 상관없이 절대적으로 사력재료 전단탄성계수에만 영향을 받았으며 댐 정상부 횡변위의 경우에는, 사력재료 전단탄성계수의 영향이 크나 그 영향의 정도는 침하량에 미치는 정도에 비해 상대적으로 작으며, 침하량과는 달리 지진파의 종류와 크기에 따라 차이를 보였다. 본 연구결과에 한해 사력재료의 마찰각은 지진하중에 의한 CFRD 정상부 변위에는 전혀 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.27-35
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• 2004

지금까지 콘크리트에 대한 피로실험과 연구는 대부분 압축응력, 휨응력을 받는 경우에 대하여 연구를 진행하였으나 실제 교량이나 도로 포장콘크리트 구조물은 이축응력상태의 조합응력을 받게 된다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 콘크리트 구조체가 받게 되는 이축응력 상태를 이상적으로 재현할 수 있는 쪼갬인장 피로실험방법을 제안하고 적용성을 평가 하고자 하였다. 실험은 ${\phi}15{\times}30cm$를 사용한 KS 규정을 응용하여 ${\phi}15{\times}7.5cm$의 시편을 제작하고, 쪼갬인장 피로실험에 적용하기 위한 타당성 검증을 수행하였으며, 이상적 탄성재료인 강재와 고체의 비교를 위하여 모르타르 시편을 제작하여 검증실험을 수행하였다. 또한, 이론적 고찰과 유한요소 해석을 수행하여 이론치와 해석치의 비교 고찰하였으며 정적 강도측정 및 게이지 부착실험을 수행하여 타당성을 입증하고자 하였다. 실험결과, FEA결과, 수평응력과 압축응력의 비는 3.1로 나타나 이론치 3.0과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 수평응력은 시편의 길이가 30cm일 경우 이론상 3MPa이지만, 본 연구에서는 시편의 길이가 30cm와 5cm일 때 각각 2.98MPa와 2.96MPa로 나타났다. 쪼갬인장 피로실험방법은 유한요소 해석, 정적 강도측정 및 게이지 부착실험모두에서 충분한 타당성을 나타내었으며, 이 방법은 실제 응력 모사, 실험의 간편성, 현장 시편 이용 가능성 등 많은 장점을 가지고 있는 것으로 판단되어 향후 교량이나 도로포장 구조물에 사용되는 콘크리트의 피로거동을 모사하는데 적합한 실험방법으로 사료된다.