• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.61-71
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• 2006

본 논문에서는 유효응력모델을 이용하여 포화된 사면의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 수치해석에는 저자가 개발한 연성 유효응력모델인 UBSSAND모델을 이용하였으며, 이 모델은 초기전단응력이 수평면에 작용하는 경우와 작용하지 않는 경우를 포함한 반복 직접단순전단시험 자료를 이용하여 검증하였다. 검증된 모델은 느슨한 Fraser River 모래로 성형된 사면을 가진 원심모형모델의 동적거동을 예측하였다. 예측된 과잉간극수압, 가속도 및 변위를 계측치와 서로 비교하였으며, 예측치와 계측치는 비교적 서로 잘 일치하였다. 전단응력도의 응력전환형태는 초기전단응력과 반복전단응력의 크기에 따라 달라지며, 이는 지진시 포화된 사면의 안정해석에 아주 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 전단응력도의 응력전환이 발생하지 않을 경우에 사면근처의 모래는 낮은 유효응력 구속압과 그에 따른 팽창성으로(부의 과잉간극수압발생) 유효응력이 증가하여, 동적하중 하의 사면의 변위를 저지하였다. 이와 같은 유효응력모델은 액상화를 고려한 지반구조물의 내진해석에 유용하게 사용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.221-230
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• 2008

캐나다 서부 밴쿠버 지역의 Fraser강 바닥의 사질토 지반에 위치한 George Massey 침매터널이 지진 시에 어떻게 거동하는 지를 연구하였다. 지진으로 발생하는 간극수압을 계산할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델을 이용하여 지진하중으로 인한 지반의 변위와 침매터널의 거동을 예측하였으며, 이를 미국 Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)에서 실시한 원심모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 해석한 George Massey 침매터널의 원심모형실험은 2개의 모델로 구성되었으며, Model 1은 기본 모델로서 원상태 지반을, Model 2는 다짐공법으로 지반개량을 실시한 지반을 모델링하였다. 원심모형실험 Model 1에서 설계지진으로 인한 주변 지반의 액상화로 모형터널의 변위가 크게 발생하였다. Model 2에서 다짐공법으로 터널 주변 지반을 개량하였을 때 모형터널의 수직 및 수평 변위는 Model 1보다 50% 정도 감소하였다. UBCSAND모델은 원심모형실험에서 계측된 과잉간극수압, 가속도, 변위를 비교적 잘 예측할 수 있었다. 이와 같이 검증된 수치해석방법은 유사한 지반에 설치된 침매터널의 지진 시 변위와 거동을 예측할 수 있으며, 액상화에 대한 지반개량공법과 개량범위를 체적화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.51-58
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• 2008

The George Massey immersed tunnel passes the Fraser River near Vancouver, Western Canada. In this paper, dynamic analysis of the tunnel on sandy soils was performed using an effective stress constitutive model called UBCSAND. This model is able to calculate pore pressure rise and resulting tunnel deformation due to cyclic loading. Centrifuge tests conducted at RPI are used to verify the model performance. Centrifuge tests consist of 3 models: Model 1 is designed for an original ground condition, Model 2 for a ground improvement by compaction method, Model 3 for a ground improvement by gravel drainage. The results of centrifuge Model 1 are presented and compared with predictions of UBCSAND model. This model well captured the results of centrifuge test and therefore can be used to predict dynamic behavior of similar tunnels or underground structures on sandy soils.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.27-35
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• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권1호
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• pp.25-33
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• 2020

In metropolitan areas, the quantity and density of the underground structure increase rapidly in recent years. Even though most damage incidents of the underground structure were minor, there were still few incidents causing a great loss in lives and economy. Therefore, the safety evaluation of the underground structure becomes an important issue in the disaster prevention plan. Liquefaction induced uplift is one important factor damaging the underground structure. In order to perform a preliminary evaluation on the safety of the underground structure, simplified prediction equations were introduced to provide a first order estimation of the liquefaction induced uplift. From previous studies, the input motion is a major factor affecting the magnitude of the uplift. However, effects of the input motion were not studied and included in these equations in an appropriate and rational manner. In this article, a numerical simulation approach (FLAC program with UBCSAND model) is adopted to study effects of the input motion on the uplift. Numerical results show that the uplift and the Arias Intensity (Ia) are closely related. A simple modification procedure to include the input motion effects in the Sasaki and Tamura prediction equation is proposed in this article for engineering practices.