• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.69-78
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• 2022

지오튜브 공법은 해안지역 해안선 침식방지와 준설토 매립 호안사면의 뒤채움 필터석 대체용으로도 널리 활용되고 있다. 본 연구는 지오텍스타일에 의해 보강되어 제작된 공시체를 현장 상태를 고려하여 등방 구속압력 10kPa, 50kPa, 100kPa 이하로 최소화하여 연직응력 재하 시 변형 거동을 파악하였다. 시험결과 공시체의 연직 변형율 7%까지는 구속압(≤100kPa)에 관계없이 지오텍스타일 조직의 이완에 따른 인장력이 발휘되는 초기 Strain Hardening 영향으로 응력-변위 거동은 동일하였다. 변형율 7%이상부터는 구속압력이 작은 공시체는 재하 시 변형이 커서 보강 지오텍스타일의 인장 저항력을 증가시키므로 Strain Hardening에 의해 파괴 시 축차응력은 상대적으로 증가하였다. 파괴 후는 급격하게 Strain Softening에 의해 취성파괴형태를 나타내면서 저하되었다. 이는 일반적인 삼축압축시험에서 셀 압이 증가되면서 전단응력도 크게 증가되는 현상과 다르다. 지오텍스타일 등방구속시험에서는 지오텍스타일의 인장변위가 일차적으로 영향을 받기 때문에 탄성계수를 급격하게 증가시키는 탄성 거동을 나타내고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권3호
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• pp.191-205
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• 2020

Soil shear strength parameters play a remarkable role in designing geotechnical structures such as retaining wall and dam. This study puts an effort to propose two accurate and practical predictive models of soil shear strength parameters via hybrid artificial neural network (ANN)-based models namely genetic algorithm (GA)-ANN and particle swarm optimization (PSO)-ANN. To reach the aim of this study, a series of consolidated undrained Triaxial tests were conducted to survey inherent strength increase due to addition of polypropylene fibers to sandy soil. Fiber material with different lengths and percentages were considered to be mixed with sandy soil to evaluate cohesion (as one of shear strength parameter) values. The obtained results from laboratory tests showed that fiber percentage, fiber length, deviator stress and pore water pressure have a significant impact on cohesion values and due to that, these parameters were selected as model inputs. Many GA-ANN and PSO-ANN models were constructed based on the most effective parameters of these models. Based on the simulation results and the computed indices' values, it is observed that the developed GA-ANN model with training and testing coefficient of determination values of 0.957 and 0.950, respectively, performs better than the proposed PSO-ANN model giving coefficient of determination values of 0.938 and 0.943 for training and testing sets, respectively. Therefore, GA-ANN can provide a new applicable model to effectively predict cohesion of fiber-reinforced sandy soil.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권5호
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• pp.397-414
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• 2020

In this paper, practical predictive models for soil shear strength parameters are proposed. As cohesion and internal friction angle are of essential shear strength parameters in any geotechnical studies, we try to predict them via artificial neural network (ANN) and neuro-imperialism approaches. The proposed models was based on the result of a series of consolidated undrained triaxial tests were conducted on reinforced sandy soil. The experimental program surveys the increase in internal friction angle of sandy soil due to addition of polypropylene fibers with different lengths and percentages. According to the result of the experimental study, the most important parameters impact on internal friction angle i.e., fiber percentage, fiber length, deviator stress, and pore water pressure were selected as predictive model inputs. The inputs were used to construct several ANN and neuro-imperialism models and a series of statistical indices were calculated to evaluate the prediction accuracy of the developed models. Both simulation results and the values of computed indices confirm that the newly-proposed neuro-imperialism model performs noticeably better comparing to the proposed ANN model. While neuro-imperialism model has training and test error values of 0.068 and 0.094, respectively, ANN model give error values of 0.083 for training sets and 0.26 for testing sets. Therefore, the neuro-imperialism can provide a new applicable model to effectively predict the internal friction angle of fiber-reinforced sandy soil.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권4호
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• pp.427-437
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• 2019

Waste materials are being produced in huge quantities globally, and the usual practice is to dump them into legal or illegal landfills. Recycled tiles (RT) are being used in soil stabilisation which is considered as sustainable solution to reduce the amount of waste and solve the geotechnical problems. Although the stabilisation of soil using RT improved the soil properties, it could not achieve the standard values required for construction. Thus, this study uses 20% RT together with low cement content (2%) to stabilise soft soil. Series of consolidated undrained triaxial compression tests were conducted on untreated and RT-cement treated samples. Each test was performed at 7, 14, and 28 days curing period and 50, 100, and 200 kPa confining pressures. The results revealed an improvement in the undrained shear strength parameters (cohesion and internal frication angle) of treated specimens compared to the untreated ones. The cohesion and friction angle of the treated samples were increased with the increase in curing time and confining pressure. The peak deviator stress of treated samples increases with the increment of either the effective confining pressures or the curing period. Microstructural and chemical tests were performed on both untreated and RT-cement treated samples, which included field emission scanning electron microscopic (FESEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). The results indicated the formation of cementation compounds such as calcium aluminium hydrate (C-A-H) within the treated samples. Consequently, the newly formed compounds were responsible for the improvement observed in the results of the triaxial tests. This research promotes the utilisation of RT to reduce the amount of cement used in soil stabilisation for cleaner planet and sustainable environment.

• Computers and Concrete
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• 제31권5호
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• pp.395-403
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• 2023

The paper investigates the effect of two parameters - sand content (SC) and grain migration during shearing - on the mechanical properties of gravel-sand mixtures. Consolidated undrained (CU) triaxial tests were carried out on eight series of mixtures containing gravel (1<d<16 mm) and sand (0.1<d<1 mm). The prepared mixtures have sand contents of 0, 10, 15, 20, 40, 54, 94 and 100%, and a relative density of 60%. The transition sand content (TSC) is experimentally defined and marks the transition from gravel-driven to sand-driven behavior. For SC<TSC, the dry density of the mixture increases with SC. This induces an increase in undrained peak strength and dilative trend. The slope and position of the critical state line (CSL) are also deeply dependent on SC. At SC=TSC, the mixtures exhibit the largest dry density and yield the highest undrained peak strength and the largest dilative trend. During shearing, large internal migration of grains was observed at the TSC, causing heterogeneity in the sample. Analysis of the CSL deduced from the final points of the triaxial tests shows that, at the TSC, failure appears to correspond to the behavior of the coarsest fraction of the soil. This fraction is located in the upper part of the sample, where the sand particles had been eliminated by suffusion. On the other hand, in the more stable materials, the CSL is consistent with the bulk grain size distribution of the soil.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.809-817
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• 2008

최근 사용되고 있은 구조물의 보강 방법 중 내력 및 사용성 향상효과가 타 공법에 비해 월등한 외부 긴장공법이 많이 사용되고 있다. 그러나 외부 긴장재로 보강된 구조물에 대하여 반복하중에 의한 피로 성능에 대한 평가가 부족하고 이에 대한 연구도 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 FRP 긴장재로 외부 보강된 철근콘크리트 보의 반복하중에 따른 피로거동 특성을 분석함으로써 외부 긴장공법의 안전성 및 타당성을 평가하고자 하였다. 본 실험연구에서는 비교 변수로 외부 긴장재의 종류(FRP 긴장재, Steel 긴장재)와 하중범위를 채택하여 실험을 실시하였다. 하중은 FRP 보강 시험체의 항복강도를 기준으로 최소하중을 50%로 삼고 최대하중을 70~85%로 변경하여 4점 재하방식으로 sine파를 이용하여 3Hz의 주기로 실험을 실시하였다. FRP 긴장재로 외부 보강된 철근콘크리트 보에 대한 피로 실험연구 결과로부터 FRP 외부 긴장 공법은 FRP 긴장재, deviator에서의 절곡부, 정착장치 등에서 피로에 대한 충분한 안전성이 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.93-101
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• 2020

흙의 비선형적 거동특성을 예측하기 위해 비교적 간편하고 예측의 정도가 높은 것으로 평가되는 탄·소성 쌍곡선모델을 선정하였다. 모델의 특성을 알아보기 위해 구성모델에 관련된 함수를 정식화하여 토질매개변수 결정 및 거동해석 프로그램을 개발하였다. 상대밀도 변화에 따른 백마강모래의 배수삼축압축시험 결과로부터 각각의 토질매개변수를 결정하였고 상대밀도에 따른 토질매개변수의 변화 특성을 분석하였으며 각각의 조건에서 결정된 토질매개변수를 이용하여 응력-변형률 거동을 예측하였다. 그 결과 축변형률에 대한 축차응력은 각각의 상대밀도에서 측정치와 예측치가 양호하게 일치하는 것을 확인하였고 축변형률에 대한 체적변형률의 관계에서 상대밀도가 작은 경우는 측정치와 예측치가 일치하는 경향을 보이나 상대밀도가 큰 경우에는 구성모델의 한계로 인해 체적변형률의 예측치가 측정치보다 다소 작게 나타나는 것을 확인 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.47-56
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• 2013

포화토의 개념과 원리로는 실제 지반에서 발생하는 현상과 거동이 제대로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 있다. 불포화토는 부간극수압의 영향으로 겉보기점착력을 보임과 동시에 물의 흐름에 있어서 간극 속에 공기의 함입으로 투수성이 저하하는 등 포화토와는 다른 거동특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서 흙 속의 수분 함량에 따른 공학적 특성을 규명하는 것은 지반강도의 산정, 구조물의 안정성 등을 판단하는데 있어서 중요한 자료를 제공하므로 많은 연구와 노력이 필요하다. 특히, 하천복원 프로젝트인 "4대강 살리기"중 한 곳인 낙동강유역에는 모래 지반이 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있으며, 중소규모의 댐, 홍수조절지, 하천변 저류지 및 저수지 재개발 등 많은 토목구조물이 건설되고 있다. 본 연구에서는 낙동강유역 내 불포화상태에 있는 지반구조물의 설계 시공 및 안정성 검토에 기초적 자료를 제공하고자 낙동강 중하류 실트질 모래를 대상으로 불포화 삼축압축시험을 실시하였다. 시험 결과 최대축차응력은 구속압과 흡인력이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 또한 점착력은 흡인력의 증가에 따라 비선형적으로 증가하였으나, 내부마찰각은 크게 변하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.5-14
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• 2010

본 연구에서는 지반의 응력상태와 동하중을 실제 지반 및 지진하중과 가장 가깝게 모사하기 위하여 여러 압밀 응력비(K) 조건으로 시료를 구속시킨 후 실지진 하중을 이용해 진동삼축시험을 수행하였다. 시험시 시료는 액상화가 발생 가능한 상대밀도 50%의 주문진 표준사를 사용하였다. 시험은 K를 0.5~1.0까지 변화 시키며 구속된 시료에 Ofunato 지진파와 Hachinohe 지진파를 사용하여 축하중을 변화 시키며 진동삼축시험을 수행하여 과잉간극수압비의 발현 정도에 따라 액상화 저항강도를 판단하였다. 연구 결과 K값이 클수록 과잉간극수압비의 발현이 크게 되었고, 다른 조건이 같을 때 등방구속된 시료에서 과잉간극수압비의 발현이 가장 잘되었다. 즉, 등방 구속된 시료가 이방 구속된 시료보다 동일 조건에서 액상화 저항강도가 더 크다는 사실에 반하는 것을 알 수 있었다. 시험 결과 값을 이용하여 K에 따른 최대과잉간극수압비를 유도할 수 있었고, 그것을 유효구속압과 축차 하중을 이용하여 선형으로 정규화 하였으며, 등방 구속된 시료의 액상화 저항강도로부터 이방 구속된 시료의 액상화 저항강도를 구할 수 있는 보정계수를 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.515-527
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• 2014

본 연구에서는 국내 모래의 공학적 특성을 파악하기 위하여 표준사, 욕지사, 낙동강사를 이용하여 구속압 조건, $K_0$ 조건, 과압밀 조건, 상대밀도 조건을 다르게하여 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험 결과, 변형률 ${\epsilon}_1$에 따른 축차응력 $\acute{q}$의 변화는 구속압 ${\sigma}_3$와 상대밀도 $D_r$이 클수록 크게 변화하였으나, $K_0$ 조건과 과압밀 조건변화와 크게 상관이 없었다. 모래의 최대 내부마찰각(${\phi}_{max}$)은 구속압이 클수록 입자간의 접촉력이 크게 되어 작아지는 경향을 나타내었고, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에 따라서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 감소함에 따라 내부마찰각도 작아지는 경향을 나타내었다. 체적변형률(${\epsilon}_u$)은 구속압이 클수록 입자의 파쇄성과 입자간의 재배열에 의해 체적 팽창이 작게 나타났으며, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에서는 조건에 상관없이 거의 같은 거동을 보였고, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 커질수록 초기에는 압축되다가 축변형률(${\epsilon}_1$)이 증가할수록 팽창하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 변형률 변화에 따른 탄성계수 $E_{sec}$는 변형률이 커질수록 차츰 수렴하는 경향을 나타내었고, 축차응력($\acute{q}$)-변형률(${\epsilon}_1$) 관계에서 초기할선 탄성계수($E_{ini}$)>할선 탄성계수($E_{sec}$)>접선 탄성계수($E_{tan}$) 순으로 탄성계수의 크기가 산정되었으며, 구속압 및 상대밀도가 증가함에 따라 탄성계수가 증가하는 경향을 보였고, $K_0$ 및 과압밀에 따라서는 거의 비슷한 탄성계수를 나타내었다. 접선 탄성계수에 의한 정규화에 대해서는 다양한 증가비로 증가하는 경향을 보였다. 한계상태선의 기울기 M은 구속압이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, $K_0$ 및 구속압, 상대밀도에 따라서는 동일선상에 표현되며, 상대밀도가 증가할수록 한계상태선의 기울기 M도 증가하는 경향을 보였다.