• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.529-545
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• 2023

The coupled soil-pile-structure seismic response is recently in the spotlight of researchers because of its extensive applications in the different fields of engineering such as bridges, offshore platforms, wind turbines, and buildings. In this paper, a simple analytical model is developed to evaluate the dynamic performance of seismically isolated bridges considering triple interactions of soil, piles, and bridges simultaneously. Novel expressions are proposed to present the dynamic behavior of pile groups in inhomogeneous soils with various shear modulus along with depth. Both cohesive and cohesionless soil deposits can be simulated by this analytical model with a generalized function of varied shear modulus along the soil depth belonging to an inhomogeneous stratum. The methodology is discussed in detail and validated by rigorous dynamic solution of 3D continuum modeling, and time history analysis of centrifuge tests. The proposed analytical model accuracy is guaranteed by the acceptable agreement between the experimental/numerical and analytical results. A comparison of the proposed linear model results with nonlinear centrifuge tests showed that during moderate (frequent) earthquakes the relative differences in responses of the superstructure and the pile cap can be ignored. However, during strong excitations, the response calculated in the linear time history analysis is always lower than the real conditions with the nonlinear behavior of the soil-pile-bridge system. The current simple and efficient method provides the accuracy and the least computational costs in comparison to the full three-dimensional analyses.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제10권4호
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• pp.299-312
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• 2000

The response of an embedded body to dynamic loads is greatly influenced by the reactions of the soil to the motion of the body. The properties of the soil surrounding embedded bodies (e.g., piles) may be different than those of the far-field for a variety of reasons. It may be weakened or strengthened according to the method of installation of piles, or altered due to applying one of the soil strengthening technique (e.g., electrokinetic treatment of soil, El Naggar et al. 1998). In all these cases, the shear strength of the soils and its shear modulus vary gradually in the radial direction, resulting in a radially inhomogeneous soil layer. This paper describes an analysis to compute vertical and torsional dynamic soil reactions of a radially inhomogeneous soil layer with a circular hole. These soil reactions could then be used to model the soil resistance in the analysis of the pile vibration under dynamic loads. The soil layer is considered to have a piecewise, radial variation for the complex shear modulus. The model is developed for soil layers improved using the electrokinetic technique but can be used for other situations where the soil properties vary gradually in the radial direction (strengthened or weakened). The soil reactions (impedance functions) are evaluated over a wide range of parameters and compared with those obtained from other solutions. A parametric study was performed to examine the effect of different soil improvement parameters on vertical and torsional impedance functions of the soil. The effect of the increase in the shear modulus and the width of the improved zone is investigated.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.95-101
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• 2015

This paper presents experimental results about characteristics of soil discharge as a function of moisture content when the $1.2/50{\mu}s$ lightning impulse voltage is applied. The laboratory experiments, for this study, were carried out based on factors affecting the transient behavior in soils. The electrical breakdown in soils was measured over a 0-6% range of moisture content for sands and a 0-4% range of moisture content for gravels. Needle-plane electrode systems was used As a result, the conduction current prior to ionization growth in dry soil is a little, but it in wet soil is increased with the applied voltage because the wet soil particles act as conductors. The soil impedance curves show an abrupt reduction just after breakdown. The general tendency measured in different soils is that the higher the water content, the lower the breakdown voltage and the shorter the time-lag to breakdown.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.199-210
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• 2003

흙이 변형하는 동안 전단지역 내에서 변형국지화가 자주 관찰된다. 사실상, 그 현상은 예외적이라기보다는 전형적으로 보인다. 개념적으로, 행해진 일의 증가가 음인 경우 변형국지화가 쉽게 발생한다. 이러한 현상을 검증하기 위해서, 본 연구에서는 배수상태의 조밀한 흙, 비배수상태의 느슨한 흙, 비배수전단하의 조밀한 흙에서의 공동화, 비균질한 흙, 판상형의 입자로 된 흙에서의 입자배열, 입자 깨짐을 가지는 흙, 그리고 낮은 함수비나 약한 시멘트결합이 된 흙 등 다양한 흙과 다양한 조건에 대하여 조사를 수행하였다. 이러한 경우들의 각각을 독립적으로 시험할 수 있도록 시료를 제작하였고 실험절차를 구상하였다. 실험결과에 의하면, 최고점후 변형연화거동을 가지는 흙은 변형국지화, 전단대형성, 그리고 점진적 파괴가 되기 쉽다. 응력상태, 흙밀도, 흙입자의 고유적인 역학적$.$지형학적인 특성, 저함수비, 그리고 비균질성이 변형국지화를 일으키는데 공헌을 하였다. 국지화가 가능한 모든 경우들을 고려해 볼 때, 실내시험으로부터 한계상태정수를 결정하는 최선의 방법은 배수전단하의 느슨하고 균일한 포화시료를 사용하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.13-24
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• 1997

화강풍화토는 국내 지반의 2/3이상을 차지할 정도로 광범위하게 분포하며 도로, 지하철, 사면조성, 건물의 기초설치 등 여러 건설현장에서 빈번히 접할 수 있다. 화강풍화토의 입자구조는 풍화정도와 모암의 구성광물에 의해 영향을 받고 특히 보통의 구속 암에서도 입자 파쇄가 발생하며 비교란 지반의 특성과 다짐토 지반의 특성이 큰 차이가 있다. 본 연구에서는 현장에서 직접 삼축시험용 비교란 화강풍화토시료를 채취할 수 있는 시료채취기를 개발하였고 이를 이용하여 채취한 비교란 시료와 정적으로 다져진 시료에 대하여 공진주/비틂 전단시험과 삼축압축시험을 수행하였다. 시험결과로부터 미소한 변형률에서의 거동특성과 비교란 및 다짐 화강풍화토의 강도특성을 검토하였다. 대상으로 한 지반의 경우 1% 이내의 미소한 변형률 영역에서는 다짐시료와 비교란시료의 탄성계수가 거의 일치하였으며 강도의 뚜렷한 차이 또한 발견할 수 없었다. 비교란화강풍화토의 경우는 시료의 불균일성 등으로 인하여 파괴시의 변형률이 매우 넘게 분포하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.99-104
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• 2009

본 연구에서는 천부 토양층의 2차원 불균질 S파 단면을 결정하기 위해 천부 굴절법 탐사로부터 얻은 SH파 자료에 대한 파형역산 기법을 제안한다. 2차원 매질에서 SH파의 전파를 모사하기 위해 2.5차원 파동 방정식을 사용한다. 합성탄성파를 계산하기 위해 공간축으로 4차, 시간축으로 2차 근사한 staggered grid 유한차분법을 사용하여 파동 방정식을 푼다. 계산된 파형과 측정 파형의 잔여오차로 정의되는 목적함수를 하이브리드 발견적 탐색기법에 의해 최소화한다. 2차원 지하구조 모형은 각기 다른 심도 경계면을 갖는 블록과 블록 내부의 S파 속도에 의해 매개화한다. 수치실험은 암영층파 불규칙한 경계를 갖는 모델에 대해 백색잡음을 추가한 합성 SH파 자료를 이용하여 수행하였다. 지표 굴절법 자료로부터 암영층을 포함한 구조를 적절한 계산시간 내에 영상화할 수 있었다