• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.31-40
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• 2017

본 연구에서는 하천제방이 홍수 때를 대비한 임시적인 기능이 크나 영구구조물이라는 기능적 특성과 길이가 매우 길다는 구조적 특성을 감안하여, 제방의 지진취약도를 간편하게 평가할 수 있는 방안을 검토하였다. 제방의 지진 시 주된 파괴모드가 제체 및 기초지반의 과잉간극수압 증가로 야기되는 지반의 강도감소 및 액상화로 인한 제체 침하인 점에 착안하여, 2차원 형태의 제방단면을 1차원으로 간주하고 액상화 가능 지수를 산정한 후, 그 결과를 지진 시 하천제방의 취약도와 연관시키는 방안을 검토하였다. 지진으로 야기된 제방 정상부의 변위와 제방의 지진취약도와의 관계를 기존 연구결과로부터 획득하였고, 2차원 동적 유효응력해석을 수행하여 산정한 제방 정상부 변위와 1차원 지진응답해석 결과를 기초로 산정한 액상화 가능 지수와의 상관관계를 검토하였다. 이러한 상관관계와 연계하여, 궁극적으로 액상화 가능 지수와 제방 지진취약도와의 연관성을 검토한 결과, 액상화 가능 지수를 이용한 국내 하천제방의 지진취약도를 평가하는 방법이 적용성이 있는 것으로 판단되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.57-67
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• 2003

Response analysis of buried pipeline subjected to permanent ground deformation(PGD) due to liquefaction is mainly executed by use of numerical analysis or semi-analytical relationship, When applying these methods, so called interfacial pipelineㆍsoil interaction force plays an dominant part. Currently used interaction force is mode up of indispensable mechanical and physical components for the response analysis of buried pipeline. However, it has somewhat limited applicability to the liquefied region since it is based on the experimental results for the non-liquefied region. Therefore, in this study, improved type of pipelineㆍsoil interaction force is proposed based on the existing interaction force and experimental research accomplishments. Above all, proposed interaction force includes various patterns of PGD or spatial distributions of interaction force caused by the decrease of soil stiffness. Through the comparison of numerical results using the proposed and the existing interaction force, relative influences of interaction force on the response of pipeline are evaluated and noticeable considerations in the application of semi-analytical relationship are discussed. Moreover, analyses due to the change of pipe thickness and burial depth are performed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.149-161
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• 2022

본 연구의 목적은 철도제방의 액상화 피해와 관련된 연구결과로부터 철도제방의 액상화에 따른 피해도 평가지표를 선정하고, 동적수치해석으로부터 선정된 지표와 제방 마루침하량과의 상관관계를 확인하고, 이러한 상관관계를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도 평가기법을 개발하는 것이다. 액상화로 인한 철도제방의 피해사례 및 피해유형을 분석하고, 다른 구조물의 액상화 피해평가법을 참고하여, 제방높이(H), 비액상화층두께(H₁), 액상화가능지수(LPI)를 철도제방의 액상화 피해도 평가지표로 선정하였다. 본 연구에서 철도제방에 대한 동적유효응력해석을 위한 기초지반의 액상화 구성모델은 PM4-Sand model을 적용하였다. 해당 구성모델은 철도제방에 대하여 수행된 기존의 동적원심모형실험 결과와의 비교로부터 모델의 실효성이 우선 검증되었다. 국내 호남고속철도 제방 549개소 기초지반 자료 중 액상화 발생이 가능한 9개 부지를 선정하고, 선정 부지 철도제방 단면에 대해 2가지 크기 수준의 2가지 지진파, 즉, 총 4개의 지진파를 입력하중으로 하는 동적수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 선정된 평가지표들과 제방 마루침하량과의 상관성을 확인하였고, 이러한 상관성을 이용하여 작성한 도표를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도를 간편하게 평가할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.8-9
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• 2011

On 4 September 2010 an earthquake of magnitude 7.1 on the Richter scale occurred on the Canterbury Plains in the South Island of New Zealand. The Canterbury Plains are an area of extensive groundwater and spring fed surface water systems. Since the September earthquake there have been several thousand aftershocks (Fig. 1), the largest being a 6.3 magnitude quake which occurred close to the centre of Christchurch on 22February 2011. This second quake caused extensive damage to the city of Christchurch including the deaths of 189 people. Both of these quakes had marked hydrological impacts. Water is a vital natural resource for Canterburywith groundwater being extracted for potable supply and both ground and surface water being used extensively for agricultural and horticultural irrigation.The groundwater is of very high quality so that the city of Christchurch (population approx. 400,000) supplies untreated artesian water to the majority of households and businesses. Both earthquakes caused immediate hydrological effects, the most dramatic of which was the liquefaction of sediments and the release of shallow groundwater containing a fine grey silt-sand material. The liquefaction that occurred fitted within the empirical relationship between distance from epicentre and magnitude of quake described by Montgomery et al. (2003). . It appears that liquefaction resulted in development of discontinuities in confining layers. In some cases these appear to have been maintained by artesian pressure and continuing flow, and the springs are continuing to flow even now. In spring-fed streams there was an increase in flow that lasted for several days and in some cases flows remained high for several months afterwards although this could be linked to a very wet winter prior to the September earthquake. Analysis of the slope of baseflow recession for a spring-fed stream before and after the September earthquake shows no change, indicating no substantial change in the aquifer structure that feeds this stream.A complicating factor for consideration of river flows was that in some places the liquefaction of shallow sediments led to lateral spreading of river banks. The lateral spread lessened the channel cross section so water levels rose although the flow might not have risen accordingly. Groundwater level peaks moved both up and down, depending on the location of wells. Groundwater level changes for the two earthquakes were strongly related to the proximity to the epicentre. The February 2011 earthquake resulted in significantly larger groundwater level changes in eastern Christchurch than occurred in September 2010. In a well of similar distance from both epicentres the two events resulted in a similar sized increase in water level but the slightly slower rate of increase and the markedly slower recession recorded in the February event suggests that the well may have been partially blocked by sediment flowing into the well at depth. The effects of the February earthquake were more localised and in the area to the west of Christchurch it was the earlier earthquake that had greater impact. Many of the recorded responses have been compromised, or complicated, by damage or clogging and further inspections will need to be carried out to allow a more definitive interpretation. Nevertheless, it is reasonable to provisionally conclude that there is no clear evidence of significant change in aquifer pressures or properties. The different response of groundwater to earthquakes across the Canterbury Plains is the subject of a new research project about to start that uses the information to improve groundwater characterisation for the region. Montgomery D.R., Greenberg H.M., Smith D.T. (2003) Stream flow response to the Nisqually earthquake. Earth & Planetary Science Letters 209 19-28.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.5-11
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• 2020

최근 포항 및 주변 지역에서 지진 발생에 따른 액상화 현상 관측으로 인해 액상화 발생 가능성을 예측하는 연구의 중요성이 대두되고 있다. 액상화 발생 가능성은 지반정보를 활용하여 평가할 수 있는데 평가에 활용되는 전단저항강도비(CRR)값은 두 가지 지반정보인 SPT-N값과 V_s값을 활용하여 결정할 수 있다. 이 두 가지 지반정보를 활용하여 평가한 액상화 발생 가능성의 정확도를 비교하는 연구가 수행된 바 있으며 해당 연구에서는 SPT-N값을 활용한 결과가 V_s값을 활용한 결과보다 정확하다는 결론을 지었다. 또한 V_s값을 활용한 결과의 정확도가 낮은 이유는 V_s값이 액상화에 취약한 심도를 고려하지 않고 일률적으로 12m 심도에서 측정되었기 때문인 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 일률적으로 12m 지점에서 측정된 지반정보의 타당성을 확인하고자 액상화에 취약한 심도에서 측정된 SPT-N값을 V_s값으로 환산하는 총 10가지의 경험식을 활용하여 환산된 V_s값을 통해 액상화 발생 가능성을 평가하고 실제 액상화 발생 결과와 비교하여 정확도를 확인하는 작업을 수행하였다. 그 결과 액상화에 취약한 심도를 고려한 10가지 경우 중 7가지 경우에 대하여 고려하지 않은 결과에 비해 정확도가 높게 나타났다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.165-173
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• 2003

In this study, the applicability of currently used pipeline.soil interaction force and previously proposed analytical relationship for the response analysis of buried pipeline subjected to transverse permanent ground deformation (PGD) due to liquefaction is evaluated. Based on meaningful contemplation, the improvement of interaction force and proposition of analytical relationship is made. Improved interaction force includes various patterns of PGD or spatial distributions of interaction force caused by the decrease of soil stiffness, and proposed relationship based on improved formula is applicable without regard to the width of PGD. Through the comparison of numerical results by use of commercial FEM program, the rational applicability of proposed relationship is objectively confirmed.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제3권1호
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• pp.1-14
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• 2017

The safety analysis of an earthquake is carried out during the operation of a subsea pipeline and an onshore pipeline. Several cases are proposed for consideration. In the case of a buried pipeline, permanent ground deformation by the earthquake and an increase of internal pressure by the acceleration of the earthquake should be considered. In the case of a subsea pipeline, a bending moment is caused by liquefaction of the backfill material on a trenched seabed, etc., which results in a high bending moment of the buried pipeline. The bending moment causes the collapse of the subsea pipeline or a leak of crude oil or gas, which results in economic loss due to enormous environmental contamination and social economic loss owing to operation functional failure. Thus, in order to prevent economic loss and operation loss, structurally sensitive design with regard to seismic characteristics must be performed in the buried pipeline in advance, and the negative impact on the buried pipeline must be minimized by conducting a thorough analysis on the seabed and backfilling material selection. Moreover, it is proposed to consider the selection of material properties for the buried pipeline. A more economical review is also required for detailed study.

• 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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• 제36권2호
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• pp.5-15
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• 2020

포항지진(M_L=5.4) 시 발생한 액상화 현상은 국민들에게 지진으로 유발되는 액상화의 위험성을 새롭게 각인시켰고, 이에 대한 대비책으로 액상화 위험지도의 관심이 높아지고 있다. 현재 행정안전부가 보유하고 있는 액상화 위험지도는 2014년 제작된 것으로 전국 100,000개 이상의 시추 자료를 토대로 지하수위 0m인 조건으로 지반조건별 증폭계수를 사용하였으며 시추정보가 없는 지역은 보간법을 이용하여 2km × 2km 격자형식으로 제작된 것이 특징이다. 이러한 가운데, 2018년 행정안전부는 내진설계 공통기준의 새로운 지반분류법과 증폭계수를 공표하였다. 따라서 개정된 행정안전부의 증폭계수를 반영한 액상화 위험지도의 재작성이 필요하다. 본 연구는 내진설계 공통기준 개정 전·후 두 개의 기준으로 전 국토를 대상으로 지반분류를 수행하여 변동성을 분석하였으며, 지반조건별 증폭계수를 적용한 액상화 평가결과를 부산시 강서구를 대상으로 수행하였다. 이때 재현주기 500년과 1,000년에 해당하는 지반가속도를 적용하였으며 우리나라 평균 지하수위인 5m와 극한 조건인 0m로 구분하여 액상화 위험도를 평가하였다. 액상화 위험지도는 기존의 2km × 2km보다 높은 해상도를 확보하기 위해 500m × 500m 격자를 생성하여 위험지도를 작성하였다. 연구결과, 기존 지반분류 기준을 통해 S_C, S_D 지반으로 분류되었던 지반상태가 개정된 지반분류 기준을 통해 S₂, S₃, S₄로 재분류되었다. 재현주기 500년과 1,000년으로 액상화 평가를 수행한 결과 개정 전 지반증폭계수 적용한 LPI가 상대적으로 과대평가되는 결과를 도출하였다. 본 연구결과는 증폭계수를 이용하는 광역지역 액상화 위험지도 작성의 근간인 액상화 평가에 큰 영향을 미치는 요소로써 향후 광역지역 액상화 위험지도 작성의 경우 반드시 고려될 사항으로 판단된다

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2C호
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• pp.83-94
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• 2008

본 연구에서는 흙의 미소변형에서 대변형까지 고려할 수 있는 유효응력해석을 이용하여 매립지반에 대한 액상화 및 진동으로 발생하는 침하량을 예측하였다. 유효응력모델은 진동 중에 발생하는 과잉간극수압을 계산하여 이에 따른 흙의 강성저하와 수반되는 지반의 변위를 모델링하였다. 진동으로 인한 지반의 변형률 수준이 작은 경우에 적합한 등가선형해석을 이용한 액상화 평가를 실시하여 유효응력모델을 이용한 예측법과 비교하였다. 등가선형해석에서 계산된 전단응력비에 해당하는 표준관입시험치를 국내에서 발생 가능한 지진규모와 실트질 함유량에 따라 콘관입저항치로 환산한 값과 현장에서 계측된 콘관입저항치를 서로 비교하여 액상화 가능성을 예측하였다. 두 곳의 인천지역 매립지에 대한 액상화 해석을 위하여 매립지에서 계측된 콘관입저항치와 전단파 속도를 이용하여 입력 물성값을 결정하였다. 인천 매립지에 대한 두 액상화 해석 방법의 결과는 액상화 발생 여부에서 유사하였으며 깊이에 따른 연속적인 액상화 판정과 얇은 층의 액상화 예측이 가능하여 액상화 예측의 정밀도를 높였다. 유효응력모델을 이용한 액상화 해석 결과는 지표면 아래 20m 이내에서 초기 유효수직응력의 40%~70% 정도의 과잉간극수압이 발생하였으며 이로 인하여 지표면에서 10cm 미만의 침하가 발생하였다.