한국지진공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring 1998
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pp.81-88
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1998
During an earthquake, there are three main components of excitation : horizontal excitation of the ground, vertical excitation of the pile due to superstructure feedback produced by vertical excitation of the ground, and the seawater excitation induced by the vertical ground shaking, that is, "the seaquake." These excitations could have effects on the soil plugs in open-ended pipe piles installed at offshore sites. In this study, seaquake excitation induced by the vertical ground shaking was simulated by pulsing the water pressure at the seabed. During a seaquake, due to induced excess porewater pressure and pressure gradients in the soil, the capacity of open-ended pipe piles installed in a simulated sea depth of greater than 220 m was reduced serevely and the soil plugging resistance was degraded by more than 80%. The soil plug was failed because of the upward seepage forces that developed in the soil plug due to excess pore water pressure produced in the bottom of the soil plug during the seaquake. The compressive capacity of an open-ended pile in a simulated sea depth of less than 220m was reduced only by about 10%, and the soil plug resistance was degraded by less than 5%.s than 5%.
In this study, the predictive toxicity of barley Hordeum vulgare was estimated using a modified terrestrial biotic ligand model (TBLM) to account for the toxic effects of $CuOH^+$ and $CuCO_3(aq)$ generated at pH 7 or higher, and this was compared to that from the original TBLM. At pH values higher than 7, the difference in $EA_{50}\{Cu^{2+}\}$ (half maximal effective activity of $Cu^{2+}$) between the two models increased with increasing pH. As Mg concentration increased from 8.24 to 148 mg/L in the pH range of 5.5 to 8.5, the difference in $EA_{50}\{Cu^{2+}\}$ increased, and it reached its maximum at pH 8. The difference in $EC_{50}[Cu]_T$ (half maximal effective concentration of Cu) between the two models increased as dissolved organic carbon (DOC) concentration increased when pH was above 7. Thus, for soils with alkaline pH, the toxic effect of $CuOH^+$ and $CuCO_3(aq)$ are greater at higher salt and DOC concentrations. The acceptable Cu concentration in soil porewater can be estimated by the modified TBLM through deterministic method at pH levels higher than 7, while combination of TBLM and species sensitivity distribution through the probabilistic method could be utilized at pH levels lower than 7.
DMT 시험은 연약지반의 공학적 특성을 파악하기 위한 현장 시험방법으로, 이 방법으로부터 구한 비배수 전단강도는 가장 신뢰성 있고 유용한 매개변수로 알려져 있다. 그러나 국외 다른 지역의 자료를 토대로 기존에 제안된 상관관계식들은 지역적인 특성에 의존한다. DMT 시험 결과는 3가지 중간 지수 - 재료지수, 수평응력지수, dilatometer modulus를 사용하여 해석이 이루어지며 특히 비배수 전단강도는 수평응력지수만을 이용하여 예측하고 있다. 본 논문에서는 먼저 DMT 시험의 국내 연약지반에서의 적용성을 살펴보았으며 DMT로부터 비배수 전단강도를 추정하기 위하여 $p_0, p_1, p_2, {\sigma '}_v$ 그리고 초기 간극수압을 바탕으로 인공신경망 모델을 개발하였다. 인공신경망 모델은 오차 역전파 알고리즘을 적용하였으며 국내 연약지반에서 수행된 DMT 시험 자료를 이용하여 훈련하였다. 인공신경망 모델의 적용성을 판단하기 위하여 훈련에 이용되지 않은 자료로부터 예측된 결과와 기존에 제안된 상관관계식으로부터 얻은 결과를 서로 비교하였다.
시화지역 퇴적층의 퇴적환경을 분석하여 압밀특성을 연구하였다. 퇴적환경은 입도분석, 퇴적구조, 지화학특성, 간 극수 화학분석, 탄소동위원소분석을 통해 분석하였으며 조사지점에서 연속적으로 채취한 불교란 시료에 대해 압밀시험과 이방압밀삼축시험(CKoUC)을 수행하여 과압밀현상을 조사하였다. 퇴적환경 분석 결과 상부의 실트/점토 혼합층은 해성환경에서 퇴적되었으며 하부의 모래층과 점토층은 하성환경에서 퇴적된 것으로 밝혀졌다. 해성퇴적층에서는 실트와 점토의 수평층리에 의한 퇴적구조가 우세하게 나타난다. 해성퇴적층 내에서 지질학적 침식이 발생했다는 뚜렷한 증거가 없음에도 불구하고 상부 해성퇴적층의 과압밀비는 1보다 크게 나오고 있다. 상부 해성퇴적층은 삼축 응력경로에서 정규압밀 점토와 동일한 거동을 보이며, 응력상태선도에서도 지질학적 의미의 정규압밀 영역에 도시된다. 해성퇴적층의 이러한 겉보기 과압밀 현상은 퇴적속도의 차이에 의해 발생되는 연약층의 구조, 즉 입자간 화학적 결합력에 의해 발생된 것으로 설명할 수 있다.
연약지반에서의 건설은 각 단계별 정확한 침하량 예측이 중요하다. 특히, 최근 2차침하의 중요성이 강조되고 있다. 2차침하를 예측하고 조절하는 하나의 합리적인 접근방법으로서 2차침하 감소를 위한 surcharging 시험과 경험적인 $C_a$(2차압축지수)/ $C_c$(l차압축지수)비를 활용할 수 있다. 본 연구에서는 군산지역의 연약지반에서 채취된 불교란 시료를 이용하여 단계압밀시험과 surcharging 시험을 수행하였다. 시험 결과 군산점토의 $C_a/C_c$ 값은 0.0329이며, 간극비 $-t/t_p$ 관계가 선형관계를 구해지므로 장기간 하중 조건에서 2차압축지수는 시간에 관계없이 일정한 것으로 볼 수 있었다. 또한 군산점토에 대해서는 전체 surcharge 비가 0.4이고 과잉간극수압 소산비가 80~100%일 때, 2차침하량을 효과적으로 감소시킬수 있는것으로 나타났다.
퇴적물과 해수가 충진된 수조에서 배양실험을 수행하여 해수중 용존산소, pH, 암모니아, 질산염, 철 및 망간 농도의 시간에 따른 변화를 측정하였다. 농도변화 자료를 초기속성작용의 화학 반응식에 적용시켜 퇴적물 내 유기물 분해 초기에 나타나는 유기탄소와 유기질소의 분해정도를 파악하였다. 배양실험은 237 hr 동안 진행되었으며 , 각 화학종의 농도변화 양상에 따라 모두 4개의 시간구간으로 나눌 수 있었다($0{\sim}9\;hr,\;9{\sim}45\;hr,\;45{\sim}141\;hr,\;141{\sim}237\;hr$). 각 시간구간의 농도변화로부터 계산된 유기탄소와 유기질소의 C/N비는 각각 6.63, 1.49, 0.81, 0.02로 시간경과에 따라 감소하였다. C/N비의 감소는 유기물분해 초기에 퇴적물중 유기질소가 유기탄소보다 먼저 선택적으로 분해되어 용출됨을 시사한다. 현장에서 채취한 퇴적물 시료와 배양실험 종료 후 수조에서 수거한 퇴적물중 유기탄소 및 유기질소, 공극수중 암모니아 및 유기탄소 등의 농도변화를 상호 비교한 결과도 유기질소의 선택적 분해를 시사하였다.
Toxicity and uptake of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) in three different soils (OECD soil, natural soil and loess) to earthworm (Eisenia fetida) were investigated at several different spiked concentrations of TNT (0 to 200 mg/kg for OECD and natural soils, and 0 to 35 mg/kg for loess) and for different exposure periods (7, 14, 21, and 28 d). The LC50 values for 7 d exposure were 160.1, 159.4, and 28.81 mg/kg for OECD soil, natural soil, and loess, respectively. The LC50 values for 14, 21, and 28 d exposure were almost the same as those for 7 d exposure, showing that 7 d exposure time was enough to decide the toxicity (LC50) of TNT to Eisenia fetida, because the highest concentration of TNT in earthworm body was observed within around 5 d. The LC50 and uptake of TNT in loess were higher than those in OECD and natural soil. The uptake of TNT to the earthworm were correlated well with the initial concentration of TNT in the soil and TNT porewater concentration (R2> 0.9 in OECD, natural, and loess). The concentration of TNT in earthworm body decreased after 5 d, possibly caused by natural degradation of TNT by soil bacteria as well as earthworm.
Organic enrichment was investigated in surface sediments from the Yeoja and Gangjin Bays of Korea, which contain dense shellfish farms, in order to evaluate the contamination status and temporal changes in shellfish farming along these coasts. The degree of organic enrichment was determined using geochemical indicators (chemical oxygen demand, ignition loss, acid volatile sulfide, total organic carbon in sediments, and total nitrogen in sediments, ammonium and nitrate in pore water, and bioluminescence inhabitation for sediments). Temporal changes in organic enrichment conditions were detected by comparing our 2012 data to those previously reported from a survey conducted in 1999/2000. Organic enrichment was significantly higher in September than in May and July, in Gangjin Bay than in Yeoja Bay, and significantly higher in shellfish farms than in reference sites not used to culture shellfish. Ammonium concentrations in pore water were two orders of magnitude greater than nitrate concentrations, suggesting that these bays represent nitrogen-reducing environments.
The flat dilatometer test(DMT) is a geotechnical tool to estimate in-situ properties of various types of ground materials. The undrained shear strength is known to be the most reliable and useful parameter obtained by DMT. However, the existing relationships which were established for other local deposits depend on the regional geotechnical characteristics. In addition, the flat dilatometer test results have been interpreted using three intermediate indicesmaterial index($I_p$), horizontal stres index($K_p$), and dilatometer modulus($E_p$) and the undrained shear strength is estimated only by using the horizontal stress index($K_D$). In this paper, an artificial neural network was developed to evaluate the undrained shear strength by DMT and the ANN, based on the $p_0,\;p_1,\;p_2,\;{\sigma}'_v_0$, and porewater pressure. The ANN which adopts the back-propagation algorithm was trained based on the DMT data obtained from Korean soft clay. To investigate the feasibility of ANN model, the prediction results obtained from data which were not used to train the ANN and those obtained from existing relationships were compared.
구의 일차원 압축거동을 잘 표현할 수 있는 확장멱함수 모형을 이용하여 비선형 압밀속도 모형을 개발하고, 비선형 유한요소 프로그램을 개발하여 침하량과 압밀속도를 계산하였다. 양산-물금 지구 4개 지점의 표준압밀시험 결과를 이용하여 확장적함수의 매개변수를 구하고, 압밀속도와 침하량을 계산한 결과를 비선형 압밀해석 프로그램인 CONSOL의 결과와 비교하였다. 본 모형에 의한 침하량과 압밀속도는 CONSOL의 결과와 잘 일치하고 있다. 본 모형과 CONSOL은 각의 압축성의 변화를 고려하고 있기 때문에 Terzaghi 압밀이론에 비해 빠른 압밀속도를 얻을 수 있었다. 본 모형에 의해 구해진 압밀곡선은 Terzaghi 압밀곡선과 CONSOL 결과의 중간형태를 띄고 있다. 유효응력의 증가속도가 빠른 배수경계 부근에서의 압밀곡선은 두 개의 포물선으로 구성되어 있으며 두 곡선의 교점, 즉 변곡점은 그 지점의 유효응력이 선행압밀하중에 다다를 때 나타난다. CONSOrt과 Terzaghi 압밀이론에서는 하중 크기에 상관없이 압밀곡선의 거동이 동일한 양상을 보이고 있지만 본 모형의 압밀곡선은 선행압밀하중보다 큰 하중에서만 변곡점이 발생된다. 이것은 본 모형이 하중 크기의 영향을 구현할 수 있다는 것을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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