• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2003년도 학술발표논문집
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• pp.215-218
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• 2003

In order to study the frost heaving characteristics of soil stabilitized with a quick lime, a cement and a briquette ash, frost heaving tests were performed with 2 kinds of soil sampled at Chonbuk-Do area. Frost heaving of no-stabilizing soil compacted with water content greater than optimum water content was increased as the frost period was increased but in case of samples with water content smaller than optimum water content, the frost period gave no affect about increase and decrease of the frost heaving. Both frost heaving of stabilizing and no-stabilizing soil with water content greater than optimum water content was decreased with the increase of the repetition number of freezing and thawing. There was no increase or decrease of frost heaving in the frost heaving test after 5 times of freezing and thawing.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.945-958
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• 2014

토양온도는 비점오염과 관련된 수문학적 및 생지화학적 과정에 영향을 주는 중요한 물리적 환경인자 중 하나이다. 이 연구에서는 분포형 유역모델인 CAMEL(Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses)의 겨울철 토양온도 모의성능을 개선하기 위해서 융설과 토양 동결-융해 모델을 개발하였으며, 경기도 여주에 위치한 시험유역의 4개 지점에서 3개월 동안 관측한 토양온도 자료를 사용하여 모델을 보 검정하였다. 모의 결과, 표층 토양온도에 대해서는 모델이 토양온도의 시계열 변화를 비교적 잘 재현하는 반면($R^2$ 0.71~0.95, RMSE $0.89{\sim}1.49^{\circ}C$), 하부토양층 온도에 대해서는 경우에 따라 모델의 예측오차가 다소 크게 나타났는데($R^2$ 0.51~0.97, RMSE $0.51{\sim}5.08^{\circ}C$), 이것은 모델에서 토양 깊이별 토성을 동일한 것으로 가정한 것이 주요 원인인 것으로 판단된다. 한편, 개발된 모델은 융설에 의한 단열효과와 토양 동결-융해 과정에서 유입 또는 방출되는 잠열흐름의 영향으로 토양온도의 진폭이 감소하는 현상을 잘 모의하고 있다. 비록 모델 구조의 한계와 자료의 부족으로 토양온도에 대한 다소의 예측오차가 발생하였지만, 개발된 토양온도 모델은 시험유역의 토지이용 및 지형에 따른 토양온도와 적설상당수량의 시공간적 분포를 합리적으로 잘 모의하는 것으로 사료된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.57-62
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• 2005

The frost heaving pressure can be a problem for weakening of the railway roadbed material. This study was initiated to investigate the soils frost heaving pressure and physical characteristics(Liquid limit, permeability, SEM analysis) resulting from freezing and freezing-thawing cycle process. Therefore, upon freezing a saturated soil in a closed-system from the top, a considerable pressure was developed. Weathered granite soils, sandy soil were used in the laboratory freezing test which sometimes subjected to thermal gradients under closed-systems. The frost heaving pressure arising within the soil samples and the temperature of the samples inside were monitored with elapsed time. The degree of saturation versus heaving pressure curve is also presented for weathered granite soil and the maximum pressure is closely related to this curve. Based on the laboratory test results, fine-grained soils with strong attractive forces between soil grains md water molecules, and additional water is attracted into the pores leading to further volume changes and ice segregation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.17-26
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• 2016

지반의 동결-융해 과정에 의한 지반구조물의 거동 특성을 이해하기 위해서는 동결에 의한 지반의 상변화와 구조물과의 상호작용에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존의 동상 팽창 실험결과에 대한 역해석을 수행하여 얼음포화도에 따란 탄성계수 모델식을 제시하였다. 실트지반은 화강풍화토와 모래지반에 비하여 탄성계수가 얼음포화도에 대하여 매우 민감하고, 화강풍화토는 실트에 비하여 초기 포화도가 탄성계수에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 매설 냉각가스관에 대한 수치해석은 가스관 주변의 연중 동결 영역이 외부 동결하중에 대하여 shield 역할을 하여 추가적인 외력의 영향은 상대적으로 작은 것으로 나타났다. 그리고 모래로 치환된 지반에 설치된 가스관은 주변 원지반(화강풍화토)과 치환 모래의 상대적인 탄성계수의 차이로 히빙량이 크게 나타나지만, 외부하중을 효과적으로 재분배하여 안정적인 응력상태에 도달함을 알 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권2호
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• pp.189-203
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• 2019

Brine leakage is a common phenomenon during construction facilitated by artificial freezing technique, threatening the stability of frozen wall due to the continual thawing of already frozen domain. This paper takes the frequently encountered soft clay in Wujiang District as the study object, and remolded specimens were prepared by mixing calcium chloride solutions at five levels of concentration. Both the deformation and pore water pressure of frozen specimens during thawing were investigated by two-stage loading tests. Three sections were noted from the changes in the strain rate of specimens during thawing at the first-stage load, i.e., instantaneous, attenuated, and quasi-stable sections. During the second-stage loading, the deformation of post-thawed soils is closely correlated with the dissipation of pore water pressure. Two characteristic indexes were obtained including thaw-settlement coefficient and critical water content. The critical water content increases positively with salt content. The higher water content of soil leads to a larger thaw-settlement coefficient, especially at higher salt contents, based on which an empirical equation was proposed and verified. The normalized pore water pressure during thawing was found to dissipate slower at higher salt contents, with a longer duration to stabilize. Three physical indexes were experimentally determined such as freezing point, heat conductivity and water permeability. The freezing point decreases at higher salt contents, especially as more water is involved, like the changes in heat conductivity. The water permeability maintains within the same order at the considered range of salt contents, like the development of the coefficient of consolidation. The variation of the pore volume distribution also accounts for this.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권2호
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• pp.135-144
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• 1995

겨울 동안에 일어나는 동결(凍結)과 해빙(解氷)과정에서 토양(土壤)내 용질의 이동(移動)양상을 구명하기 위하여 실내시험과 포장시험을 수행하였다. 실내 시험은 직경 5cm, 두께 0.2cm, 길이 1cm인 아크릴관을 30cm 길이로 연결하여 단열재로 싸 토주(土柱)를 제작하였다 상부 5cm 까지는 $KNO_3$를 20mmol/kg 수준으로 처리하여 수분함량(水分含量)을 조절하였다. 상부는 $-6{\sim}-8^{\circ}C$로 유지된 냉동실(冷凍室)에 그리고 하면은 $0.5{\sim}3.5^{\circ}C$로 유지된 냉장실(冷藏室)에 연결하여 토양(土壤)의 깊이 5cm까지 동결(凍結)시킨 후 꺼내어 1cm씩 절단한 뒤 $NO_3^-$, $NH_4^+$ 및 $K^+$의 함량(含量)을 분석하였다. 포장시험은 해발표고 840m인 대관령(大關嶺) 고령지시험장 포장과 해발고도 74m인 춘천(春川) 강원도농촌진흥원 포장에 직경 20cm, 길이 1m되는 토주(土柱)를 12월에 묻고 20cm까지 $KNO_3$를 50mmol/kg 수준으로 처리하여 동결(凍結)이 진행되는 기간과 해빙(解氷)된 후에 토양(土壤)시료를 채취하여 분석하였다. 실내 시험결과 동결(凍結)이 진행되면서 $NO_3^-$가 표면 부근으로 상승(上昇)하는 것이 확인 되었으며, 이는 동결(凍結)진행에 따른 수분(水分) 이동(移動)의 결과로 판단되었다. $K^+$도 표면 부근으로 상승(上昇)하였는데, 그 양은 $NO_3^-$의 1/5~1/10이었다. 포장시험결과 동결(凍結)진행에 따라서 실내시험과 비슷하게 표토로 상승(上昇)하는 것이 확인되었으며, 봄에 해동되면서 많은 양의 질소(窒素)가 손실(損失)되었다. 처리부위 20cm 이하로 용설(溶說)된 양은 처리된 질소(窒素)의 17~24%이었으며, 50cm 이하로 내려가지는 않았다. 용탈(溶脫)된 양을 제외한 토양단면(土壤斷面)에서 순 손실(損失)량은 8.7~39.5%로, 온도(溫度)가 낮고 눈이 많은 대관령(大關嶺)에서 손실량(損失量)이 춘천(春川)에서보다 많았으며, 투수속도가 느린 식양토(埴壤土)에서 미사질양토(微砂質壤土)보다 많았다. 이 같은 사실로 미루어 보아 겨울 동결(凍結)기간 중 질소(窒素)의 손실(損失)은 탈질(脫窒)과 용탈(溶脫) 이외에 해빙기(解氷期)에 표면에서부터 녹은 물의 지표유실에 따를 세탈(洗脫)에 의한 부분이 많은 것으로 판단되었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.83-91
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• 2011

This study aimed to investigate the engineering and environmental characteristics of phosphogypsum-cement-soil mixtures composed of phosphogypsum, soil, and a small amount of cement was analysed on the basis of the unconfined compression test, the tensile strength test, the freezing and thawing test, the wetting and drying test, SEM and EDS analysis, XRD analysis and Leaching test. The specimens were manufactured with soil, cement and phosphogypsum. The cement contents was 10 %, and the phosphogypsum contents was 10, 20, 30, and 40 % by the weight of total dry soil. Each specimen was manufactured after curing at constant temperature and humidity room for 3, 7 and 28 days, after which the engineering characteristics of phosphogypsum-cement-soil mixtures were investigated using the unconfined compression test, the tensile strength test, the freezing and thawing test, the wetting and drying test. The basic data were presented for the application of phosphogypsum-cement-soil mixtures as construction materials. To investigate the environmental characteristics, leaching test was performed and the leaching test results were far below than of regulatory requirement of Waste Management Act in Korea. Therefore the results show that phosphogypsum is environmentally safe and can be used as construction materials in environmental aspect.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.427-434
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• 2000

Hydraulic conductivity of soil-cement was measured as a function of some selected construction variables that are often encountered in practice. They are initial (or compaction) water content, delayed compaction after mixing, and repeated freezing and thawing. Sandy and clayey soils were used. The hardening agent used was a cement based soil stabilizer consisting of 80% of ordinary Portland cement and 20% of a combination of supplementary materials. Hydraulic conductivity of soil-cement with varying initial water content was, in trend, similar to that of compacted clay. Hydraulic conductivity of soil-cement decreased with increasing initial water content and reached its minimum when compacted wet of optimum water content. Pore size distributions of soil cement at different initial water contents were analyzed using mercury intrusion porosimetry. The analysis showed that dryer condition led to the formation of larger pores with lesser total pore volume; smaller pores with larger total pore volume at wetter condition. Hydraulic conductivity of soil-cement increased by orders in magnitude when specimen underwent delayed compaction of longer than 4 hours after mixing and repeated freezing and thawing.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.47-56
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• 2014

겨울철의 낮은 기온으로 인하여 지반 내부의 간극수는 동결과 융해를 반복한다. 지반에 이러한 동결-융해작용이 반복되면 흙의 입자구조 변형이 발생하며 이는 지중 기반시설에 손상을 가져올 수 있다. 본 연구는 흙의 동결-융해 과정에서의 탄성파 속도변화를 통하여 흙의 강성 변화 양상을 알아보기 위하여 수행되었다. 40 %, 60 %, 80 %의 3가지 모래-실트의 무게비를 가진 모래-실트 혼합토를 포화도 40 %, 상대밀도 70 %로 동일하게 조성하였다. 각 시료를 동결-융해를 위해 제작된 사각형 형태의 셀에 다짐법으로 조성하였다. 탄성파를 측정하기 위하여 한 쌍의 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 시료 양편에 설치하였으며, 시료의 온도 변화 양상을 관찰하기 위하여 탄성파 트랜스듀서와 같은 깊이의 중앙부에 열전대를 설치였다. 조성한 시료에 대하여 시료를 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 동결시킨 후 $-20^{\circ}C$를 18시간 동안 유지하였으며, 다시 실험실 상온($20^{\circ}C$)까지 온도를 서서히 올려 융해시켰다. 이 과정에서 온도, 전단파, 그리고 압축파를 측정하였다. 연구결과, 융해 이후의 탄성파 속도는 같은 온도의 동결 이전보다 감소하였다. 이때 전단파의 속도가 압축파의 속도보다 더 큰 비율로 감소하는 모습을 보였다. 실트의 함량이 40 %에서 80 %까지 증가함에 따라 탄성파의 속도는 증가하는 양상을 보였다. 본 연구를 통해 동결-융해가 불포화토의 입자구조를 느슨하게 만들며, 그 영향은 압축파에 비해 전단파 속도의 변화에서 잘 나타남을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.31-48
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• 2019

인공동결공법(artificial ground freezing method)은 연약지반 및 도심지에서의 지하구조물 시공에 적합한 차수 및 지반보강 공법이다. 인공동결공법은 동결관(freezing pipe)을 지중에 매설한 후 냉매(refregerant)를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 수행하는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 그러나 간극수의 동결에 따른 간극수의 부피팽창은 지반의 변형을 야기시킬 수 있고, 시공완료 후 동결토의 융해에 따른 지반의 소성변형 및 입자의 재배치 등은 지반의 역학적 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 인공동결공법에 따른 해성 점토지반(marine clay)의 동결속도를 평가하기 위하여 인공동결공법 현장실증시험을 수행하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2 m 깊이로 매설된 동결관 1공 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 수행되었다. 또한, 원지반과 인공동결공법에 의해 동결/융해된 지반에 대한 피에조 콘 관입시험(piezo cone penetration test, CPTu) 및 공내재하시험(lateral load test, LLT)을 수행함으로써 동결/융해(freezing-thawing)에 따른 해성 점토지반의 강도 및 강성 특성의 변화를 평가하였다. 시험결과, 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일이 동안 약 11.9 ton의 액화질소가 소요되었다. 동결/융해에 따른 지반의 강도 및 강성 저하는 각각 48.5%, 22.7%로 산정되었다.