• Geomechanics and Engineering
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• 제22권3호
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• pp.227-236
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• 2020

Expansive soils are renowned for their swelling-shrinkage property and these volumetric changes resultantly cause huge damage to civil infrastructures. Likewise, subgrades consisting of expansive soils instigate serviceability failures in pavements across various regions of Pakistan and worldwide. This study presents the use of polypropylene fibers to improve the engineering properties of a local swelling soil. The moisture-density relationship, unconfined compressive strength (UCS) and elastic modulus (E₅₀), California bearing ratio (CBR) and one-dimensional consolidation behavior of the soil treated with 0, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8% fibers have been investigated in this study. It is found that the maximum dry density of reinforced soil slightly decreased by 2.8% due to replacement of heavier soil particles by light-weight fibers and the optimum moisture content remained almost unaffected due to non-absorbent nature of the fibers. A significant improvement has been observed in UCS (an increase of 279%), E₅₀ (an increase of 113.6%) and CBR value (an increase of 94.4% under unsoaked and an increase of 55.6% under soaked conditions) of the soil reinforced with 0.4% fibers, thereby providing a better quality subgrade for the construction of pavements on such soils. Free swell and swell pressure of the soil also significantly reduced (94.4% and 87.9%, respectively) with the addition of 0.8% fibers and eventually converting the medium swelling soil to a low swelling class. Similarly, the compression and rebound indices also reduced by 69.9% and 88%, respectively with fiber inclusion of 0.8%. From the experimental evaluations, it emerges that polypropylene fiber has great potential as a low cost and sustainable stabilizing material for widespread swelling soils.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.91-102
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• 1990

본 연구는 다양한 지반조건에 따른 동적거동해석의 안정성 및 경제성을 분석하기 위하여 토사지반을 포함하는 시험부지를 선택하여 토사지반에서는 미소변형율의 crosshole test 및 downhole test와 대변형율의 반복삼축시험, 암반에서는 미소변형율에서 현장시험인 crosshole test, downhole test와 실내시험인 sonic test를 실시해 변형율에 따른 지반의 동적전단계수, 감쇠비와 포아슨비 등을 측정하였다. 시험으로 구한 동적지반특성과 기초특성과의 상관관계를 회귀분석을 통하여 분석하였고, 지반의 설계대표치는 시험결과를 토대로 지반별 분포특성 및 영향요인을 고려하여 토사지반에서는 비선형 응력-변형모델로, 암반에서는 미소변형율에서의 동적지반특성을 산정하였다. 상기의 지반구성방정식과 대표치 산정과정은 실제 시험결과 분석, 지반입력 data 산정에 활용 가능하도록 체계화하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.37-44
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• 2006

본 연구는 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형 거동과 강도 특성에 대해 조사하였다. 경량혼합토의 압축강도를 증진하기 위해 경량혼합토에 지오그리드를 혼합하였다. 시험 공시체는 다양한 종류의 배합조건 즉, 시멘트 함유율, 함수비, 기포 함유율에 따라서 각각 제작되어졌고, 여러번의 일축압축강도시험이 수행되었다. 시험결과로부터, 경량혼합토의 일축압축강도와 응력-변형 거동은 배합조건에 의해 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 시멘트 함유율이 증가됨에 따라 일축압축강도 또한 증가한다. 그러나 초기 함수비나 기포 함유율이 증가함에 따라 일축압축강도는 감소하였다. 거의 모든 경우에서 지오그리드에 의한 보강 효과 때문에 지오그리드 보강경량토의 강도가 증가되는 것이 관찰되었다. 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형률 관계는 취성거동이라기 보다는 연성적인 거동특성을 가졌다. 보강경량토에서 할선 탄성계수 ($E_{50}$)는 지오그리드 함유로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.47-55
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• 2007

본 연구는 연약지반의 압밀특성을 나타내는 정수중 하나인 압밀계수($C_v$)를 결정하는데 있어 피에조 콘 관입시험(PCPT)결과의 적용성을 평가하고자 양산-물금지역의 연약지반에서 실시된 피에조 콘 관입시험 자료와 같은 지역 44개소에서 시추한 심도별로 총 172개 자연시료를 사용하여 기본적인 실내토질시험(압밀시험, Atterberg 한계시험, 입도분포시험 등)을 실시하였다. 각 시료의 압밀시험결과를 사용하여 Terzaghi(1943) 압밀 이론으로 구한 구속탄성계수(M) 및 압밀계수($C_v$)를 각 시료에 상응하는 현장 흙에서 실시한 피에조 콘 관입시험(PCPT) 결과로 구한 구속탄성계수 및 압밀계수와 비교분석하였다. 압밀시험으로 구한 구속탄성계수는 피에조 콘 관입시험으로 구한 구속탄성계수와 높은 상관성을 보였고 Jones & Rust(1995)가 제안한 경험식으로 계산된 구속탄성계수가 본 연구에서 피에조 콘 관입시험으로 구한 구속탄성계수와 유사한 값을 보였다. 압밀시험으로 구한 압밀계수와 콘 관입시험 결과로 구한 압밀계수는 직선적 관계를 보였고 콘 관입시험 결과로 구한 압밀계수 값은 압밀시험으로 구한 압밀계수 값의 54%정도로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.47-58
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• 2018

Duncan & Chang(1970)는 던컨-창 모델을 제안하면서 흙시료의 초기 접선계수와 극한 축차응력을 구하기 위하여 쌍곡선이론을 사용하여 삼축압축시험의 응력-변형률의 비선형관계를 변환된 변형률/축차응력-변형률의 선형관계로 재구성하였다. 그러나 변환된 응력-변형률 관계는 이론적으로 선형관계를 나타내지만, 실제로는 시험이 시작되는 변형률이 작은 구간과 시료가 파괴에 이르는 변형률이 큰 구간에서는 비선형관계를 보인다. 이러한 현상은 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선이 완전한 쌍곡선 형태가 아님을 나타낸다. 따라서 변환된 응력-변형률 곡선의 전 구간에 대하여 선형 회귀분석을 실시하여 직선의 식을 구하게 되면, 비선형관계를 나타내는 구간의 범위에 따라 선형관계식의 산정에 편차가 발생하게 된다. 이러한 편차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 변환응력-변형률 관계에서 비선형을 나타내는 초반과 종반 구간을 제외한 구간에 대하여 선형회귀분석을 실시함으로써 초기접선계수와 극한 축차응력을 산정하는 수정회귀분석법을 제안하였다. 수정회귀분석법을 검증하기 위하여, 풍화토의 다짐시료에 대하여 압밀-배수 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선으로부터 구한 변환응력-변형률 관계에 대해서 수정회귀분석을 실시하여 Duncan et al.(1980)이 제안한 2점법으로 구한 결과와 비교하였다. 분석결과 수정회기분석법에 비해 Duncan의 2점법으로 산정한 초기 접선계수는 4.0% 크게, 그리고 극한 축차응력은 2.9% 작게 평가되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.53-73
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• 2013

Prediction of prestressed concrete girder integral abutment bridge (IAB) load effect requires understanding of the inherent uncertainties as it relates to thermal loading, time-dependent effects, bridge material properties and soil properties. In addition, complex inelastic and hysteretic behavior must be considered over an extended, 75-year bridge life. The present study establishes IAB displacement and internal force statistics based on available material property and soil property statistical models and Monte Carlo simulations. Numerical models within the simulation were developed to evaluate the 75-year bridge displacements and internal forces based on 2D numerical models that were calibrated against four field monitored IABs. The considered input uncertainties include both resistance and load variables. Material variables are: (1) concrete elastic modulus; (2) backfill stiffness; and (3) lateral pile soil stiffness. Thermal, time dependent, and soil loading variables are: (1) superstructure temperature fluctuation; (2) superstructure concrete thermal expansion coefficient; (3) superstructure temperature gradient; (4) concrete creep and shrinkage; (5) bridge construction timeline; and (6) backfill pressure on backwall and abutment. IAB displacement and internal force statistics were established for: (1) bridge axial force; (2) bridge bending moment; (3) pile lateral force; (4) pile moment; (5) pile head/abutment displacement; (6) compressive stress at the top fiber at the mid-span of the exterior span; and (7) tensile stress at the bottom fiber at the mid-span of the exterior span. These established IAB displacement and internal force statistics provide a basis for future reliability-based design criteria development.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권4호
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• pp.739-759
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• 2016

The failure of civil engineering systems is a consequence of decision making under uncertain conditions. Generally, buried flexible pipes are designed for their transversal behavior to prevent from the important failure mode of buckling. However, the interaction effects between soil and pipe are neglected and the uncertainties in their properties are usually not considered in pipe design. In this regard, the present research paper evaluates the effects of these uncertainties on the uncertainty of the critical buckling hoop force of flexible pipes shallowly buried using the subgrade reaction theory (Winkler model) and First-Order Second-Moment (FOSM) method. The results show that the structural uncertainties of the studied pipes and those of the soil properties have a significant effect on the uncertainty of the critical buckling hoop force, and therefore taking into account these latter in the design of the shallowly flexible pipes for their buckling behavior is required.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.433-442
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• 2004

본 논문에서는 이웃한 빌딩의 기초가 서로 상이한 경우, 구조물과 지반의 상호작용에 대한 지진응답해석을 하였다. 세 가지 시스템에 대한 두 가지 모델에 대하여 연구하였다. 첫째 모델의 경우에는 빌딩은 프레임모델로 지반은 그리드모델로 설정하였고, 둘째 모델의 경우에는 구조물과 지반을 평면응력과 평면변형률로 모델화하였다. 또한 변형된 관성모멘트는 지반의 탄성모듈과 함께 구조물의 단면력에 영향을 미치므로 함께 고려되었다. 근사해석으로는 유한요소법과 응답스펙트럼이 적용되었으며 제시된 예를 통하여 안전성을 논증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.35-46
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• 2004

화강암질은 우리나라의 3분의 1을 차지하고 있으며, 특히 화강풍화지반은 우리나라 전역에 걸쳐 널리 분포하고 있다. 화강풍화지반은 민감한 입자 구조를 가지고 있어 비교란시료를 채취하기가 매우 어려우며 이로 인해 대부분의 연구는 재성형 시료로 수행되어 지고 있는 실정이다. 그러므로 비교란 또는 재성형 시료로 부터 얻어지는 탄성계수와 감쇠비 등의 변형특성을 비교하는 것은 신뢰성 있는 지반 거동을 이해하는데 중요하다. 본 눈문에서는 국내 화강풍화지반에 대해 다양한 공진주/비틂전단시험을 수행하였다. 그리고 화강풍화지반에 있어 비교란, 재성형 시료 각각의 탄성계수와 감쇠비 등의 변형특성이 비교되고 평가되었다.