• Research Article

    Estimation of Hydraulic Conductivity of Soils Based on Biot’s Theory of Wave Propagation

    Biot 파동전파 이론을 이용한 지반의 투수계수 산정

    Song, Chung R., Kim, Jinwon, Koocheki, Kianoosh

    송정락, 김진원, Koocheki Kianoosh

    This study presents an acoustic technique to estimate the hydraulic conductivity of soils. Acoustic attenuation and propagation velocity spectra were measured for ...

    본 연구는 음향학적 기법을 이용하여 지반의 투수계수를 산정하는 새로운 방법을 제시하였다. 연구를 위하여 Biot의 특성 진동수(Characteristic Frequency) 와 지반의 투수계수의 연관성이 ...

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    This study presents an acoustic technique to estimate the hydraulic conductivity of soils. Acoustic attenuation and propagation velocity spectra were measured for dry and saturated sandy specimens to confirm that the relationship between Biot’s characteristic frequency and its associated hydraulic conductivity exists only for saturated soils. From the experiments presented in this paper, both attenuation-based and propagation-velocity-based techniques resulted in almost identical characteristic frequencies for saturated soils. The propagation velocity based measurements, however, show a slightly clearer trend compared to the attenuation based measurements. The results also show that the acoustically estimated hydraulic conductivities of soils agree well with constant head laboratory test results, demonstrating that this acoustic technique can be a useful nondestructive tool to estimate the hydraulic conductivity of sandy or silty soils.


    본 연구는 음향학적 기법을 이용하여 지반의 투수계수를 산정하는 새로운 방법을 제시하였다. 연구를 위하여 Biot의 특성 진동수(Characteristic Frequency) 와 지반의 투수계수의 연관성이 포화된 지반에서만 나타나는 것을 확인할 수 있도록 음파의 감쇠 및 전파속도 특성을 포화된 시료와 건조된 시료에 대하여 측정/비교 하였다. 본 연구에서의 시험결과는 특성 진동수는 포화된 지반에서만 나타나며, 음파의 감쇠 특성으로 부터 얻은 특성 진동수와 전파속도 특성으로 부터 얻은 특성 진동수가 서로 매우 유사한 범위를 나타내었다. 한편 음파의 전파속도로 부터 얻은 결과가 감쇠 특성으로부터 얻은 결과보다 판독성이 좀 더 좋은 것으로 나타났다. 또한 본 시험결과를 동일한 시료에 대한 정수위 투수시험결과와 비교했을때 서로가 합리적으로 상응하는 결과를 나타내었으며, 본 연구에서 사용된 음향학적 기법이 사질토 또는 실트질 사질토의 투수계수를 구할 수 있는 비파괴 시험으로 사용될 수 있는 가능성을 보여 주었다.

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    December 2020
  • Research Article

    Experimental and Numerical Study on Hydro-thermal Behaviour of Artificial Freezing System with Water Flow

    물의 흐름을 고려한 인공동결 시스템의 열-수리 거동 연구

    Jin, Hyunwoo, Lee, Jangguen, Ryu, Byung Hyun, Go, Gyu-Hyun

    진현우, 이장근, 유병현, 고규현

    The artificial ground freezing method is a ground amelioration technology that does not have a permanent effect on the ground. One of ...

    인공동결 공법은 지반에 영구적인 영향을 초래하지 않는 지반개량 공법으로 인공동결 공법의 효율성 및 설계기준을 결정하는 핵심인자는 물의 흐름이다. 따라서 인공동결 공법을 적용하기 ...

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    The artificial ground freezing method is a ground amelioration technology that does not have a permanent effect on the ground. One of the key factors that determine the efficiency and design criteria of the artificial ground freezing is the groundwater flow. Therefore, in order to accurately evaluate the behavior of the artificial ground freezing, studies on the effect of water flow on the formation of ice walls must be preceded. In this paper, experimental and numerical analyses were conducted using only pure water to maximize the effect of water flow on the formation of ice walls. A hydro-thermal coupled model for freezing behavior was proposed and the accuracy of the model was verified. Through the numerical and experimental studies, the flow rate dominates not only the formation time but also the shape of the ice wall. In addition, this study proposes a method to indirectly predict the ice wall formation time, which is expected to be highly useful for a practical application where it is difficult to visually identify ice walls.


    인공동결 공법은 지반에 영구적인 영향을 초래하지 않는 지반개량 공법으로 인공동결 공법의 효율성 및 설계기준을 결정하는 핵심인자는 물의 흐름이다. 따라서 인공동결 공법을 적용하기 위해서는 동결구근 및 벽체 형성에 물의 흐름이 미치는 영향에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 물의 흐름이 동결구근 및 벽체 형성에 미치는 영향을 극대화하기 위해 순수한 물을 활용한 실내실험과 수치해석 연구를 수행하였다. 열-수리 연계 해석모델을 새롭게 제안하고 이를 실험적으로 검증하였으며, 유량이 동결벽체 형성 시간 및 형상을 결정짓는 핵심인자임을 확인하였다. 나아가, 동결구근 및 벽체를 가시적으로 확인하기 어려운 지반에서 활용성이 높을 것으로 예상되는 동결벽체 형성 시간을 간접적으로 예측할 수 있는 방안을 새롭게 제시하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Numerical Formulation of Axisymmetric Shell Element and Its Application to Geotechnical Problems

    축대칭 쉘 요소의 유한요소 수식화와 지반공학적 활용

    Shin, Hosung, Kim, Jin-Wook

    신호성, 김진욱

    Use of axisymmetric shell element for the structure increases the efficiency and accuracy in finite element analysis of the interaction between the ...

    구조물에 대한 축대칭 쉘요소는 지반과 구조물의 상호작용에 대한 유한요소해석에서 효율성과 정확성을 높이게 된다. 본 논문에서는 Kirchhoff 이론에 근거한 축대칭 쉘요소의 힘평형 방정식과 ...

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    Use of axisymmetric shell element for the structure increases the efficiency and accuracy in finite element analysis of the interaction between the ground and the structure. This paper derived the force balance equation and the moment balance equation for an axisymmetric shell element based on Kirchhoff's theory. The governing equation for the axial deformation used the isoparametric shape function in the Galerkin formulation, and the governing equation for the shell bending used the higher-order shape function. The developed axisymmetric shell element was combined with Geo-COUS, a geotechnical finite element program for the coupled analysis with the ground. The accuracy of the developed element was confirmed through the example analyses of the circular plate and the liquid storage tank. And the energy balance equation for the axisymmetric shell element is presented.


    구조물에 대한 축대칭 쉘요소는 지반과 구조물의 상호작용에 대한 유한요소해석에서 효율성과 정확성을 높이게 된다. 본 논문에서는 Kirchhoff 이론에 근거한 축대칭 쉘요소의 힘평형 방정식과 모멘트 평형 방정식을 유도하였다. 축방향 변형에 대한 지배방정식은 등매개변수 형상함수를 이용한 Galerkin 수식화를 수행하고, 휨에 대한 지배방정식은 고차의 형상함수를 이용하였다. 개발된 축대칭 쉘요소는 지반과의 연계해석을 위하여 지반해석 유한요소 프로그램인 Geo-COUS에 결합하였다. 원형판과 액체 저장 탱크에 대한 예제해석을 통하여 개발된 요소의 정확성을 확인하였다. 그리고 축대칭 쉘요소에 대한 에너지 평형방정식을 제시하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Suction Penetration Review of Circular Steel Pipes by Field Test

    현장 실험을 통한 원형강관 석션관입성 검토

    Kim, Hyun-Joo, Choi, Jin-O

    김현주, 최진오

    Currently, cofferdams of circular cross section are widely applied as temporary facilities for the installation of bridge foundations in river/sea bridge ...

    현재 국내에서 하천/해상 교량 공사시 교량기초 설치를 위한 가시설로서 원형 단면의 가물막이(cofferdam)를 많이 적용하고 있다. 기존 케이슨(caisson), 시트파일 ...

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    Currently, cofferdams of circular cross section are widely applied as temporary facilities for the installation of bridge foundations in river/sea bridge construction in Korea. Existing caisson, sheet pile, and cell type cofferdam are widely used, but these methods take a lot of time and cost for installation and dismantling. In the case of the existing sheet pile construction method, attention is needed to secure internal and external stability because of the damage to the sheet pile due to ground penetration and difficulty in connecting element members. In this study, penetration design of circular steel pipes using suction pressure was performed on the soft ground of the west coast, and it was confirmed that penetration construction using suction pressure was possible through field tests. It was confirmed that applying the ground analysis results using the cone penetration test (CPT) to the design rather than the standard penetration test (N value) results more similar to the field test results. In addition, it was confirmed that local failure of the inside of the cofferdam was induced when a suction pressure higher than the upper limit suction pressure was applied in the silty sand.


    현재 국내에서 하천/해상 교량 공사시 교량기초 설치를 위한 가시설로서 원형 단면의 가물막이(cofferdam)를 많이 적용하고 있다. 기존 케이슨(caisson), 시트파일(sheet pile), 셀(cell) 식 등의 가물막이 공법이 많이 활용되고 있으나 이러한 공법은 설치 및 해체시 많은 시간과 비용이 소요된다. 해상공사에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 시트파일 공법의 경우 지반 관입에 의한 시트파일 손상과 요소 부재 연결 작업의 어려움으로 내적 및 외적 안정성 확보를 위해 주의가 필요하다. 본 연구에서는 서해안 연약지반을 대상으로 원형강관의 석션관입성 설계를 수행하였고, 현장실험을 통하여 원형강관 석션관입 시공이 가능한 것을 확인하였다. 그리고 표준관입시험(N치) 결과보다 콘관입시험(CPTu)을 이용한 지반 분석 결과를 설계에 적용하는 것이 현장 실험 결과와 보다 유사한 결과를 나타내는 것을 확인하였다. 또한 실트질 사질토 지반에서 상한석션압 이상의 석션압을 적용시 가물막이 내부의 국부적인 파괴(piping 현상)를 유발하는 것을 확인하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Fundamental Study on Earthwork Quality Control Based on Intelligent Compaction Technology

    지능형 다짐기술을 통한 토공사 품질관리를 위한 기초 연구

    Baek, Sung-Ha, Kim, Jin-Young, Cho, Jin-Woo, Kim, Namgyu, Jeong, Yeong-Hoon, Choi, Changho

    백성하, 김진영, 조진우, 김남규, 정영훈, 최창호

    In this paper, intelligent compaction (IC) technology and the earthwork quality control specifications based on IC were analyzed, and the field study ...

    본 연구에서는 지능형 다짐기술과 이를 활용한 토공사 품질관리 기준을 분석하고, 현장시험을 통해 대표적인 지능형 다짐값인 CMV(Compaction Meter Value)와 일점시험(평판재하시험 ...

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    In this paper, intelligent compaction (IC) technology and the earthwork quality control specifications based on IC were analyzed, and the field study was conducted to investigate the relationship between the representative IC value CMV (Compaction Meter Value) and spot test results (plate bearing test and field density test). As the number of roller passes increased, both the CMV and spot test results increased. However, point-by-point comparison between CMV and spot test results yielded poor quality correlations; this is because the ununiform stiffness of the underlying layer and the moisture content of the lift layer affected the CMV and spot test results, respectively. Most international specifications related to IC requires knowledge of the IC values and their relationships with the soil properties obtained by the traditional spot tests. Therefore, for the successful implementation of intelligent compaction technology into earthwork construction practice, the number of roller passes as well as the lift thickness and the moisture content of the soil should be carefully considered.


    본 연구에서는 지능형 다짐기술과 이를 활용한 토공사 품질관리 기준을 분석하고, 현장시험을 통해 대표적인 지능형 다짐값인 CMV(Compaction Meter Value)와 일점시험(평판재하시험 및 현장밀도시험) 결과를 비교 분석했다. CMV와 일점시험 결과 모두 다짐횟수가 증가할수록 커지는 경향을 나타냈다. CMV와 일점시험 결과의 상관성은 높지 않았는데, 이는 불균질한 원지반 강성, 성토재료의 포설 깊이 및 함수비가 각각 CMV와 일점시험 결과에 영향을 주었기 때문이다. 지능형 다짐과 관련한 대부분의 국외 기준에서 지능형 다짐값과 일점시험 결과의 상관관계를 바탕으로 토공사 품질을 관리를 하도록 명시하고 있다. 따라서 지능형 다짐기술을 활용해 토공사 현장의 다짐품질을 관리하기 위해서는 적절한 다짐횟수와 더불어 원지반의 상태, 성토재료의 포설 깊이 및 함수비가 종합적으로 고려되어야 할 것으로 판단된다.

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    December 2020
  • Research Article

    Numerical Investigations on the Excavation Width and Property of Deformation of Earth Retaining Wall

    흙막이 벽체의 굴착 폭과 변형특성에 관한 수치해석적 연구

    Park, Choon-Sik, Joung, Sung-min

    박춘식, 정성민

    In the case of two-dimensional analysis generally applied in the analysis of Earth Retaining Wall, mutual interference occurs due to earth pressure ...

    흙막이 벽체의 해석 시 일반적으로 적용되는 2차원 해석의 경우 굴착 폭이 작으면 토압에 의한 상호간섭이 발생하며, 그 영향으로 굴착 폭이 작은 구간에서는 ...

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    In the case of two-dimensional analysis generally applied in the analysis of Earth Retaining Wall, mutual interference occurs due to earth pressure, when the excavation width is small, and in the section where the excavation width is small, and the resulting influence makes it difficult to secure reliability in the horizontal displacement of the retaining wall when performing 2-dimensional analysis in a section with a small excavation width. This study performed two-dimensional and three-dimensional finite element analyses on excavation depth (H) and excavation width (B) under various conditions for the H-pile earth wall, in the geological conditions of clayey soil, sandy soil, and weathered rock, and examined the relationship between excavation width and horizontal displacement according to each condition, to identify the boundary of the excavation width, which is the range of mutual interference caused by earth pressure. As a result, it was possible to clearly distinguish the analytical boundary according to the excavation width only in the clayey soils with relatively large horizontal displacement. It is concluded that it is reasonable to perform a 3D finite element analysis, which is similar to the actual behavior, if the excavation scale (B/H) is 2.0 or less, with the digging width less than 12 m at a digging depth of 10 m or less, and with the the one less than 24 m at a digging depth of 10 m or more, and that 2-dimensional finite element analysis may be used in cases where the excavation width is greater than 12 m when the excavation scale (B/H) is 2.0 or more and the excavation depth is 10 m or less, and the excavation width is greater than 24 m at an excavation depth of 10 m or more.


    흙막이 벽체의 해석 시 일반적으로 적용되는 2차원 해석의 경우 굴착 폭이 작으면 토압에 의한 상호간섭이 발생하며, 그 영향으로 굴착 폭이 작은 구간에서는 2차원 해석 시 흙막이 벽체의 수평변위에 대한 신뢰성 확보가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 2차원 해석 시 토압에 의한 상호간섭 발생의 범위가 되는 굴착 폭의 경계를 확인하기 위하여 H-pile 토류벽체에 대하여 점성토, 사질토, 사질토 및 풍화암의 지층조건에서 다양한 조건의 굴착 깊이(H)와 굴착 폭(B)에 대하여 2차원 및 3차원 유한요소해석을 수행하여 각 조건에 따른 굴착 폭과 수평변위의 관계를 연구하였다. 연구결과 수평 변위가 비교적 크게 발생하는 점성토에서만 굴착 폭에 따른 해석적 경계를 뚜렷하게 구분할 수 있었고, 그 내용은 굴착규모(B/H) 2.0 이하, 굴착 깊이 10m 이하에서 굴착 폭이 12m보다 작은 경우와 굴착 깊이 10m 이상에서 굴착 폭이 24m보다 작은 경우는 실제 거동과 유사한 3차원 유한요소해석을 하는 것이 합리적이며, 굴착규모(B/H) 2.0 이상, 굴착 깊이 10m 이하에서 굴착 폭이 12m보다 큰 경우와 굴착 깊이 10m 이상에서 굴착 폭이 24m보다 큰 경우는 2차원 유한요소해석을 하여도 무방하다는 결론을 얻었다.

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    December 2020
  • Research Article

    Numerical Analysis for Optimal Reinforcement Length Ratio According to Width-to-Height Ratio of Back-to-Back MSE

    Back-to-Back 보강토옹벽의 옹벽폭비에 따른 최적 보강길이비 산정을 위한 수치해석적 연구

    Park, Choon-Sik, Kim, Dong-Kwang

    박춘식, 김동광

    Since the mechanically stabilized earth walls have a form of retaining wall compatible with a narrow section, the geogrid overlaps according to ...

    Back-to-Back 보강토옹벽은 좁은 구간에 양립하는 옹벽의 형식을 가지기 때문에 벽체간의 이격거리에 따라 보강재가 겹치게 되어 보강재 간의 상호작용에 의한 응력 변화와 일체화된 ...

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    Since the mechanically stabilized earth walls have a form of retaining wall compatible with a narrow section, the geogrid overlaps according to the separation distance between the walls. There is a problem that the overall behavior may occur in the state of being integrated with the stress change due to the interaction of the geogrid. Therefore, a careful approach is required at the design stage, but there are currently no design criteria or guidelines in Korea. This study investigated the optimal reinforcement length ratio according to the retaining wall width to height ratio (width to height ratio, Wb/H) for these back-to-back mechanically stabilized earth walls. Retaining wall width ratio is 1.1H, 1.4H, 1.7H, 2.0H for Case II of the FHWA design standard, and the height is 3.0 m, 5.0 m, 7.0 m, and 10.0 m, which are most commonly applied. Through numerical analysis, the appropriateness of the FHWA design standard and the optimal reinforcement length ratio according to the height of the retaining wall and the width of the retaining wall were proposed.


    Back-to-Back 보강토옹벽은 좁은 구간에 양립하는 옹벽의 형식을 가지기 때문에 벽체간의 이격거리에 따라 보강재가 겹치게 되어 보강재 간의 상호작용에 의한 응력 변화와 일체화된 상태에서 전체가 거동하는 문제 등으로 설계단계에서 신중한 접근이 필요하나 현재 국내에 정형화된 설계기준이나 지침이 전무한 상태이다. 본 연구는 이러한 Back-to-Back 보강토옹벽에 대해 옹벽폭 대 높이비(옹벽폭비, Wb/H)에 따른 최적 보강길이비에 대해 고찰하였다. 옹벽폭비는 FHWA 설계기준의 Case II에 해당하는 1.1H, 1.4H, 1.7H, 2.0H, 높이는 일반적으로 가장 많이 적용되고 있는 3.0m, 5.0m, 7.0m, 10.0m를 대상으로 하였으며, 각 조건에서 수치해석을 통해 FHWA 설계기준의 적정성과 옹벽의 높이 및 옹벽폭비에 따른 최적 보강길이비를 제안하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Evaluation of the Influence of Shear Strength Correction through a Comparative Study of Nonlinear Site Response Models

    비선형 지반구성모델의 비교를 통한 전단강도 보정이 부지응답해석에 미치는 영향 평가

    Aaqib, Muhammad, Park, Duhee, Kim, Hansup, Adeel, Muhammad Bilal, Nizamani, Zubair Ahmed

    무하마드 아킵, 박두희, 김한섭, 무하마드 빌랄 아딜, 주바이르 아흐메드 니자마니

    In this study, the importance of implied strength correction for shallow depths at a region of moderate to low seismicity with primary ...

    본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 ...

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    In this study, the importance of implied strength correction for shallow depths at a region of moderate to low seismicity with primary focus on its effect upon site natural period and mean period of the ground motion is investigated. In addition to the most commonly used Modified Kondner-Zelasko (MKZ) model, this paper uses a quadratic/hyperbolic (GQ/H) model that can capture the stress - strain response at large strains as well as small strain stiffness dependence. A total of six site profiles by downhole tests are used and 1D site response analyses are performed using three input motions with contrasting mean periods. The difference between non-corrected and corrected analyses is conditional on the site period as well as mean ground motion period. The effect of periods is analyzed by correlating them with the effective peak ground acceleration, maximum shear strains and amplification factors. The comparative study reveals that the difference is more prominent in soft sites with long site periods. Insignificant differences are observed when soil profiles are subjected to ground motion with very short mean period.


    본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 위해 일반적으로 널리 사용되는 Modified Kondner-Zelasko(MKZ) 모델과 함께 미소변형률뿐만 아니라 대변형률 영역에서의 응력-변형률 거동을 모사할 수 있는 General Quadratic/Hyperbolic(GQ/H) 모델을 사용하였다. 6개 부지의 다운홀 시험 자료와 평균주기가 다른 3개의 입력지진파를 사용하여 1차원 부지응답해석을 수행하였다. 그 결과, 입력지진파의 평균주기뿐만 아니라 부지의 고유주기에 따라 전단강도 보정 적용 유무에 따른 해석 결과의 차이가 발생했다. 부지의 고유주기의 영향을 파악하기 위해 유효최대지반가속도, 최대전단변형률 및 증폭계수와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 부지의 고유주기가 길고 연약한 지반일수록 그 차이가 더욱 커지는 것을 확인하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Evaluation of Lateral Resistance for Tie-cell Wave-dissipating Block by Model Experiments

    모형실험을 통한 타이셀소파블록 구조체의 수평저항력 평가

    Kim, Tae-Hyung, Kim, Jiseong, Choi, Ju-Sung, Kang, Gichun

    김태형, 김지성, 최주성, 강기천

    Recently, interest in Tie-cell wave-dissipating blocks that can compensate for the disadvantages of block-type breakwaters and provide economically effective design is increasing ...

    최근에는 블록식 방파제의 단점을 보완하고 경제적인 설계가 가능한 타이셀소파블록에 대한 관심이 증가하고 있다. 타이셀소파블록은 각 블록을 말뚝으로 결속한 구조체로 활동저항성이 매우 우수한 ...

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    Recently, interest in Tie-cell wave-dissipating blocks that can compensate for the disadvantages of block-type breakwaters and provide economically effective design is increasing. Tie-cell wave-dissipating block has high activity resistance due to its structure in which each block is held together by a pile. In this study, through the laboratory model experiments, it was possible to confirm the increase in lateral resistance of the Tie-cell wave-dissipating blocks due to the penetration of the piles. The lateral resistance of the piles appeared almost constant regardless of the overburden load of the blocks. The lateral resistance shared by the piles changed depending on the increase or decrease in the lateral resistance of the friction between blocks. In the experiment in which two piles were penetrated, the overall lateral resistance was larger than the case a single pile was used, but the resistance behavior of the piles was different.


    최근에는 블록식 방파제의 단점을 보완하고 경제적인 설계가 가능한 타이셀소파블록에 대한 관심이 증가하고 있다. 타이셀소파블록은 각 블록을 말뚝으로 결속한 구조체로 활동저항성이 매우 우수한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 말뚝의 관입으로 인한 타이셀소파블록의 수평저항력 증가를 명확하게 확인할 수 있었다. 그리고 말뚝의 수평저항력은 블록의 상재하중에 상관없이 거의 일정하게 나타났다. 말뚝이 분담하는 수평저항력은 블록과 블록사이의 마찰이 담당하는 수평저항력 증감에 따라 변화하였다. 말뚝을 두개 관입시킨 실험에서는 싱글말뚝을 사용한 경우 보다 전반적으로 수평저항력이 크게 나타났으나 말뚝의 저항 거동은 다르게 나타났다.

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    December 2020
  • Research Article

    Evaluation of Field Application of Precast Concrete-panel Retaining Wall attached to In-Situ Ground Using Field Test and Numerical Analysis

    현장시험 및 수치해석 분석을 통한 원지반 부착식 판넬옹벽의 현장 적용성 평가

    Kwon, Yong Kyu, Min, Kyoung-nam, Hwang, Young-cheol, Ban, Hoki, Lee, Minjae

    권용규, 민경남, 황영철, 반호기, 이민재

    Man-made slope is inevitable to make a new road, which may result in environmental problems as well as collapse of slope. To ...

    우리나라는 산지가 많은 지형적인 특성으로 교통의 편리를 위해 산지를 절취하여 변형시키는 공사가 매년 증가하고 있다. 특히 산지를 절치하여 변형시킬 경우 자연재해로 인한 ...

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    Man-made slope is inevitable to make a new road, which may result in environmental problems as well as collapse of slope. To prevent these problems, various methods such as geogrid reinforced retaining wall, precast concrete-panel retaining wall, and so on, have been introduced and developed. Among these methods, this paper presents the evaluation of field application of precast concrete-panel retaining wall attached to in-situ ground (so called top-down) compared to the conventional construction method of precast concrete-panel retaining wall (so called bottom-up) through the field test and numerical analysis. As a result, the safety factor of both methods in final stage is similar, however, top-down method guarantees the slope stability during the construction compared to bottom-up method.


    우리나라는 산지가 많은 지형적인 특성으로 교통의 편리를 위해 산지를 절취하여 변형시키는 공사가 매년 증가하고 있다. 특히 산지를 절치하여 변형시킬 경우 자연재해로 인한 사면 붕괴, 환경문제 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하고자 판넬식 옹벽, 보강토 옹벽 등의 다양한 보강공법이 있다. 하지만 Bottom-up방식의 경우 경사굴착으로 인한 추가 토공처리가 필요하며 되메움과 다짐불량에 의한 안정성 저하 등의 문제점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 Bottom-up방식의 문제점을 해결하기 위해 Top-down방식에 대해 현장 적용시험 및 수치해석을 통해 안정성 분석을 수행하였으며, 대표단면을 선정하여 Bottom-up방식과 Top-down방식에 대해 안정성 비교분석하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Effect of Overburden Stress on Bulb Shapes of Horizontal Compaction Grout in Loose Sand: 2D-scaled Experimental Study

    상부 응력이 수평 압밀 그라우팅 구근 형상에 미치는 영향: 2차원 축소 모형 실험 연구

    Joo, Hyun-Woo, Baek, Seung-Hun, Kwon, Tae-Hyuk, Han, Jin-Tae, Lee, Ju-Hyung, Yoo, Wan-Kyu

    주현우, 백승훈, 권태혁, 한진태, 이주형, 유완규

    The compaction grouting technique is widely used to improve the liquefaction resistance of loose sands that are liquefaction-prone. Particularly, the horizontal injection ...

    압밀 그라우팅 공법은 액상화 취약 느슨한 사질토 지반의 보강에 널리 사용되고 있다. 특히 기존에 상부 구조물이 있는 지반의 경우, 압밀 그라우팅 수직 ...

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    The compaction grouting technique is widely used to improve the liquefaction resistance of loose sands that are liquefaction-prone. Particularly, the horizontal injection of compaction grout is proposed for the liquefiable ground with an overlying structure as it does not allow the vertical compaction grouting. However, there has been limited number of researches on the horizontal compaction grouting. Therefore, this study explores the grout bulb shape and expansion direction in loose sand. A series of scaled two-dimensional experiments on the horizontal compaction grouting was conducted varying the overburden stress. The results show that the grout bulb grows in an elliptical shape though its directivity of major axis changes with the overburden effective stress and relative density. The grout bulb expands faster in a horizontal direction under a low overburden stress with a small relative density. The higher overburden stress and the greater relative density cause the more circular shape with the faster expansion in a vertical direction. The presented finding is expected to contribute to accurate and efficient design of the horizontal compaction grouting method.


    압밀 그라우팅 공법은 액상화 취약 느슨한 사질토 지반의 보강에 널리 사용되고 있다. 특히 기존에 상부 구조물이 있는 지반의 경우, 압밀 그라우팅 수직 주입이 불가능하여, 수평 주입이 대안으로 제시되고 있는 상황이다. 현재 대부분 이론과 실험은 압밀 그라우팅의 수직 주입 공법을 다루고 있는 반면, 수평 압밀 그라우팅 공법에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 수평 압밀 그라우팅 공법에 대한 실내 2차원 실험을 통해 상부 구조물이나 주입 심도를 대변하는 상부 응력에 따른 그라우트 구근 형상과 팽창 방향을 분석하였다. 그 결과 그라우트 구근의 단면은 응력 이방성과 느슨함의 정도에 따라 주로 타원형으로 팽창함을 발견하였다. 특히, 낮은 상부 응력과 낮은 상대 밀도의 조건에 수평축이 긴 타원형으로 수평 방향으로 발달하였고, 상부 응력과 상대 밀도가 증가함에 따라 그 형상이 원형에 가까워지고 수직 방향으로 팽창하였다. 본 연구를 통해 수평 압밀 그라우팅 공법의 구근 팽창에 대한 이해가 높아지고 나아가 보다 정확하고 효율적인 현장 시공 설계가 가능할 것으로 기대된다.

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    December 2020
  • Research Article

    Distorted Bounding Surface of Clay with Consideration of the Effect of Temperature on Shearing Response

    전단시 온도 영향을 고려한 점성토의 왜곡 경계면 모델 개발

    Woo, Sang Inn, Yune, Chan-Young

    우상인, 윤찬영

    The present research focuses on a methodology to describe shearing response of clay with respect to temperature. An increase of temperature shifts ...

    본 연구는 온도에 따른 점성토의 전단 변형의 특성의 모사에 초점을 맞춘다. 일반적으로 온도가 상승할수록 정규압밀선은 간극비와 평균유효응력의 평면에서 하향 이동한다. 하지만 한계상태선은 ...

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    The present research focuses on a methodology to describe shearing response of clay with respect to temperature. An increase of temperature shifts the normal consolidation line to move down in the plane of void ratio and mean effective stress. The critical state line, however, does not move as much as the normal consolidation line in accordance with temperature increase. As temperature increase, therefore, the difference between the critical state mean effective stress and the pre-consolidation pressure reduces. To reflect this easily, the present study applies a bounding surface consisting of two parts divided by the critical state mean effective stress. This study calibrated a bounding surface for the soft Bangkok clay and performed elemental simulation for undrained triaxial compression tests. The elemental simulation showed that the model can describe the mechanical response upon temperature of clay without complex hardening and evolution rules compared to the experimental data.


    본 연구는 온도에 따른 점성토의 전단 변형의 특성의 모사에 초점을 맞춘다. 일반적으로 온도가 상승할수록 정규압밀선은 간극비와 평균유효응력의 평면에서 하향 이동한다. 하지만 한계상태선은 온도변화에 따라 정규압밀선만큼 이동하지는 않는다. 따라서, 온도가 증가할수록, 한계상태 평균유효응력과 선행압밀 평균유효응력의 차이는 감소한다. 이를 반영하기 위해, 본 연구에서는 한계상태 평균유효응력을 기준으로 두 부분으로 나뉘어진 경계면을 적용하였다. 또한 Bangkok 점성토에 대해서 경계면을 구축하고, 비배수 삼축압축시험에 대해서 요소해석을 실시하였다. 요소해석 결과, 제안된 모델은 복잡한 강성 혹은 발달 법칙 없이 실험 데이터와 유사한 점성토의 온도에 따른 역학적 거동을 잘 모사하였다.

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    December 2020
  • Research Article

    Numerical Verification for Plane Failure of Rock Slopes Using Implicit Joint-Continuum Model

    내재적 절리-연속체 모델을 이용한 암반사면 평면파괴의 수치해석적 검증

    Shin, Hosung

    신호성

    Embedded joints in the rock mass are a major constituent influencing its mechanical behavior. Numerical analysis requires a rigorous modeling methodology for ...

    암반내의 절리는 암반의 전체적인 역학적 거동에 중요한 역할을 한다. 암반에 대한 수치해석은 절리면의 역학적 물성, 방향성, 간격 그리고 연속성을 정교하게 모델링할수 있어야 ...

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    Embedded joints in the rock mass are a major constituent influencing its mechanical behavior. Numerical analysis requires a rigorous modeling methodology for the rock mass with detailed information regarding joint properties, orientation, spacing, and persistence. This paper provides a mechanical model for a jointed rock mass based on the implicit joint-continuum approach. Stiffness tensors for rock mass are evaluated for an assemblage of intact rock separated by sets of joint planes. It is a linear summation of compliance of each joint sets and intact rock in the serial stiffness system. In the application example, kinematic analysis for a planar failure of rock slope is comparable with empirical daylight envelope and its lateral limits. Since the developed implicit joint-continuity model is formulated on a continuum basis, it will be a major tool for the numerical simulations adopting published plenteous thermal-hydro-chemical experimental results.


    암반내의 절리는 암반의 전체적인 역학적 거동에 중요한 역할을 한다. 암반에 대한 수치해석은 절리면의 역학적 물성, 방향성, 간격 그리고 연속성을 정교하게 모델링할수 있어야 한다. 본 논문의 내재적 절리-연속체 접근법은 절리군을 포함한 암반의 역학적 모델을 제시한다. 암반에 대한 강성 텐서는 온전한 암석과 절리군의 역학적 특성으로부터 산정하였다. 이는 온전한 암석과 절리군에 대한 연속적 강성 시스템의 컴플라이언스 텐서 합으로부터 산정할 수 있다. 암반사면의 평면파괴에 대한 수치해석은 기존의 daylight envelope과 측면한계를 적용하는 경험적인 방법과 상당히 일치함을 확인하였다. 개발된 내재적 절리-연속체 모델은 연속체 기반으로 수식화되어 기존의 절리에 대한 열-수리-화학적 실험적 결과들을 실제 수치해석에 적용할수 있을 것이다.

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    December 2020