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실험과 수치해석을 통한 동토지반 안정화용 수직형 열사이펀의 성능평가
이장근(Jangguen Lee),이철호(Chulho Lee),장창규(Changkyu Jang),최창호(Changho Choi) 한국지반신소재학회 2014 한국지반신소재학회 논문집 Vol.13 No.4
한대지역은 계절 변화에 따라 동결융해가 반복되는 상부의 활동층과 하부의 영하상태로 항시 유지되는 영구동토층으로 구성되어 있다. 한대지역에서 여름철에는 동결되어 있는 지반을 융해시키기 때문에 지반 강도저하 및 침하가 발생한다. 이러한 강도저하 및 침하는 상부 구조물의 구조적 안정성에 문제를 야기시켜 활동층을 포함하고 있는 한대지역에서는 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 동결지반 안정화 공법이 필요하다. 열사이펀이란 구조체 내부에 충전된 냉매의 자가적인 열순환에 의해 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 지반 안정화 공법 이다. 본 연구에서는 열사이펀의 지반 동결성능을 분석하기 위해 R-134a 냉매를 이용하여 충전율에 따른 열사이펀의 지반 온도제어를 실내실험과 수치해석을 통해 분석하고 열사이펀의 열전도율을 산정하였다. Frozen ground in cold region consists of an upper active layer and lower permafrost which is permanently frozen land. During the summer season, the air temperature is high enough to make the frozen ground melt, which causes the reduction of soil strength and thaw settlement. These phenomena result in structural instability, so it is necessary to apply frozen ground stability techniques. Thermosyphon is a closed natural two-phase convection device to maintain the ground temperature below 0℃ by extracting heat from the ground and discharges it into the atmosphere. Experimental and numerical investigation has been performed to estimate the effect of the refrigerant filling ratio in thermosyphon using R-134a refrigerant and the thermal conductance of the thermosyphon.
Effect of Side Friction on Consolidation Test of Normally Consolidated Kaolinite Slurry
Lee Jangguen(이장근),Fox Patrick J 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.3
압밀시험시 시료의 두께에 대한 직경의 비율이 크면 일반적으로 측면마찰은 없다고 간주된다. 그러나, 시료의 두께가 커질수록 측면 마찰의 영향은 무시할수 없게 된다. 본 연구에서는 정규압밀된 카올리나이트 슬러리의 압밀시험시 측면마찰의 영향을 조사하였다. 압밀시험을 통해 압밀시험곡선, 과잉간극수합, 압밀-간극비, 투수계수-간극비 관계를 측정하였고, 압밀-간극비 관계에 있어 측면마찰의 영향을 고려하기 위해 Taylor(1942)가 제안한 식을 적용하였다. 측정된 압밀시험곡선과 과잉간극수압에 대해 수치해석 결과와 비교 분석을 통해 측면 마찰이 압밀시험에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 측면 마찰의 영향을 고려한 수치해석 결과는 측면 마찰을 무시한 결과보다 측정값에 근사한 것으로 나타났으며, 측면 마찰은 압밀-간극비 관계 뿐만 아니라 압밀시간에도 영향을 주는 요인이라는 결과를 얻을수 있었다. Side friction is often neglected in the analysis of the results of a consolidation test when the specimen has a high ratio of diameter to height. As the height of a specimen increases, however, side friction becomes important. This paper presents an investigation of the effect of side friction on consolidation test results for normally consolidated kaolinite slurry. Consolidation tests were performed to obtain settlement, pore pressure, compressibility, and hydraulic conductivity of kaolinite slurry. The compressibility relationship is corrected for side friction using a modified form of Taylor (1942) analytical solution. Numerical simulations using the CS2 piecewise-linear model are compared with settlement and excess pore pressure measurements. Experimental results show improved agreement with a modified CS2 model in which the effect of side friction is considered. The numerical and experimental results indicate that the side friction is an important factor affecting the rate of consolidation as well as the compressibility relationship for the specimen.
포화된 카올리나이트를 이용한 열전도계수 예측모델의 신뢰성 검토
이장근(Lee Jangguen),김학승(Kim Hakseung),강재모(Kang Jaemo),김영석(Kim Youngseok),배규진(Bae Gyujin) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.3
동토를 대상으로 건설되는 지반구조물과 방사능 폐기물 처리장의 점토벽체의 성능을 결정하기 위해서는 정확한 세립토의 열전도계수 산정이 중요하다. 그러나 세립토의 경우 시료 성형과정에서의 교란, 포화상태 유지, 그리고 측정 장치의 장기발열로 인해 함수비 구배 발생과 같은 기존 열전도계수 측정 장비의 문제점으로 인해 열전도계수 측정에 오차가 발생한다. 본 연구에서는 압밀장비를 개조하여 열전도계수 측정용 니들프로브를 삽입한 상태에서 압밀시험을 활용하여 하중조건과 건조밀도의 변화에 따른 열전도계수를 연속적으로 측정하였다. 또한 실내실험 결과를 토대로 흙입자 구성성분의 열전도계수를 고려한 예측 모델의 신뢰성을 분석하였다. Estimating the thermal conductivity of clayey soils is important for enhancing the performance of geoengineering structures in cold regions and clay barriers for nuclear waste repositories, but specimen disturbance, saturation, and heat boundary conditions of the test apparatus hinder reliable measurements of the thermal conductivity of saturated clayey soils. This paper presents the results of an experimental study carried out using modified consolidation tests with the needle probe method to measure thermal conductivity. Experimental consolidation tests with saturated kaolinite were performed to investigate the effect of effective stress and dry density on thermal conductivity for saturated kaolinite. In addition, thermal conductivity of soil particles were thoroughly investigated and experimental results were used to evaluate the accuracy of the models to predict thermal conductivity.