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        시멘트 혼합토 및 복합지반의 강도, 변형 특성 및 수치해석

        전제성(Jesung Jeon) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.8

        본 연구에서는 원지반 점토와 시멘트 혼합토를 포함하는 복합지반을 조성하고 이에 대한 실내 일축압축강도 시험을 통해 원지반 점토 함수비 및 치환율, 시멘트 함유율 등에 따른 강도 및 변경 특성치를 분석하였으며, 혼합토에 대한 개별요소 수치모델링을 수행하였다. 시멘트 함유율 15 % 이상에서는 최종적인 복합지반의 강도에 있어 치환율을 증가시키는 것보다 시멘트 함유량증가 등을 통한 혼합토의 강도를 증가시키는 것이 더욱 유리함을 알 수 있었으며, 회귀분석을 통해 원지반 점성토의 일축압축강도와 시멘트 혼합토의 시멘트 함유율, 복합지반 치환율을 이용하여 최종적인 복합지반의 일축압축강도 및 탄성계수 예측이 가능하였다. 치환율과 함께 최종적인 복합지반의 강도 및 변형 특성치 예측에 가장 중요한 요소인 시멘트 혼합토의 일축압축강도는 실내시험 및 본딩모델이 적용된 3차원 개별요소 수치모델링을 통해 그 검증과 예측이 가능하였다. In this research, the composite grounds including original clay and soil-cement were constructed for conducting uniaxial compression test. Strength and deformation properties were analysed using results of laboratory tests with variations of water content of clay, replacement ratio and cement content. Numerical simulation using 3D distinct element method was conducted for soil cement. For strength of composite ground that contains more than cement contents of 15 %, it is more effective to increase cement content than increase of replacement ratio. Strength and elastic modulus of composite ground could be predicted by regression equations using uniaxial compression strength of clay, cement content of soil cement and replacement ratio. For strength and elastic modulus of soil cement, which is most important things for predicting final strength and elastic modulus of composite ground, numerical simulation using the distinct element method adapted bonding model could be used to verify laboratory test, and predict strength and elastic modulus.

      • KCI등재

        개량형 수평배수 압밀시험 장치에 의한 압밀특성 평가

        전제성(Jeon Jesung) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7

        연약지반의 적정 압밀속도 및 압밀침하량 예측에 있어 유효응력, 투수계수, 압밀계수, 체적변화계수 등의 물질함수는 가장 중요한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 수평배수 조건에서의 압밀 물질함수 산정을 위한 개량형 수평배수 압밀시험 장치를 고안하고, 이를 이용하여 고함수비 해성점토에 대한 압밀시험을 실시하였다. 시험에 이용된 시료는 상부 준설매립 지반과 하부 원지반점토로 구성된 남해안 산업단지 조성 현장에서 채취하였다. 기존의 표준압밀시험을 동시에 실시하였으며, 이 결과를 이용하여 배수조건별 간극비, 유효응력, 투수계수, 압밀계수, 체적변화계수 등을 분석하였다. 압밀 물질함수는 Stark(2005)이 제안한 소성지수 포함의 회귀분석 방정식 형태로 표현되었으며, 이를 통해 투수성에 대한 이방성 특성을 산정할 수 있었다. Material functions about effective stress, permeability, coefficient of consolidation and coefficient of volume change has important role to predict consolidation velocity and settlement of soft ground. Modified oedometer for radial drainage is adapted to find out material functions on laboratory tests. Undisturbed sample for laboratory tests were taken from construction sites of industrial complexes on southern coastal area which consists of upper dredged fill and lower original clay layer. For different drainage condition in consolidation process void ratio, effective stress, permeability, coefficient of consolidation and coefficient of volume change has been assessed with results of existing standard oedometer tests. It is worthwhile to note that consolidation material functions could be expressed as regression equation by Stark (2005), heterogeneity for permeability could be assessed from these relationships.

      • KCI등재

        3차원 개별요소해석 시의 초기 모델 및 재료 스케일 영향

        전제성(Jeon Jesung),신동훈(Shin Donghoon),하익수(Ha Iksoo) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.7

        본 연구에서는 3차원 개별요소해석 코드인 Particle Flow Code, PFC<SUP>3D</SUP>(Itasca)를 이용, 조립재료의 실내 삼축압축시험에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행하였으며, 해석 모델과 개별요소를 대상으로 다양한 상사 조건에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행, 그 결과를 통해 각각의 스케일 조건이 최종 수치 모델링 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 개별요소 수치 모델링은 기존 2차원 모델링 대비 별도의 간극률 환산 없이 정확한 초기 조건 구현이 가능했으며, 응력-변형 및 체적변화 거동, 강도정수 등에 있어 실내시험 결과와 유사한 수치 해석적 예측이 가능하였다. 해석 모델과 개별요소에 대한 다양한 상사비 조건별 수치 모델링 결과, 3차원 해석 시의 안정적 예측결과 도출 및 수치 시험실 활용에 대한 적정성을 확보하되, 해석시간 단축 및 해석 효율성 확보를 위해서는 해석 모델과 개별요소에 대한 적정 상사비 결정이 필요함을 알 수 있었다. 해석 모델의 크기와 개별요소의 입경크기를 변화시켜 개별요소 수치모델링을 수행한 결과, 대부분의 경우 전체적인 응력-변형 거동에 차이가 발생하였지만, 점착력과 내부마찰각의 강도정수는 Dmod/Dgmax < 10 조건에 유사한 결과를 보였으며, 개별요소 방법이 수치 시험실 기법을 이용한 강도정수산정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다. Numerical simulations by three-dimensional Particle Flow Code(PFC<SUP>3D</SUP>, Itasca) considering distinct element method (DEM) were carried out for prediction of triaxial compression test with sand material. The effect of scale conditions for numerical model and distinct material on final prediction results was analyzed by numerical models under various scale conditions, and following observations were made from the numerical experiments. It is very useful to model the initial material condition without any porosity conversion from 2-D to 3-D DEM. Numerical experiments have shown that in all cases considered, 3D distinct element modeling could provide good agreement on stress-strain behavior, volume change and strength properties with laboratory testing results. It was important thing to assess reasonable scale ratio of numerical model and distinct elements for saving calculation time and securing calculation efficiency under condition with accuracy and appropriateness as numerical laboratory. As results of DEM simulations under various scale conditions, most of results show that shear strength properties as cohesion and internal friction angle are similar in condition of Dmod/Dgmax < 10. It shows that 3-D distinct element method could be used as efficient tool to assess strength properties by numerical laboratory technique.

      • KCI등재

        규칙기반 및 상관분석 방법을 이용한 시계열 계측 데이터의 이상치 판정

        전제성(Jesung Jeon),구자갑(Jakap Koo),박창목(Changmok Park) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.5

        본 연구에서는 빅데이터 범주에 포함되는 각종 계측 데이터를 대상으로 각종 이상치를 판단하기 위한 기법을 고안하고, 인공 데이터 및 실 계측 데이터를 이용한 이상치 분석을 수행하였다. 계측결과에 대한 1차 차분 값 및 오차율을 적용한 규칙기반 방법은 큰 규모의 Short fault 분석 및 일정 기간 계측값에 변화가 발생하지 않는 경우의 Constant fault 분석에 효과적으로 적용될 수 있었으나, 독립적인 단일 데이터셋만을 이용하는 관계로 큰 변화폭을 보이는 실 계측 데이터의 정상 데이터를 이상치로 오판하는 문제점이 있었다. 규칙기반 방법을 이용한 Noise fault 분석은 적정 데이터 윈도우 사이즈의 선택 및 이상치 판정용 한계값 선정상의 문제로 인해 실 계측 데이터 적용에 한계가 있었다. 이종 데이터 간 상관분석 방법은 학습 데이터의 적정범위 선정이 선행된다면 장단기 계측 데이터의 이상 거동 및 국부적 이상치 판정에 매우 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. In this study, detection methods of outlier in various monitoring data that fit into big data category were developed and outlier detections were conducted for both artificial data and real field monitoring data. Rule-based methods applied rate of change and probability of error for monitoring data are effective to detect a large-scale short faults and constant faults having no change within a certain period. There are however, problems with misjudgement that consider the normal data with a large scale variation as outlier caused by using independent single dataset. Rule-based methods for noise faults detection have a limit to application of real monitoring data due to the problem with a choice of proper window size of data and finding of threshold for outlier judgment. A correlation analysis among different two datasets were very effective to detect localized outlier and abnormal variation for short and long-term monitoring dataset if reasonable range of training data could be selected.

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        건설 계측 데이터에 대한 통합 이상치 분석 시스템 개발

        전제성(Jesung Jeon) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.5

        구조물의 이상징후 판단 및 장단기 안정성, 장래 거동 등의 판단에 다양한 계측결과가 효율적으로 이용되기 위해서는 계측 데이터 내에 포함한 각종 이상치의 판정 및 제거가 필요하다. 본 연구에서는 장기 시계열 데이터에 대한 이상치 평가를 수행하기 위한 통합 이상치 분석 시스템을 개발하였다. 이상치 평가는 시계열 분석법에 의한 단일 데이터셋 대상의 1차 이상치 분석과 합성신호 기반의 다중 데이터셋에 대한 2차 이상치 분석으로 구분하여 단계별로 수행되었다. 통합 이상치 분석 시스템은 구조물에 대한 종합 안전관리 플랫폼과 실시간 연동되어 구조물의 각종 안전성 평가 및 거동 예측 등을 위한 기초자료를 제공할 수 있도록 개발되었다. 현장 적용을 통해 일정 경향을 보이는 동종의 다수 센서들의 합성신호와 개별 데이터셋 간의 상관성이 크게 증가함을 확인할 수 있었으며, 상관성에 대한 가중치 적용을 통해 차별 거동을 보이는 다양한 센서 계측치들도 모두 통합 이상치 분석에 활용될 수 있음을 확인 할 수 있었다. Outliers detection and elimination included in field monitoring datum are essential for effective foundation of unusual movement, long and short range forecast of stability and future behavior to various structures. Integrated outlier analysis system for assessing long term time series data was developed in this study. Outlier analysis could be conducted in two step of primary analysis targeted at single dataset and second multi datasets analysis using synthesis value. Integrated outlier analysis system presents basic information for evaluating stability and predicting movement of structure combined with real-time safety management platform. Field application results showed increased correlation between synthesis value including similar sort of sensor showing constant trend and each single dataset. Various monitoring data in case of showing different trend can be used to analyse outlier through correlationweighted value.

      • KCI등재

        점토-시멘트 혼합 지반의 물리적 특성 예측

        박민철,전제성,정상국,이송,Park, Minchul,Jeon, Jesung,Jeong, Sangguk,Lee, Song 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.2

        점토-시멘트 혼합토의 물리적 특성인 함수비, 비중, 단위중량과 간극비 등은 혼합토의 강도, 압축성, 압밀거동 예측 등에 적용되는 주요한 인자이다. 기존에는 혼합토의 물리적 특성을 복잡한 실내시험 및 시공 후 확인조사를 통해 이루어 졌다. 본 연구는 점토 함수비 90~170%, 시멘트 함유율 5~25%와 재령기간은 3~90일 조건으로 실내시험을 수행하였으며, 양생 후 혼합토 함수비, 비중, 단위중량과 간극비 등에 대한 변화를 분석하였다. 시험결과를 이용하여 원지반 점토 함수비, 시멘트 함유율과 재령기간 등의 역학적 관계를 바탕으로 혼합토의 함수비, 비중과 단위중량에 관한 물성 예측식을 제안하였다. 혼합토의 물성 예측식을 지반공학 분야에서 일반적으로 사용하는 간극비 산출식에 대입하여 혼합토의 간극비 예측식을 도출하였으며, 방콕 점토를 대상으로 간극비에 대한 실험결과와 본 연구에서 제안한 예측식을 검증하였다. Physical characteristics of cement-admixed clay such as water content, specific gravity, unit weight and void ratio are main factors for strength, compressibility and prediction of consolidation behavior. In the past, the physical characteristics of admixed soils could be understanded through complex laboratory tests and field survey after construction. In this study, the tests were performed with conditions such as clay water contents 0%-170%, cement contents 5%-25% and curing period 3-90days after that analyzed for changes which are water content, specific gravity unit weight and void ratio of admixed soils. A prediction of properties through mechanical relationships with clay in situ water content, cement content and curing period could be proposed using the test results. The prediction equation of void ratio of admixed soils was derived using void ratio equation in geotechnical engineering and compared with test results of bangkok clay and then this study could be verified.

      • KCI등재

        압밀현상 예측을 위한 경계면 및 근사 비선형 해석기법

        이규환(Lee Kyuhwan),전제성(Jeon Jesung),김기영(Kim Kiyoung),정대석(Jung Daeesuk) 한국지반환경공학회 2007 한국지반환경공학회논문집 Vol.8 No.6

        압밀현상을 예측하는데 있어, 압밀특성이 상이한 이질층의 존재 및 투수성에 대한 비선형 물질함수 특성을 고려하는 것은 기존 고전 압밀론에서의 많은 가정사항들을 극복하여 실제 현상에 더욱 부합하는 예측결과를 얻는데 있어 중요한 요소라 할 수있다. 본 연구에서는 이질층에 대한 경계면 방정식을 유도하고, 이를 기존 유한차분해석기법에 포함시켜 이질층에 대한 압밀해석을 실시하였다. 또한 이질층을 단일토층으로 환산하여 압밀예측에 이용하는 기존방법과 본 연구에 의한 압밀해석 결과를 비교, 분석하였다. 한편, 유효응력단계별 투수성의 비선형성을 고려하기 위하여 기존 선형 압밀이론을 이용하되, 각 유효응력 단계별 압밀계수에 관한 함수식을 적용하는 근사 비선형 해석기법을 개발하여 본 압밀해석에 적용하였다. The interface layer having different consolidation properties and nonlinear material function with permeability needs to be considered to predict consolidation behavior. In this study, interface equation between different layers has been derived and then applied to existing finite difference scheme for conducting consolidation analysis. These results have been compared with those by conventional method in which different layers are converted to single layer having conversion value of properties. Also, although the conventional consoilidation analysis is used to consider non-linearity of the permeability with effective stress, an approximated nonlinear method as a function of consoilidation coefficient with effective stress have been developed and applied to the consoilidation analysis for various cases.

      • KCI등재

        저소성실트를 이용한 시멘트 혼합토의 강도 예측

        박종찬(Jongchan Park),박민철(Minchul Park),전제성(Jesung Jeon),정상국(Sangguk Jeong),박경한(Kyunghan Park),이송(Song Lee) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.7

        소일 시멘트 혼합토의 역학적 성질을 파악할 수 있는 인자로서는 일축압축강도로 기존 연구사례에서 제시되었다. 본 연구에서는 저소성실트를 이용한 시멘트 혼합토의 일축압축강도 시험을 통해 실트함수비, 재령일, 시멘트 함유율에 대한 역학적 변화를 분석하였으며, Abrams가 제안한 B계수에 대한 변화를 기존연구사례와 비교?분석 및 시멘트 혼합토의 일축압축강도 예측식도 제안하였다. 상수 B계수값은 토질의 특성 및 재령일 등에 따라 변화였으며, B계수 변화의 적정성 여부를 일축압축강도로 분석한 결과 변수형태의 고려가 적정한 것으로 나타났다. Abrams 방정식을 적용하고 재령일, 시멘트 함유율과 재령일을 고려한 저소성실트 혼합토의 일축압축강도 예측식을 제안하였다. For analysis of mechanics properties of soil cement, unconfined compressive strength has been proposed by existing case studies. In this study, mechanical changes with water content of silt, curing time and cement content were analyzed through unconfined compressive strength test. In addition, the changes for B factor by Abrams were compared with existing case studies after the prediction equations could be proposed about the unconfined compressive strength of admixed cement soil. Especially, the B constant factor was changed with soil characteristics and curing time. For analysis results of appropriateness status and unconfined compressive strength, consideration of variable form was titrated. The prediction equations at low plasticity silt admixed using the uniaxial compressive strength with applying Abrams’s equation and considering cement content, curing time is proposed.

      • KCI등재

        증고에 따른 기존 CFRD 댐체의 변형거동

        신동훈(Shin Donghoon),조성은(Cho Sungeun),전제성(Jeon Jesung),이종욱(Lee Jongwook) 한국지반환경공학회 2007 한국지반환경공학회논문집 Vol.8 No.6

        본 논문에서는 이미 사용 중인 콘크리트표면차수벽형석괴댐(이하 CFRD)에 대하여 저수용량 확대 또는 수리ㆍ수문학적 안정성을 증대할 목적 등으로 하류측에 추가 축조하여 댐의 높이를 높이는 경우에 대하여 추가 축조과정에 기존 댐체 및 추가 축조부분의 변형거동을 유한요소해석법으로 검토하였다. 해석결과 기존 댐체의 하류측에 덧붙여 추가 축조할 경우 기존 댐체 전반에 걸쳐 추가 변형이 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 상류사면은 침하(댐마루측)와 융기(댐체 하부측)가 동시에 발생하며, 이 경우 CFRD의 특성상 상류사면에 시공되어 있는 콘크리트 차수벽에는 휨모멘트에 의한 인장균열이 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 기존 CFRD에 증고를 하는 경우에는 시공전에 반드시 기존 차수벽의 변형량과 휨모멘트 발생량 등을 검토하고 경우에 따라서는 적절한 보완대책의 수립이 필요한 것으로 나타났다. In this study, deformation behavior of existing concrete face rockfill dam, which is raised to a certain height to enhance storage capacity or to improve hydraulic and hydrologic stability, is examined using numerical analysis method. The results obtained from FEM analysis show a possibility that additional fill at downstram slope of existing CFRD dam body may lead undesirable deformations and stresses in existing dam body, especially in face concrete, such as settlements in upper part and bulging in lower part, excessive bending moments, and eventualy tensile cracks. Therefore, in designing multi-staged raising construction of CFRD, it is essential to consider deformations and stresses to be developed within and between exisiting dam body and added parts due to additional fill, and to prepare a proper measure to prevent abnormal deformations and stresses in the dam body including added parts.

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