하중조건을 고려한 제주 화산암지대의 지반 안정성 평가

한희수 ( Heuisoo Han ),백용 ( Yong Baek ) 대한지질공학회 2021 지질공학 Vol.31 No.2

본 논문은 SOC시설물 건설에 따른 지반 안정성을 평가한 논문으로, 기존 지반 및 숨골 조사결과에 따른 지반 물성치를 이용하여 SOC시설물 하부지반의 안정성을 평가한 것이다. 연구내용은 다음과 같다. 1)기존 지반조사 자료를 기반으로 지반현황을 분석하여 숨골 및 지반 물성치를 산정하였다. 2) 수치해석을 통한 지반의 안정성 및 변형 범위를 파악하였다. 3) 지반안정성 해석단면(대형장비 주행로) 결정한 후 단면에 대한 모델링을 하여, 지반 안정성을 평가하였다. 본 연구는 SOC시설물 전체 부지를 크게 3개의 단면으로 나누어 해석하였으며, SOC시설물 하부지반의 각 단면별 지반, 하중조건 및 포장조건을 파악하여 컴퓨터 수치해석 모델링을 통해 응력, 침하량, 변형률을 산정하였다. 현 지반 조건에 따른 각 단면별 해석결과, 침하량은 0.11~0.18 m, 전응력은 92.75~445 kPa로 해석되었다. 이 결과들은 하부지반의 숨골을 고려하여 지반의 강도 정수를 감소시켰을 뿐 아니라, 하부지반의 보강이 없는 조건으로 해석한 결과이므로, 적절한 하부지반의 조건을 고려하여 약액주입 등의 간단한 지반 보강만으로 충분한 SOC시설물 지반 안정성을 확보할 수 있다. This paper is written to evaluate the ground stability according to the construction of Jeju 2nd airport. Sumgol is the unique characteristics of Jeju soil, which is used to evaluate the ground stability of the airport. The research contents are as follows. 1) The geotechnical characteristics for Jeju 2nd airport was analyzed, and the Sumgol and geotechnical properties were calculated based on the existing geotechnical survey data. 2) The divided sections of Jeju 2nd airport were modeled to evaluate the ground stability after determining the section (runway and airport facilities) which have the different soil and loading properties. 3) The stability and deformation ranges of the airport ground were identified through numerical analysis. The entire airport was divided into three sections to analyze the stability of Jeju 2nd airport, and calculated the stresses, settlements, and strains of each section by computer numerical analysis modeling. For modeling, the ground and load conditions were examined, also pavement conditions for each airport ground section were examined. From the analysis results of each section according to the ground conditions, the vertical settlements were analyzed as 0.11~0.18 m and the sum of effective stress and pore water pressure were 92.75~445 kPa. These results were made by taking into account the Sumgol of the bottom ground without reinforcement, also the soil strength parameters of the airport ground were reduced for computer modeling, Therefore, if proper reinforcements are applied to the ground of Jeju 2nd airport, sufficient airport ground stability can be secured.

전기가열장치를 이용한 연약지반개량

한희수(Heuisoo Han),임은상(Eunsang Im),이금성(Kumsung Lee),장동훈(Donghun Chang) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.1

본 논문은 심층연약지반 개량용 전기가열장치를 개발하여 경기도 화성시 인근 연약지반에 적용한 것이다. m당 1 kW의 전기를 소비하는 니켈-크롬선으로 구성된 길이 4.0 m의 전기가열장치를 지표하 3.5~6.5 m 사이에 설치하여 48시간의 지반가열을 2회, 총 96시간 실시하였으며, 온도계와 압력계를 지표하 5.0 m 지점에 매설하여 지반가열에 의한 온도 및 증기압 변화를 측정하였다. 실험결과 가열원으로부터 횡방향 거리의 온도분포 및 선단지지력의 변화는 이차함수를 나타내었으며, 둘 다 R2값은 1로 산정되었다. 또한, 전기가열로 인해 수증기가 배출됨에 따라, 함수비 및 간극수압이 감소함을 관찰할 수 있었다. In this study, we developed the electric heating equipment and applied for soft ground improvement. The developed heat pipe is 4 m-length and consumes 1 kW/m, which is consisted of Ni-Cr wire. It was installed in 3.5~4.5 m below ground surface and heated for 96 hours (48 hours, 2 times). The temperature variation and vapor pressure caused by electric heating was measured by the thermometer and pressure gauge which were installed in the ground (5.0 m), and the tip resistances were measured by static electronic piezo-cone penetration test (CPT). As the results of experiments, 2-order polynomial curve was shown to adjust the variation of tip resistance and the temperature distribution with the horizontal distance from electric heater, whose R2 value is close to 1. In addition, in-situ pore-water pressure and water content was decreased.

안전계수 변화를 고려한 사면거동의 3차원 분석기법 연구

한희수(Han Heuisoo),백용(Baek Yong),조재호(Jo Jaeho),황찬규(Hwang Changu) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.4

사면의 거동에 관한 종래의 해석 기법은 사면거동을 시간과 변위의 2차원 크리프로 해석하는 것이었으나, 이러한 해석기법은 강우에 의한 응력변화를 고려 않고 시간에 따른 변위만을 고려하여, 강우 시 사면의 거동 및 붕괴를 설명하지 못한다. 또한 강우에 의한 이력현상으로 인해 파괴면내의 전단에너지가 감소한다. 크리프 해석은 응력항을, 이력현상 해석은 시간항을 무시한 해석이므로, 두 가지 해석을 결합하여, 사면의 거동을 해석한다면, 응력변화, 변위 및 시간을 모두 고려한 실제 사면의 거동해석이 됨을 알 수 있다. 그러나 응력변화에 관한 항은, 강우로 인한 실제 사면의 침투 및 배수 시, 전단응력의 변화 및 전단강도의 변화를 동시에 유발하므로, 이 두 항을 동시에 고려할 수 있는 안전계수항으로 바꾸어야 한다. 본 논문은 강우의 지반침투 및 배수로 인하여 사면의 단위중량이 변하는 과정에 대한 크리프와 이력현상을 고려할 수 있는 결합해석으로 고찰하고 이에 따른 사면붕괴에 관한 전단응력과 전단강도의 변화 및 안전계수변화를 3차원으로 나타내고자 수행한 결과이다. Generally, slope behavior is analyzed by 2-dimensional creep model. Creep behavior shows the deformation variation as time goes by without stress increment. Convention 2-dimensional creep analysis does not have the term of stress variation, it means creep analysis could not figure out the relationship of shear strength variation according to the stress variation and displacement. The slope weight and shear strength is directly related and interlocked to the safety variation and displacement of slope, therefore, this phenomenon could be treated and analyzed as combining the hysteresis and creep, the iteration of this process will result in the slope safety. Furthermore, the combined analysis will be the slope analysis considering shear stress, displacement and shear strength with time variation. In real case, because the variation of shear stress and strength happen at the same time, they should be changed into safety factor which is function of them. This paper shows the 3-dimensional variation of unit weight of soil with hybrid analysis considering creep and hysteresis on the seepage and drainage of rainfall, futhermore variations of shear stress and strength which make the safety factor change.

이상물체를 이용한 암반의 동결융해 Modeling

한희수(Han Heuisoo) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.12

동절기에 암반의 절리면 내의 지하수의 동결 시 부피팽창으로 인해 절리면내 응력이 증가할 것이며, 융해 시 부피감소로 인해 응력이 감소되어 원상태로 회복된다. 동결융해과정이 지속적으로 반복되면서 발생되는 응력이력현상으로 인해 암반사면 내의 피로현상이 누적되면서 암반사면 절리면 내 누적 변위가 증가할 뿐만 아니라 전단강도 역시 지속적으로 감소될 것이다. 동결융해로 인한 응력의 이력현상은 대기의 온도의 영향에 의한 것으로, 일반적으로 점탄성 거동을 하게 된다. 그러므로, 일반적으로 점탄성 거동해석에 사용되는 Kelvin 모델을 적용할 수 있다. 동절기의 동결융해에 따른 암반사면의 거동을 해석하기 위하여, 계측깊이에 따라 얕은 절리면 깊이의 3지점과 깊은 절리면의 2지점으로, 총 5곳의 실측자료를 분석하였다. 얕은 절리면의 경우 많은 절리면을 가져, 다수의 Kelvin model이 연결된 상태이므로 거동이 복잡한 형태로 나타났다. 암반이 양호한 깊은 절리면의 경우 단순한 Kelvin model이 연결된 상태이므로, 절리면 거동이 단순한 형태로 나타남을 볼 수 있다. If the groundwater in rock joint is changed into ice, it induces the stress increment by volume increase. Also, if the ice is changed into groundwater again, the stress in joint decreases by volume decrease. The accumulated displacement and fatigues of joints are increased by the stress-hysterisis, induced from the continuous frost-thawing. Also the shear strength is decreased by them continuously. The stress-hysterisis is affected by the atmospheric temperature changes, whose behavior is visco-elasticity, usually. Therefore, Kelvin model could be used to analyze the frost-thawing behavior in winter. The measured data of total 5 points are examined, which are composed of 3 points of shallow joints and 2 points of deep joints. Because shallow weathered rocks have many joints, a lot of Kelvin model are connected and the behaviors are complicated. In case of deep joints, simple Kelvin model is applied and the behaviors are also simple.

국내 고속도로현장의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석

장석명(Seokmyung Jang),한희수(Heuisoo Han) 한국지반환경공학회 2022 한국지반환경공학회논문집 Vol.23 No.3

Sabkha층의 Hydrotest 시 입자파쇄 거동분석

김석주(Seokju Kim),한희수(Heuisoo Han) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.9

탄산질 모래는 낮은 구속압에서도 입자파쇄가 발생하며 이로 인해 높은 압축성을 나타내기 때문에 입자파쇄가 강도 및 변형특성에 중요한 영향을 미친다. 본 논문은 탄산질 모래로 구성된 Sabkha층에 Tank 설치를 위하여 시험성토 및 Hydrotest를 수행한 후 지반의 침하거동을 비교.분석한 것이다. 현장 Sabkha층 시료는 압밀시험결과 80∼170kPa에서 입자파쇄가 발생하였고, 화학조성을 분석한 결과 석영질 모래에서 검출되지 않은 칼슘성분이 다량 검출되어 입자파쇄가 잘 일어날 수 있음을 알 수 있었다. 입자파쇄가 발생하지 않은 시험성토에서는 성토완료 이틀만에 간극수의 소산과 침하가 완료되었으나 입자파쇄응력보다 큰 200kPa의 하중이 재하된 Hydrotest에서는 충수 후 장기침하거동이 발생하여 시험성토의 침하거동과는 상이한 결과를 나타내었다. 따라서 현장 Sabkha층에 입자파쇄하중 이상의 하중이 재하될 경우 입자파쇄로 인한 즉시침하와 파쇄된 입자의 재배열로 인한 이차압축침하가 발생됨을 알 수 있었다. Carbonate sands can be crushed under low confining pressure to achieve high compressibility. So particle crushing has significant influence on characteristics of strength and deformation. Trial embankment and hydrotest are conducted on Sabkha layer, consisting of carbonate sand to build tank structure. In this paper the settlement behavior was analyzed from each test. Particle crushing happened from 80 to 170kPa stress under compression test, and calcium was detected from chemical test. The test result came out Sabkha soil was very weak and easy to be crushing. About trial embankment test, particle crushing was not happen, and then extinction of pore water pressure and settlements were finished just during 2 days. On the other hand, the long-term settlement was happened in hydrotest. So the two test results did not correspond to each other. If loading stress is higher than yielding stress, instant settlement and secondary compression settlement are happened as a result of the particle crushing.

화강풍화토 모형사면의 인공강우 침투거동 해석

이금성(Kumsung Lee),한희수(Heuisoo Han),장동훈(Donghun Chang),윤동구(Donggu Yoon) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.12

본 연구에서는 인공강우의 침투·배수에 의한 모형사면의 침투거동을 정확히 파악하고자 대구·경북권의 화강풍화토를 이용한 실내모형실험을 수행하였다. 강우의 침투과정과 배수과정에 대한 함수비와 모관흡수력 변화를 측정하고 부정류상태의 수치해석을 수행하여 두 결과를 비교하였다. 실험결과, 함수비와 모관흡수력의 거동은 사면의 상부, 중간부, 하부 영역에 따라 침투 거리와 하부 배수층의 영향으로 다르게 나타났다. 공극 속 지하수량 변화에 따른 투수계수 변화는 침투과정에서 함수비 증가 및 모관흡수력 감소를 즉각적이고 큰 값으로 유발하였다. 그러나 배수과정에서는 함수비 감소 및 모관흡수력 증가가 완만하고 작은 값으로 발생하였다. 강우로 인한 체적함수비와 모관흡수력이 위치에 따라 값의 차이는 있지만, 침투 및 배수시간에 따른 전형적인 함수특성곡선을 나타내었다. In this study, weathered granite model tests were performed to investigate the variation of volumetric water content and matric suction by the adsorption and desorption processes of artificial rainfall. It has been compared with numerical analysis in unsaturated condition. As the results, the behaviors of volumetric water content and matric suction were distinguished by the seepage distance separated into higher, middle and lower area, and the drainage layer located at the bottom of the experimental device. In the adsorption process, the instantaneously large change of matric suction and water content were related to the increase of permeability in soil. However, in the desorption process, the change of matric suction and water content were gradually small because of the decrease of permeability. The volumetric water content and matric suction showed the difference according to the seepage distance, however the typical characteristic curves were made by the adsorption and desorption processes.

Relationship between Rainfall Intensity and Shear Strength of Slope

Lee Jungsik(이정식),Han Heuisoo(한희수),Jang Jinuk(장진욱),Yang Namyong(양남용) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.2

일반적으로 강우는 사면의 전단강도와 전단응력 변화에 의한 사면붕괴를 유발하므로 강우강도와 전단강도의 변화는 사면 안정해석시 매우 중요한 요소이다. 다양한 강우강도가 사면내의 함수비 변화차이를 유발할 뿐만 아니라, 사면 내 지반의 점착력 및 마찰력의 변화를 유발한다. 본 연구의 목적은 강우재현 실험장치를 이용하여, 강우강도와 사면의 전단강도의 관계를 규명하는것이다. 사용된 토양은 국내의 사면에서 채취한 것으로 입도분석을 실시하였으며, 종래의 함수비 측정방법 대신 TDR 센서를 사용하여 함수비를 측정하였고, 전단강도 측정을 위해 비배수 직접전단시험을 하였다. 본 연구에서의 결과를 정리하면 첫째, 함수비는 토양의 투수성과 밀접한 관계를 가지며, 강우지속기간은 토양함수비를 결정하는데 중요한 요소이다. 둘째, 강우재현 실험장치를 이용한 안정성 분석은 사면에서의 함수비와 전단응력의 측정이 가능하여, 매우 유용한 사면해석방법이다. 셋째, 함수비와 관련된 비배수 전단응력식을 제시하였으며, 제시한 식은 기존 연구와 비교하여 보다 간편한 것으로 나타났다. The unsaturated slope usually is stable for a long time, but fails during heavy rainfall. And the factors of the rainfall intensity exhibit significant roles because the water content and the shear stress developed along the potential failure surface will be changed by the rainfall intensity. The objective of the study presented in this paper is to analyze the relationship between rainfall intensity and shear stress of the soil slopes by applying the laboratory slope model apparatus and undrained direct shear test with rainfall intensity controlled. The soil sample was taken from the field slope of Youngdong, and particle size analysis was done. To look over the relationship between rainfall intensity and shear strength of slope, the three-dimensional relationships among shear strength, normal stress and water content of the slope soil samples are examined; those are based on the data from the TDR sensor and undrained direct shear test.

삼축압축시험을 통한 해안모래의 공학적 특성

김석주(Seokju Kim),한돈희(Donhee Han),조용남(Yongnam Jo),한희수(Heuisoo Han) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2013 No.9

전기가열로 인한 심층 점성토의 온도 및 강도 변화

임은상(Eunsang Im),박민철(Mincheol Park),한돈희(Donhee Han),한희수(Heuisoo Han) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2013 No.9