세립분 함유량이 동결 사질토의 파괴특성에 미치는 영향

황범식,조완제,Hwang, Bumsik,Cho, Wanjei 한국지반공학회 2020 한국지반공학회논문집 Vol.36 No.3

동토의 세립분 함유량에 따른 파괴특성을 파악하기 위해 -10℃의 온도에서 다양한 세립분 함유량과 초기 노치(notch)의 위치를 조정한 직사각형 공시체를 제작하여 Three-point bending 시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 동토의 mode I 파괴인성(fracture toughness)을 산정하였으며, 하중-변형 곡선의 최대점까지의 fracture energy를 산정하여 동토의 mixed-mode(mode I + II) 파괴특성을 파악하였다. 시험결과, 최대하중 및 mode I 파괴인성은 세립분 함유량 10%까지 증가하다가 15%에서 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 노치의 위치가 공시체 중심에서 멀어질수록 mode II 하중의 증가로 인해 균열이 진행하는데 필요한 fracture enenrgy가 증가하는 것으로 나타났으며, 세립분 함유량이 증가할수록 mode II 하중의 증가비율 또한 증가하는 것으로 나타났다. In this research, three-point bending tests were performed using a rectangular frozen specimen with various fine contents and notch offset distance from the center of the specimen to investigate the fracture characteristic of the frozen sand. Based on the test results, mode I fracture toughness was calculated, and mixed-mode (mode I + II) fracture characteristics were investigated using the fracture energy which was calculated until the maximum point of the load-displacement curve. As the fine contents increase, the peak load and mode I fracture toughness increase until 10% fine contents. Furthermore, as the notch offset distance increases, the fracture energy required for crack start also increases due to the increase in mode II load at the crack tip.

동결 온도에서 다짐효과에 관한 실험적 연구

황범식(Bumsik Hwang),채덕호(Deokho Chae),김영석(Youngseok Kim),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.1

우리나라는 사계절이 뚜렷하며 여름에는 고온다습한 무더운 날씨를 보이고 겨울에는 혹한의 날씨가 지속된다. 이러한 계절적 특성을 고려하여 국내 토공 분야에서는 많은 연구들이 있었으나 대부분의 연구가 지반의 동결.융해에 초점을 맞추어 이루어졌다. 이러한 연구들은 시공 당시의 기온에 따른 지반특성을 반영하지 못하였으며 상온에서 다져진 지반을 대상으로 실시되었다. 그러나 동절기 다짐의 경우 상온에서의 다짐과는 다른 지반상태를 나타낼 것으로 예상되며, 그에 따른 동결.융해로 인한 강도 및 변형특성 또한 다르게 나타날 것으로 판단되나 이를 고려한 연구는 아직까지 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 -3℃와 -8℃에서 주문진 표준사에 카올리나이트를 0%, 5%, 10%, 15%의 중량비로 혼합하여 다짐시험을 실시하였으며, 상온(18℃)에서의 다짐곡선과 비교하여 온도 및 세립분 함량에 따른 다짐 효과를 살펴보았다. 시험 결과, 동결 온도에서 다짐 시 최대건조단위중량이 감소하는 경향을 보였으며, -8℃ 이하에서 다짐 시공 시 시방서의 다짐기준을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. Korea has four distinct seasons, showing hot and humidity in summer and cold weather lasted in winter. Domestic research on earth work has been developed according to the seasonal characteristics, and most of research topics have focused on the effect of freezing-thawing on the performance of geo-materials. However, the previous research was performed on the ground compacted at room temperature and therefore, the effect of the sub-zero temperature at the time of construction was not fully investigated. The ground characteristics compacted at freezing temperature can be different from those at room temperature and show different characteristics of strength and deformation caused by freezing and thawing. Therefore, the compaction tests on sandy materials were conducted under various temperature at -3℃ and -8℃ with various fine contents of 0%, 5%, 10% and 15% in weight fraction. The effectiveness of soil compaction at below-freezing temperatures were compared with the compaction at room temperature at 18℃ in terms of the maximum dry unit weight and optimum water contents. Based on the test results, the maximum dry unit weight tends to decrease with the freezing temperature and the relative compaction at -8℃ can not be satisfied with general specification standard.

동결 사질토의 모드 의존적 파괴특성

황범식(Bumsik Hwang),김낙영(Nagyoung Kim),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2021 No.10

3차원 지하공간통합지도 구축을 위한 시추조사 DB의 신뢰도 검증 방안

이보영,황범식,조완제,Lee, Boyoung,Hwang, Bumsik,Cho, Wanjei 한국지반공학회 2017 한국지반공학회논문집 Vol.33 No.9

Recently, the 3D image of the geotechnical information has been constructed along with the 3D integrated underground space mapping project. Prior to the visualization of the 3D image of the geotechnical information, it is necessary to analyze and verify the accuracy of the geotechnical information. Previous studies evaluated the precision of collected geotechnical information DB to validate the quality of the collected DB and later studies on the 3D precision were performed to provide the basic data for the 3D integrated underground space map. In this study, practical application methodologies are suggested based on the previous studies to improve the accuracy of the applied geotechnical information and further to improve the reliability of the constructed 3D integrated underground space map. 최근 3차원 지하공간통합지도 구축 사업과 더불어 지반정보를 3차원으로 가시화하는 연구가 진행 중에 있다. 이러한 지반정보의 3차원 가시화를 위해서는 우선적으로 지반정보의 정밀도를 분석하여 검증 할 필요가 있다. 2013~2014년은 수집 DB에 대한 정밀도를 검증하는 연구가 진행되었으며, 최근 지반정보의 3차원 구축을 위한 기초자료 제시의 일환으로 지반정보의 정밀도를 분석하는 연구가 진행되었다. 이러한 연구들에서 더 나아가 본 연구에서는 시추정보의 정밀도 향상 방안 및 지층 모델링을 위한 지반정보의 활용 방안을 제시하여 신뢰성 있는 3차원 지반정보의 구축 방안을 제시하고자한다.

공간보간 대상 및 지반정보에 따른 액상화 확률지도 비교

송성완(Seongwan Song),황범식(Bumsik Hwang),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.11

한반도 인근 지역은 지진으로부터 상대적으로 안전지대라고 여겨졌지만, 지난 2017년 포항지역에서 실제 액상화 현상이 발생 및 관측됨에 따라 액상화 현상을 예측하는 연구수요가 높아지고 있다. 액상화는 지반의 강도가 상실되면서 상부 구조물을 지지하지 못하게 되는 현상을 말하며, 이에 대한 대비책으로써 액상화 가능지수(LPI)를 바탕으로 하여 액상화가 발생할 시 동반되는 피해의 규모를 파악하기 위한 목적으로 액상화 재해도를 작성하는 연구 및 정밀도를 향상시키기 위한 연구가 다양하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 액상화 재해도 작성 시 공간보간의 대상을 LPI 값과 LPI를 산정하는데 활용되는 지반정수로 구분하여 공간보간 대상에 따른 정밀도 변화를 분석하였으며, 정량적인 특성을 바탕으로 작성된 액상화 재해도의 작성 방법별 정밀도 변화 양상을 바탕으로 정성적인 특성을 통해 작성된 확률지도의 확률값 변화 양상을 파악하고자 하였다. 분석결과 공간보간대상을 LPI를 산정하기 위한 지반정수로 설정하는 경우의 정밀도가 LPI 자체를 공간보간하는 경우에 비해 높게 나타났으며, 액상화 재해도의 정밀도가 액상화 확률지도의 확률값 분포에 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다. The interest of expecting the liquefaction damage is increasing due to the liquefaction in Pohang in 2017. Liquefaction is defined as a phenomenon that the ground can not support the superstructure due to loss of the strength of the ground. As an alternative against this, many studies are being conducted to increase the precision and to compose a liquefaction hazard map for the purpose of identifying the scale of liquefaction damage using the liquefaction potential index (LPI). In this research, in order to analyze the degree of precision with regard to spatial interpolation objects such as LPI value and geotechnical information for LPI determination, liquefaction hazard map were made for the target area. Furthermore, based on the trend of precision, probability value was analyzed using probability maps prepared through qualitative characteristics. Based on the analysis results, the precision of the liquefaction hazard map setting the spatial interpolation object as geotechnical information is higher than that as LPI value. Furthermore, the precision of the liquefaction hazard map does not affect the distribution of the probability value.

3차원 준설물량 산출을 위한 최적의 입력DB 구축방안

강병주(ByeungJu Gang),황범식(Bumsik Hwang),박헌우(Park Heonwoo),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.5

최근 해양구조물의 건설과 간척지의 개발이 활발히 이루어짐에 따라 해안 구조물 시공 및 간척지 개발 시 필요한 준설작업은 중요 사업으로 대두되고 있다. 이에 보다 정확하고 정량적인 준설물량의 예측과 산출이 더욱 중요해지고 있다. 해저 지층정보는 시추조사를 통하여 지점별 1차원 지층 정보를 얻는 것이 일반적이며, 준설물량은 시추조사를 통하여 얻어진 종결심도나 두께를 토대로 3차원 지반 정보화 프로그램을 활용하여 산출하게 된다. 이 과정에서 대상 지역 특정 지층의 2차원적 종결심도를 결정하기 위해 1차원적인 시추공 데이터들을 공간보간한 입력DB를 구축해야 한다. 입력DB는 시추공 활용 여부와 공간보간하는 대상에 따라 구축방안이 상이하다. 따라서 본 연구는 대표적인 간척지 지역인 새만금지역과 군산외항 앞바다의 시추공 데이터를 활용하여 입력DB 구축 방안에 따른 지층의 3차원 가시화 및 정량적인 준설물량을 비교분석하였다. 그 결과 지층의 두께를 공간보간한 구축 방안이 두 지역 모두 정밀도가 높았고 3차원 가시화 결과도 잘 나타났다. The dredging project became more important with the recent construction of off shore structures and reclamation projects. Accordingly, more exact quantitative estimation of the dredged amount should be required. The sub-sea ground information can be obtained generally by the boring investigation and the dredged amount can be estimated based on the depth or the deeper bound of a ceratin layer via 3D visualization program. During the estimation process, the input DB should be constructed with 1D elevation information from boring investigation for the spatially approximated distribution of a deeper bound of each ground layer. The input DB can be varied with the application of the borings and the approximation targets. Therefore, the 3D visualized ground profile and dredged amounts are compared on the actively dredged sites, vicinity of Saemangeum area and outer port area in Gunsan with regard to the input DB construction methods. Conclusively, the input DB based on the spatially approximated depths show higher precision results and more reasonable 3D visualized ground profiles.

표준관입시험 N값을 활용한 지반정수의 경험적 산정

강병주(ByeungJu Gang),황범식(Bumsik Hwang),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.6

국내설계기준에서는 표준관입시험을 통해 산정된 N값으로 여러 지반 설계정수를 산출할 수 있는 경험식을 제시하고 있으며 이렇게 산출된 지반 설계정수는 시공현장과 기본설계에서 유용하게 활용될 수 있다. 하지만 기존 통용되고 있는 경험식은 대부분 국외에서 연구되어 제시된 것으로, 국내 지반조건과 현재 사용되고 있는 지반조사기술이 적용된 자료에 대한 적용성과 타당성을 검토하는 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 논문은 국토지반정보 통합DB센터에 제공하는 시추공 데이터를 이용하여 토질시험에서 얻어진 설계정수값과 N값을 이용해서 경험식에서 얻어진 설계 정수값을 비교 분석하여 기존 국내에 사용되고 있는 경험식을 검증하였고 국내의 지반조건을 고려한 경험식과 산정지표를 제안하였다. Domestic design manuals provide various empirical relationships of design parameters of soils with N values from the Standard Penetration Test (SPT), which can be widely used in the basic design process as well as during the construction process. However, the currently used empirical relationships are based on the data from foreign countries and are rarely evaluated with domestic data with currently used site investigation techniques. Therefore, in this study, those empirical relationships and conversion tables are evaluated with the geotechnical information in the Integrated DB Center of National Geotechnical Information and new empirical relationships are newly proposed with the consideration of domestic geotechnical conditions.

현장 하중계 계측자료 분석을 통한 그라운드 앵커의 장기거동 예측

박성열(Park, Seong-yeol),황범식(Hwang, Bumsik),이상래(Lee, Sangrae),조완제(Cho, Wanjei) 한국지반공학회 2021 한국지반공학회논문집 Vol.37 No.8

공간보간 대상 및 지반정보에 따른 액상화 재해도 비교

송성완(Song, Seong-wan),황범식(Hwang, Bumsik),조완제(Cho, Wanjei) 한국지반공학회 2022 한국지반공학회논문집 Vol.38 No.1

이상치 분석을 통한 3차원 지반정보 정밀도 향상 방안

이보영(Boyoung Lee),황범식(Bumsik Hwang),김한샘(Hansaem Kim),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.2

최근 서울 및 대도심지에서는 도로함몰과 동공 같은 지반재해가 빈번히 발생되고 있다. 이에 따라 정부차원의 해결책으로 지하공간통합지도 제작에 관한 연구가 진행 중에 있다. 한편, 지하공간통합지도의 근간이 되는 지반정보는 국토지반정보 통합DB센터에 22만 공 이상의 시추공DB로 구축되어 있다. 이러한 지반정보를 토대로 3차원 지하공간통합지도를 구축하기 위해서는 지반정보의 정밀도 검증 및 평가를 통한 신뢰성 확보가 우선시된다. 이로 인해 기 구축된 지반정보 DB에 대한 정밀도 검증 및 평가에 대한 연구가 수행된 바 있으며, 최근에는 지반정보를 3차원으로 가시화하기 위한 지반정보의 정밀도 분석에 더불어 활용 방안에 대하여 검토된 바 있다. 본 연구에서는 이에 나아가 지반정보의 정밀도 향상 방안을 수립하여 선행 연구 결과를 토대로 신뢰성 있는 3차원 지하공간통합지도의 구축을 위한 지반정보의 정밀도 향상 모듈을 제시하고자 한다. Recently, ground disasters such as road collapses and cavities have been frequently occurred in Seoul and downtown areas. As a result, studies on the integrated underground space map is underway as a government’s solution. On the other hand, the geotechnical information underlying the integrated underground space map has been being built with more than 220 thousands borehole DB informations through the Integrated DB Center of National Geotechnical Information. To build a three-dimensional integrated underground space map based on the geotechnical information, the reliability of the geotechnical information should be verified by analyzing and evaluating the precision of the geotechnical information. Thereby, studies were conducted on the precision verification and evaluation of the constructed geotechnical information. Thereafter, it has been reviewed how to utilize geotechnical information in addition to analyzing the precision of the geotechnical information in order to visualize three dimensions in geotechnical information. As a further step to the practical DB application, a module is suggested in this study to improve the precision of geotechnical information for establishing reliable three dimensional integrated underground space maps based on the previous research results.