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        단계성토에 따른 연약지반의 전단강도 및 압밀거동 특성

        방성택(Seongtaek Bang) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.7

        해성점토로 구성된 서남해안 지역의 연약지반은 퇴적물의 성분, 입자크기의 분포, 입자형상, 흡착이온 및 간극수의 특성, 조류, 온도 등에 의해 많은 영향을 받는다. 또한, 응력이력, 간극수의 변화, 용탈과정, 가스형성 등의 지반공학적 특성은 매우 복잡한 양상을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서남해안 연약지반을 대상으로 압밀에 따른 강도증가 특성을 규명하기 위하여 현장시험 및 실내시험을 통하여 연약지반의 물리적・역학적 특성을 평가하고 성토하중에 의한 지반의 침하, 간극수압, 수평변위 등 연약지반의 압밀거동을 파악하기 위하여 간극수압계, 침하계, 경사계, 층별침하계 등의 계측기를 설치하고, 지반의 전단강도증가를 확인하기 위해 단계별로 피에조콘 관입시험을 실시하였다. 이와 같은 실험을 통하여 단계별 성토에 따른 지반의 전단강도증가를 확인하고 압밀침하량을 측정하여 기존에 제시된 경험적 방법 및 이론에 의한 강도증가와 압밀측정치를 비교하여 강도증가율 및 압밀거동을 분석하였다. The soft ground in the southwest coastal area composed of marine clay is greatly influenced by sediment composition, particle size distribution, particle shape, adsorption ions and pore water characteristics, tide and temperature. In addition, the geotechnical properties are very complex due to stress history, change in pore water, dissolution process and gas formation. In this study, the physical and mechanical properties of the soft ground were evaluated through field tests and laboratory tests to investigate the strength increase characteristics according to consolidation on the soft ground in the southwest coast. In addition, in order to understand the consolidation behavior of soft ground such as subsidence, pore water pressure, horizontal displacement of soil by embankment load, measuring instruments such as pore water pressuremeter, settlement gauge, inclinometer and differential settlement gauge was installed, and a piezocon penetration test was carried out step by step to confirm the increase in shear strength of the ground. Through this, it was confirmed that the shear strength of the ground is increased according to the stages of filling. In addition, by evaluating the properties of consolidation behavior, strength increase and consolidation prediction by empirical methods and theories were compared to analyze the characteristics of strength increase rate and consolidation behavior in consideration of regional characteristics.

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        2-매개변수 지반분류 방법 및 지반 증폭계수의 검증 (2)-국내 실지진 기록을 통한 검증

        이세현(Lee, Sei-Hyun),박동희(Par, Dong-Hee),하정곤(Ha, Jeong-Gon),김동수(Kim, Dong-Soo) 한국지반공학회 2012 한국지반공학회논문집 Vol.28 No.3

        동반논문(I. 국외 내진설계기준 및 부지응답특성과의 비교)에 이어서 2-매개변수 지반분류 방법의 지반 증폭계수가 국내 지반조건 및 지반증폭특성에 적합함을 검증하기 위하여, 2003년 이후 국내에서 발생 또는 영향을 미친 주요 지진에 대한 계측 기록을 분석하였다. 거리가 30km 이내인 암반 계측 관측소와 토사지반 계측 관측소의 계측 자료들을 추출하여 시간영역 가속도 신호로부터 암반 및 토사지반에서의 응답스펙트럼을 각각 결정하였고, 이로부터 단주기 및 장주기 증폭계수를 결정하였다. 일부 오류가 발생한 데이터들도 존재하였지만, 대부분 국내 지반 특성에 적합하도록 단주기 영역에서의 증폭이 장주기 영역보다 크게 나타났다. 또한 2-매개변수 지반분류 방법에서 제안하는 지반증폭계수는 실지진 계측 기록으로부터 획득한 결과와 매우 유사한 경향을 보임으로써 타당성을 확인하였다. 또한, 한국전력연구원에서 운영중인 4개의 765kV 변전소 지진 계측 기록을 추가적으로 분석하였다. 암반 계측과 토사지반계측 사이의 거리가 수백 m로 가깝게 설치되었으므로 오류 없이 일관된 결과를 도출하였고, 2-매개변수 지반분류방법의 지반 증폭계수는 경향성 및 절대값에서 실지진 계측 자료 분석 결과와 유사성을 보이면서 국내 지반 조건에 대한 적합성을 검증하였다. Following the companion paper (I. Comparisons with Well-known Seismic Code and Site Response Characteristics), several acceleration data recorded during recent earthquake events in Korea were analyzed to verify the suitability of the proposed two-parameters site classification system and the corresponding site coefficients. For all of rock-soil site pairs less than 30 km distant, response spectrums and corresponding site coefficients, F<sub>a</sub> and F<sub>v</sub>, were determined. Unfortunately, some of data have an eccentric error, where the spectral acceleration of rock site is more amplified than that of soil site. The F<sub>a</sub> and F<sub>v</sub> for all of pairs except the pairs of error were compared with those in the current code and the proposed system. The Fa and Fv from the recorded motions show definitely different trend from that of the current code. In addition, the site coefficients from recorded motions at four 765 kV substation sites, which are several hundred meters distant, have a remarkably similar trend and absolute values to those in proposed two-parameters site classification system, Based on earthquake motions recorded in domestic areas including data from the four 765 kV substation sites, the two-parameters site classification and site coefficients are superior to the results obtained from the current Korean seismic code.

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        지반침하로 인한 지하공동 복구재료의 현장적용성 평가

        방성택(Seongtaek Bang),백승주(Seungju Baek) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.3

        최근 도심지에서 많이 발생되는 지반함몰은 교통흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 재산적인 손실과 함께 인명피해도 심각하게 발생되는 등 시민들의 안전을 위협하는 요인이 되고 있다. 따라서 함몰된 지반을 긴급하게 복구하여 추가 피해에 대비하여야 하는데 현재 국내의 지반 함몰에 대한 구체적인 기준이 미흡하고 함몰 원인의 정확한 규명 및 재발생에 대한 대책이 미흡한 실정이다. 함몰된 지반의 복구방법으로는 함몰된 흙을 재사용하여 되메우기를 하거나 기타 성토재료를 사용하여 되메움 한 후 도로를 포장하는 방법을 가장 많이 사용하고 있는데 이는 지반함몰을 일시적으로 방지하는 방법에 불과할 뿐 근본적인 해결책으로 볼 수 없다. 또한 이러한 방법으로 보강된 지반은 되메움재의 불량 및 다짐불량 등으로 인하여 추가적인 지반함몰이 발생될 가능성을 배제할 없다. 이 연구에서는 지반 침하로 발생된 지하공동의 복구에 활용할 수 있는 복구재료로써 개량된 준설점토의 공학적 특성을 분석하기 위하여 친환경고화재(EHSM) 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 제작한 공시체에 대한 일축압축강도시험을 수행하였으며, 복구재료의 환경변화에 따른 강도 특성을 규명하기 위하여 동결융해시험을 수행하고 각 단계별 시험이 종료되면 강도분석을 위하여 일축압축강도 시험 및 동탄성시험을 수행하였다. 또한 복구된 지반의 강도특성을 평가하기 위하여 동평판재하시험을 실시하여 복구된 지반의 개량효과를 검증하였다. Recently, ground pits that have been occurring frequently in urban areas are hindering traffic flow and causing property damages and loss of human life, acting as factors that are threatening the safety of citizens. Therefore, sunken ground must be quickly restored and provisions must be made for additional damage but current domestic detailed standards regarding ground pits and accurate definitions regarding causes and measures to be taken for reoccurrences are lacking. Restoration methods of sunken ground include backfilling by reusing sunken soil or other fill material and paving the road and while this is the most often used method, this only prevents ground from sinking temporarily and can not serve as a fundamental solution. Also, additional ground pits can occur on ground that is reinforced using this method due to faulty backfill material or faulty hardening. This study used Eco-friendly High-Strength Material (EHSM) as restoration material that can be used in the restoration of underground cavities that have occurred due to ground subsidence to analyze the engineered characteristics of modified dredging clay and test pieces made from changed ratios of EHSM and weathered granite soil were uniaxial compression tests were conducted and freezing-thawing tests were conducted to study strength properties according to environmental changes of restoration material, and after tests were concluded by each level, uniaxial compression tests and dynamic elasticity tests were conducted for intensity analysis. Also, to evaluate strength characteristics of the restored ground, dynamic plate load tests were conducted to verify the improvement effectiveness of the restored ground.

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        국내 지질 및 지반조사 자료 관리 현황에 대한 실용적 고찰

        장용구(Yonggu Jang),전흥수(Heungsoo Jeon),채덕호(Deokho Chae),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.4

        최근 들어, 건설 시공의 정보화에 더불어 이를 이용한 원가 및 비용 절감 방안에 대한 연구가 많이 수행되고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 구조물의 설계에서 필수적으로 이용되고 있는 지질 및 지반정보의 관리 현황을 파악하여 비교ㆍ분석하여 보다 나은 활용성을 가진 관리 시스템을 만드는 것은 매우 중요하다고 생각된다. 현재 지질 및 지반 정보는 한국 지질자원 연구원의 지질도 및 지질공학도 그 외 여러 가지 주제도, 한국광물공사의 국가광물자원지리정보망, 한국건설기술연구원 국토지반정보 포털시스템의 시추정보, 서울특별시의 지반정보시스템, 해양조사원의 종합해양정보시스템을 통하여 수집 및 관리되고 있다. 이와 더불어 건설 시공과 밀접한 관련이 있는 지하수 정보는 한국수자원공사의 국가지하수정보센터와 한국농어촌공사의 농어촌지하수넷을 통하여 그 정보를 수집·관리하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 현재 정부 출연 연구소에서 수집 및 관리되고 있는 지질 및 지반 정보의 종류를 소개하며, 미국, 일본, 유럽에서 사용되고 있는 관리 시스템과의 비교를 통하여 적극적으로 활용될 수 있는 형태의 자료제공 및 관리 시스템의 방향을 제시하였다. Recently, there have been various researches on the cost reduction and savings during the construction activities with the development of automation and computerized information system. Considering the cost savings during the construction, the development of the geological and geotechnical information system with high practical use becomes very important since the geologic and geotechnical data are required for the design of the various structures. Currently, the geological and geotechnical data are collected and distributed as a geological/geotechnical map or engineering geology map and map with other specific purpose through geoinfo system at Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Korea Mineral Resources GIS at Korea Mineral Resources Corporation, Geotechnical Information Portal System at Korea Institute of Construction Technology, Geotechnical Information System at the City of Seoul and the Ocean Data Integration Material System at Korea Hydrographic and Oceanographic Administration. Furthermore, the information on the groundwater is monitored and collected via Integrated Ground Water Information Service at Korea Water Resources Corporation and Rural Groundwater net at Korea Rural Community Corporation. Therefore, in this study, the contents of the geological and geotechnical data collected from the above mentioned government organization are compared and the DB and distribution system with higher utilization are suggested based on the comparisons with those from other countries such as United States of America, Japan and Germany.

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        개착식 굴착공사시 지하수위 저하로 인한 지반상태 탐사 및 해석기법 연구

        한유식 한국지반공학회 2018 한국지반공학회논문집 Vol.34 No.11

        지반 굴착에 따른 주변 지반의 침하 문제를 예측하고 평가하기 위해서는 지반침하 위험인자의 정확한 조사와 해석이 필요하다. 지반침하 위험인자를 조사하기 위한 비파괴조사방법에는 여러 가지 물리탐사방법이 있다. 하지만 이러한 물리탐사 방법에는 지하매질 특성에 영향을 미치는 요인들이 있으며, 실제 지반의 토질은 물리탐사에 영향을 주는 복잡한 요소들이 내포하고 있다. 따라서 흙의 공학적 성질에 대한 이해를 바탕으로 한 물리탐사 방법에 미치는 영향을 분석하는 접근이 필요하다. 이 연구에서는 실제 복합지반에서 다양하고 복잡한 요소들을 고려할 수 있도록 Test Bed를 구축하고, 수치해석을 통해 지반거동을 분석하였다. 또한, 지표투과레이더(GPR) 탐사를 통해 지반침하 위험인자 조사를 위한 한계성을 분석하였다. 그 결과, 개착식 굴착공사에 있어서 지반침하는 여러 가지 요인에 따라 발생 할 수 있으며, 특히 연약지반 조건일 경우에는 지하수위 흐름 변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 GPR의 중심주파수 250MHz인 경우, 전기전도도가 높은 점토 지반에서는 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나서 땅속 깊은 곳(지표아래 4m)까지의 투과를 어렵게 만들며, 지하수위 아래에서는 지하수면을 전자기파가 통과함에 따라, 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나는 것으로 나타났다. Precise investigation and interpretation of the ground subsidence risk factors needed to predict and evaluate the settlement problems of the surrounding ground due to the ground excavation. There are various geophysical exploration methods to investigate the ground subsidence risk factors. However, there are factors that influence the characteristics of the underground medium in these geophysical methods, and the actual soil contains complex factors affecting geophysical exploration. Therefore, it is necessary to analyze the effects on the geophysical methods based on the understanding of the geotechnical properties of soil. In this study, a test bed was constructed to consider various complicated factors in the complex ground and the ground behavior was analyzed by numerical analysis. In addition, we analyzed the limitations on investigating the ground subsidence risk factors through ground penetration radar (GPR) survey. As a result, ground subsidence of Open-cut Type Excavation is caused by various factors. Especially, in the case of soft ground condition, it was found that it was greatly influenced by the flow change of groundwater level. At the center frequency of GPR of 250 MHz, the attenuation of the electromagnetic wave is severely attenuated in the clay with high electrical conductivity, making it difficult to penetrate deeply into the ground (4 m below the surface). As the electromagnetic waves pass through the groundwater level below the groundwater, the attenuation of the electromagnetic waves becomes severe.

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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.

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        연직배수공법이 적용된 연약지반 상에 도로성토로 인한 측방유동의 특성

        홍원표,김정훈 한국지반공학회 2012 한국지반공학회논문집 Vol.28 No.9

        Field monitoring data for embankments in thirteen road construction sites at coastal area of the Korean Peninsula were analyzed to investigate the characteristics of lateral flow in soft grounds, in which vertical drain methods were applied. First of all, the effect of the embankment scale on the lateral flow was investigated. The thicker soft soils and the lager relative embankment scale produced the more horizontal displacements in soft grounds. Especially, if thick soft grounds were placed, the relative embankment scale, which was given by the ratio of thickness of soft ground to the bottom width of embankments, became larger and in turn large horizontal displacement was produced. And also the higher filling velocity of embankments induced the more horizontal displacements in soft grounds. The other major factors effected on the lateral flow in soft ground were the thickness and undrained shear strength of soft grounds,the soil modulus and the stability number. The more maximum horizontal displacement was induced by the less undrained shear strength and soil modulus of soft grounds. Also the more stability number produced the more maximum horizontal displacement. When the shear deformation was not developed, the stability number was less than 3.0 and the safety factor of bearing was more than 1.7. However, if the stability number was more than 5.14 and the safety factor of bearing was less than 1.0, the unstable shear failure was developed in soft ground. 50mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear deformation in soft ground, while 100mm can be recommended as a criterion of the allowable maximum horizontal displacement to prevent the shear failure in soft ground. 연직배수공법이 적용된 연약지반의 측방유동 특성을 조사하기 위해 우리나라 해안지역에서 계측관리가 실시된 13개 연약지반 현장의 자료를 수집하여 조사․분석을 실시하였다. 먼저 성토규모가 연약지반의 측방유동에 미치는 영향을 분석하였다. 연약층의 두께와 상대적 도로성토규모가 클수록 연약지반 속의 수평변위는 크게 발생하였다. 특히 연약지반이 두꺼우면 도로성토저면폭에 대한 연약층의 두께의 비인 상대적 성토규모도 자연 커지므로 수평변위량은 크게 발생하였다. 또한 도로성토속도가 빠르면 연약지반의 수평변위량이 크게 발생하였다. 그 밖에도 연약지반의 두께와 비배수전단강도, 지반계수 및 안정수는 연약지반의 측방유동에 영향을 미치는 중요한 요소로 나타났다. 즉 연약지반의 비배수전단강도와 지반계수가 작을수록 그리고 안정수가 클수록 연약지반의 최대수평변위량은 크게 발생 하였다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생되지 않는 안전한 상태에서는 안정수가 3이하가 되고 지지안전율이 1.7이상이 되었다. 그러나 연약지반 속에 전단파괴가 발생되는 불안전한 상태에서는 안정수가 5.14이상이 되고 지지안전율이 1.0이하가 되었다. 도로성토로 인하여 연약지반 속에 전단변형이 발생하는지 여부를 판단할 수있는 허용최대수평변위량의 기준은 50mm로 정하는 것이 바람직하며 연약지반에 전단파괴가 발생됨이 없이 도로성토를 실시할 수 있는 연약지반의 수평변위량 기준은 100mm로 정하는 것이 바람직할 것이다.

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        저유동설 몰탈주입에 의한 연약지반의 침하억제 효과

        천병식,여유현,정영교 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.6

        본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 CGS공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 시험시공 현장은 파일에 의하여 지지된 기 시공 된 아파트의 주변지반으로서 사전에 sand drain공법으로 지반에 대한 처리를 실시하였으나 이후에도 지속적인 침하가 발생하고 있는 연약지반이다. CGS주입 전. 후의 지반개량특성을 파악하기 위하여 현장 및 실내토질시험과, 주입시공 중 거동특성을 파악하기 위하여 계측관리와 FDM해석을 실시하였다. 분석결과 연약지반의 지반침하 방지를 주목적으로 하는 CGS공법은 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건으로부터 시공관리가 가능하며, 따라서 설치된 CGS구체는 파일의 지지효과와 더불어 주변지반을 압축강화시켜 복합적으로 지반을 개량시키므로 N치가 평균 2.1 증가하는 등 지반의 지지력 증대 및 침하억제에 효과가 있었다. 또한 적용성 있는 다양한 현장에 일반적으로 사용하게 될 경우 개량효과와 더불어 경제성이 확보될 수 있을 것으로 기대된다. In this study the pilot test of CGS as injection method by low slump mortar was performed and the results were analyzed in order to find out the application of this method and effect of settlement restraint. The site far pilot test is adjacent to apartments supported by pile foundations. Sand drain method was performed previously as countermeasures against settlement, but settlement occur continuously because this ground is very soft. Site investigations such as SPT, DCPT and vane shear test were performed to determine the characteristics of ground improvement. Field measurements and FDM analysis were performed on purpose to find out the displacement of ground during injection works. From the results of this study, CGS method can be optimized by the control of diagram, space, depth, injection material, and injection pressure. CGS improved soft ground compositely by the bearing effect of CGS columns and reinforcement of adjacent ground. Considering that increase of N value is about 2.1, CGS can be considered as an effective method to increase the bearing capacity as well as to stop the settlement of soft ground. It is also expected to be economic and effective in improvement of ground when it is used in applicable sites.

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        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.

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        지반-말뚝 시스템에 대한 3차원 동적 수치 모델링 기법 개발

        김성환,김명모,나선홍,한진태,김성렬,선창국 한국지반공학회 2011 한국지반공학회논문집 Vol.27 No.5

        The dynamic behavior of piles becomes very complex due to soil-pile dynamic interaction, soil non-linearity, resonance phenomena of soil-pile system and so on. Therefore, the proper numerical simulation of the pile behavior needs much effort and calculation time. In this research, a new modeling method, which can be applied to the conventional finite difference analysis program FLAC 3D, was developed to reduce the calculation time. The soil domain in this method is divided into a near-field region and a far-field region, which is not influenced by the soil-pile dynamic interaction. Then, the ground motion of the far-field is applied to the boundaries of the near-field instead of modeling the far-field region as finite meshes. In addition, the soil non-linearity behavior is modeled by using the hysteretic damping model, which determines the soil tangent modulus as a function of shear strain and the interface element was applied to simulate the separation and slip between the soil and pile. The proposed method reduced the calculation time by as much as one third compared with a usual modeling method and maintained the accuracy of the calculated results. The calculated results by the proposed method showed a good agreement with the prototype pile behavior, which was obtained by applying a similitude law to the 1-g shaking table test results. 말뚝의 동적 거동은 지반-말뚝의 동적상호작용, 지반의 비선형성, 지반-말뚝 시스템의 공진 현상 등 많은 요소가 상호 작용을 하므로 매우 복잡하다. 그러므로, 말뚝의 동적 거동을 수치해석으로 정확히 모사하려면 많은 노력과 시간이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 범용 수치해석 프로그램인 FLAC 3D를 활용하면서도 해석시간을 크게 감소시킬 수 있는 새로운 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 전체 해석 영역을 근역 지반과 원역 지반으로 나누고 지반-말뚝 동적상호작용에 영향을 받지 않는 원역 지반을 요소망으로 모델링하는 대신 원역 지반의 지반 운동 시간이력을 근역 지반의 경계 조건에 입력 하중으로 적용하는 기법이다. 이 수치 모델링에서 지진파의 강도가 클 때 일어나는 지반의 비선형 거동을 모사하기 위하여 이력 감쇠 모델을 이용하여 접선 탄성 계수를 전단 변형률의 함수 값으로 입력하였으며, 지반과 말뚝 사이의 분리 현상을 모사하기 위하여 지반-말뚝 경계 요소를 도입하였다. 이 방법은 기존의 방법과 비교하여 해석 결과의 정확성을 유지하면서 해석 시간을 1/3로 감소시켰다. 제안된 수치해석 방법으로 예측한 1g 진동대 모형 실험의 원형 거동은 원형으로 환산한 모형 실험 결과와 유사하게 나타났다.

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