균열밀도 산정을 위한 독립 변수 간의 관계 고찰

윤형구(Yoon, Hyung-Koo) 한국지반공학회 2024 한국지반공학회논문집 Vol.40 No.4

해당 논문의 목적은 균열밀도 산정 시 독립변수로 설정한 값이 얼마나 중요하게 작용하는지를 기계학습 기반의 알고리즘으로 분석하는 것이다. 논문에서 사용한 알고리즘은 random forest와 SHAP이며, 독립변수는 압축파 속도, 전단파속도, 간극률 그리고 포아송 비로 결정하였다. 암석 시료는 건설현장에서 채취하였으며, 원기둥 형태로 가공하여 각입력 물성치의 획득이 용이하게 고려하였다. 다수의 특징이 포함된 독립 및 종속 변수 값을 얻고자 인위적인 풍화를 진행하였으며, 총 12회 진행하였다. 2가지 알고리즘 적용 결과 간극률이 균열밀도 산정시 매우 중요한 독립변수로 나타났으며, 전단파 속도가 상대적으로 낮은 영향을 미치는 인자로 나타났다. 이와 같은 결과는 독립변수로 설정한 4개의 물성치로 충분히 균열밀도를 추정할 수 있음을 시사하며 random forest 및 SHAP과 같은 알고리즘을 통해 설정된 독립변수가 적절하게 구성되었는지 확인할 수 있는 방법론도 제시하였다. The purpose of this paper is to analyze the significance of independent variables in estimating crack density using machine learning algorithms. The algorithms used were random forest and SHAP, with the independent variables being compressional wave velocity, shear wave velocity, porosity, and Poisson’s ratio. Rock samples were collected from construction sites and processed into cylindrical forms to facilitate the acquisition of each input property. Artificial weathering was conducted twelve times to obtain values for both independent and dependent variables with multiple features. The application of the two algorithms revealed that porosity is a crucial independent variable in estimating crack density, whereas shear wave velocity has a relatively low impact. These results suggested that the four physical properties set as independent variables were sufficient for estimating crack density. Additionally, they presented a methodology for verifying the appropriateness of the independent variables using algorithms such as random forest and SHAP.

원추 전기비저항 프로브를 이용한 지반평가

윤형구 ( Yoon Hyung-koo ),짠민콰 ( Tran Minh Khoa ),정순혁 ( Jung Soon Hyuck ),이종섭 ( Lee Jong-sub ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2

The investigation of soft soils is important to understand the soil behavior. There are many instruments to be able to assess the soil characteristics. In particular, the smaller diameter cone is recommended to estimate the soil behavior due to the high resolution. The objective of this study is to develop the smaller cone, Cone Resistivity Probe(CRP), which can measure the cone tip resistance and electrical resistivity at the tip. The projected area of CRP is 1.76cm2(diameter: 1.5cm) and the length of friction sleeve is designed to 8.4cm with consideration of ratio between projected are and friction sleeve of the standard cone penetrometer. The application test is carried out at the depth of 6~24m in southern area of Korea peninsular. This study suggests that the CRP which can measure the cone tip resistance and electrical resistivity at the tip is useful instrument to understand the soil characteristic.

중요도 분석 기법을 활용한 압축파 속도와 간극률 관계 연구

윤형구(Yoon, Hyung-Koo) 한국지반공학회 2024 한국지반공학회논문집 Vol.40 No.4

해당 논문의 목적은 deep neural network(DNN) 알고리즘을 이용하여 불포화토 지반의 압축파 속도와 간극률 간의 관계를 도출하는 것이다. 입력 인자는 error norm 방법으로 각각의 값이 간극률에 미치는 영향을 조사하였으며, 결론적으로 압축파 속도가 간극률 산정에 제일 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 압축파 속도와 간극률은 현장 및 실내 실험을 통해 도출하였으며, 총 266개의 수치 데이터를 이용하였다. DNN 적용 결과는 매 횟수마다 계산된 MSE 손실로 표현하였으며, 초반의 계산 횟수 단계에서 거의 0에 수렴하는 결과를 도출하였다. 예측된 간극률은 train과 validation으로 구분하여 분석하였으며, 실제 데이터와 비교하였을 경우 결정계수는 각각 0.97과 0.98로 나타나 높은 신뢰성을 보여준다. 해당 연구에서는 error norm 분석을 통해 민감도가 작은 인자는 배제하고 영향성이 높은 인자를 통해 종속 변수를 예측하는 방법론을 제시하였다. The purpose of this paper is to establish the relationship between compression wave velocity and porosity in unsaturated soil using a deep neural network (DNN) algorithm. Input parameters were examined using the error norm method to assess their impact on porosity. Compression wave velocity was conclusively found to have the most significant influence on porosity estimation. These parameters were derived through both field and laboratory experiments using a total of 266 numerical data points. The application of the DNN was evaluated by calculating the mean squared error loss for each iteration, which converged to nearly zero in the initial stages. The predicted porosity was analyzed by splitting the data into training and validation sets. Compared with actual data, the coefficients of determination were exceptionally high at 0.97 and 0.98, respectively. This study introduces a methodology for predicting dependent variables through error norm analysis by disregarding fewer sensitive factors and focusing on those with greater influence.

탄성파를 이용한 지반 간극율 산정

윤형구 ( Yoon Hyung-koo ),김준한 ( Kim Joon Han ),변용훈 ( Byun Yong-hoon ),이종섭 ( Lee Jong-sub ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2

The reliable evaluation of design parameters in soft soils has become more important. In particular, the void ratio is an important parameter to understand the soil behavior. The objective of this paper presents the new equation for determining the porosity using elastic waves. The new equation is based on the theory of Gassmann, that is isotropic system, no chemical interaction between soil and fluid, and low frequency. The new equation is function of bulk moduli such as grain, fluid, skeleton and mixture. The bulk modulus of mixture can be estimated using elastic wave velocities, that are shear wave and compressional wave velocities. To verify the proposed equation, the specimens are prepared in the two-type calibration chambers. After measured the elastic wave, the void ratio is assessed by proposed equation. The specimens are also extracted at the top, middle and bottom part to estimate the volume based void ratio. The Foti method, which is based on the Biot theory is used to be compared with the result of new method. The calculated void ratios by proposed equation, volume based and Foti method show the good similarity. This study suggests that the proposed the new method may be a useful equation for assessing the void ratio using elastic wave velocities.

소산 실험을 이용한 관입 장비의 교란 효과 추정

윤형구(Yoon Hyung-Koo),홍성진(Hong Sung-Jin),이우진(Lee Woojin),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 C Vol.28 No.6

현장 관입 실험은 프로브 관입에 따라 주변 지반을 의도적으로 파괴시켜 지반특성을 파악할 수 있다. 본 논문의 목적은 현장 점토지반에 서로 다른 크기의 프로브 관입으로 인한 간극 수압 소산 특성을 이용하여 파괴에 따른 교란 효과를 분석 하는 것이다. 현장 실험을 수행하기 위해 콘관입 시험(CPT), 딜라토미터 시험(DMT) 그리고 현장 속도 프로브 장비(FVP: Field Velocity Probe)가 사용되었다. 샌드 매트(sand mat), PBD 그리고 사석을 이용한 지반 개량 중인 부산 북컨테이너 현장에서 실험이 진행 되었으며, 샌드 매트(sand mat)공법 이후 실내 실험을 수행하기 위해 시료가 채취 되었다, 실내에서는 물성치 실험 및 압밀 실험을 수행하여 지반 특성과 수평압밀계수 값을 도출하였다. 현장 실험은 지반 개량 후 압밀도 90% 시점에서 사석 제거 후 케이싱을 통해 CPT, DMT 그리고 FVP 순서대로 실험이 수행 되었다. 관업에 따른 영향 범위를 최소화시키기 위해 각각의 실험은 3m 간격을 유지 하였으며, 매 심도 24m에서 관업을 멈추고 시간에 따른 간극 수압 변화 양상을 측정하였다. 실내 압밀 실험을 통해 수평 압밀 계수(C<SUB>h</SUB>)를 산정하였으며, 현장 실험을 통해 각 프로브에 따른 t?? 값을 계산 하였다. t??값을 이용하여 산정된 등가 유효 반경은 FVP가 가장 작게 그리고 DMT가 가장 크게 산정되었다. The penetration of the probe produces the excess pore pressure due to the disturbance. The objective of this study is to evaluate the disturbance zone by using the dissipation of the excess pore water pressure, which was generated due to the penetration of the penetrometer with different size. The CPT, DMT and FVP (Field Velocity Probe) are adopted for in-situ tests. The tests are carried out in the construction site of north container pier of Busan new port, Korea where is accelerating the consolidation settlement using plastic board drains (PBD) and surcharges by crushed gravels. The coefficient of consolidation (C<SUB>h</SUB>) and soil properties are deduced by the laboratory test. The in-site tests are performed after the predrilling the surcharge zone at the point of 90% degree of consolidation. To minimize the penetration effect, the horizontal distance between penetration tests is 3m, the change of the pore pressure is monitored at the fixed depth of 24m. The coefficient of consolidation (C<SUB>h</SUB>) and the t??s are calculated based on the laboratory test and the in-situ data, respectively. The equvalent radi based on the t?? shows that the FVP and the DMT produce the smallest and the greatest equivalent radi, respectively.

요천추부 X-선상 이상소견과 요통 발생의 상관적 연구

윤형구(Yoon Hyung Koo),박준식(Park Joon Sik),조덕연(Cho Duck Yun),김기용(Kim Key Yong) 대한정형외과학회 1978 대한정형외과학회지 Vol.13 No.4

탄성파를 이용한 지반 간극율 산정

윤형구(Yoon, Hyung-Koo),김준한(Kim, Joon Han),변용훈(Byun, Yong-Hoon),이종섭(Lee, Jong-Sub) 한국구조물진단유지관리학회 2009 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2009 No.2

The reliable evaluation of design parameters in soft soils has become more important. In particular, the void ratio is an important parameter to understand the soil behavior. The objective of this paper presents the new equation for determining the porosity using elastic waves. The new equation is based on the theory of Gassmann, that is isotropic system, no chemical interaction between soil and fluid, and low frequency. The new equation is function of bulk moduli such as grain, fluid, skeleton and mixture. The bulk modulus of mixture can be estimated using elastic wave velocities, that are shear wave and compressional wave velocities. To verify the proposed equation, the specimens are prepared in the two-type calibration chambers. After measured the elastic wave, the void ratio is assessed by proposed equation. The specimens are also extracted at the top, middle and bottom part to estimate the volume based void ratio. The Foti method, which is based on the Biot theory is used to be compared with the result of new method. The calculated void ratios by proposed equation, volume based and Foti method show the good similarity. This study suggests that the proposed the new method may be a useful equation for assessing the void ratio using elastic wave velocities.

소형 콘의 온도보상 기법 연구

윤형구(Yoon Hyung-Koo),정순혁(Jung Soon-Hyuck),조세현(Cho Se-Hyun),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 C Vol.31 No.1

소형 콘은 해상도가 뛰어나 국부영역의 탐지를 위하여 다양하게 활용되고 있다. 소형 콘은 변형률계 부착 면적이 부족하여 half-bridge 형태로 회로를 구성하고 있으며, 이는 주변용도 변화에 의하여 민감하게 반응하는 것으로 알려져있다. 본 논문의 목적은 이러한 온도영향을 해소하기 위하여 소형 콘의 온도보상 기법에 관한 연구를 수행하는 것이다. 본 연구를 수행하기 위하여 직경과 길이가 각각 15㎜ 그리고 56㎜인 소형 콘을 개발하였다. 로드셀은 온도변화만을 반영할 수 있는 공간을 확보하기 위하여 후면으로 54㎜ 연장하여 제작되었다. 온도보상회로는 스트레인 게이지를 선단저항 부분, 주면마찰 부분 그리고 연장한 로드셀에 부착하여 소형 콘 내에서 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 회로를 구성하였다. 소형 콘의 일반적 회로구성인 half-bridge도 내부에 함께 구성하여 상호간의 결과값을 비교 및 고찰하였다. 여름과 겨울의 계절적인 온도변화에 따라 측정값의 오차를 검증하기 위하여 계절적 온도 변화 실험을 수행하였다. 또한 지반다짐 실험으로 지반의 상대밀도를 증가시켜 관입 시 주변 온도변화에 따라 측정값 변화도 관찰하였다. 측정결과 온도보상회로를 이용하여 측정한 값은 half-bridge 회로로 측정한 값과 차이를 보였으며, 더욱 안정화되고 이상적인 경향을 보였다. 본 논문은 소형 콘 사용시 온도 영향에 대한 문제를 해소하고 더욱 신뢰성 높은 측정값을 획득할 수 있는 기법에 대하여 제시하였다. The smaller diameter cone penetrometer has been widely used to estimate the characteristics of local area due to high vertical resolution. The half-bridge cirucits have been adopted to measure the mechnical strength of soil through the smaller diameter cone penetrometer due to the limitation of the areas for configuring the full-bridge circuit. The half-bridge circuit, however, is known as being easily affected to the temperature variation. The objective of this study suggests the temperature-compensated method in mini-cones. The diameter and length of the mini-cone is designed to 15㎜ and 56㎜. The load cell of the mini-cone is extended about 54㎜ on the behind of the mini-cone to reflect the only temperature variation. The full-bridge circuit is installed to measure the temperature-compensated values in the mini-cone and the half-bridge circuit is also organized to compare the temperatrue compensated values with uncompensated values. The seasonal variation tests are performed to define the effect of temperature variation under summer and winter temperature condition. The densification tests are also carried out to investigate temperature effects during penetration. The measured mechanical resistances with temperature-compensated method show more reliable and reasonable values than those measured by thermal uncompensated system. This study suggests that the temperature-compensated method of the mini-cone may be a useful technique to obtain the more reliable resistances with minimizing the temperature effect.

초음파 반사법을 적용한 기초 지반조사

윤형구(Yoon, Hyung-Koo),쭝꽝훙(Truong, Q. Hung),엄용훈(Eom, Yong-Hun),변용훈(Byun, Yong-Hoon),이종섭(Lee, Jong-Sub) 한국구조물진단유지관리학회 2009 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2009 No.2

현장에서의 수중 이물질탐사 및 불연속면 탐사를 위한 예비 실험의 일환으로 현장실험을 실시하였다. 실험 장소는 목포고하대교 건설현장이며, 실험위치는 우물통기초 위에서 실시하였다. This study presents the application of ultrasonic reflection method to investigate soil in underwater pile. This method uses the multiple reflection waves captured at interface. Measurement system consists of pulser, filter-amplifier, oscilloscope and computer(NI-5112). Experiment is carried out by traveling transducer horizontally. Experimental result shows the discontinuity is well detected in underwater ground. Application discussed in this paper show that ultrasonic reflection method can be an very effective tool for the investigation of the discontinuity in underwater ground.

SMOTE와 분류 기법을 활용한 산사태 위험 지역 결정 방법

윤형구(Yoon, Hyung-Koo) 한국지반공학회 2023 한국지반공학회논문집 Vol.39 No.6