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포장도로의 실측값을 활용한 한국형 동결깊이 예측모델 개발
홍승서(Hong Seung-Seo),김영석(Kim Young-Seok),김학승(Kim Hak-Seung) 한국토목섬유학회 2010 한국지반신소재학회 논문집 Vol.9 No.3
우리나라는 동절기 지반이 동결되는 계절성 동토지대로 겨울철에 기온이 영하가 되면 포장도로가 동상으로 융기되거나 봄철융해기에 침하가 발생하여 포장체의 손상을 유발한다. 일반적으로 도로포장 설계에서는 동상으로 인한 피해를 방지하기 위하여 동상방지층을 설치하는데 국내에 적용하는 동상방지층 설계는 외국에서 적용하는 방법을 사용하고 있다. 이 방법들은 각 나라마다의 기후나 지반 여건을 고려하여 만들어진 것으로 국내에서 그대로 적용하는 데에는 문제가 있다. 즉, 외국의 동결깊이 산정방법을 국내 도로설계에 적용할 경우 동상방지층 설계깊이가 달라질 수 있으며 이에 따라 공사비의 과도한 집행이나 도로의 내구성 저하가 발생할 수도 있다. 본 논문에서는 다년간(1991~2010) 전국 포장국도에서 측정한 동결깊이 자료를 이용한 동결깊이 산정식을 도출하였으며, 이를 바탕으로 지역, 일사량 등의 외적요인에 대한 보정상수를 적용한 동결깊이 추정모델을 제안하였다. Korea is known to have seasonal frozen ground during a winter season due to climatic and ground conditions. Temperatures below 0℃ cause pavement failure by frost heaving and thaw settlement. A frost protection layer has been constructed in pavements to avoid damage caused by frost action. Anti-frost design methods in Korea have been adopted, which is established in U.S. and Japan. However the characteristics of soils in Korea are different and there are no reasonable modifications to accommodate these characteristics. Therefore, adequate pavement design procedures including seasonal frost action, as well as construction and maintenance practices are required. In this paper, the frost penetration depths along national roads in Korea are presented based on field measurement over several years (1991~2010). The frost penetration depths are analyzed with respect to the Provinces of Korea and sunny/shaded areas.
동남극 테라노바만 흙 시료의 동상특성에 관한 실험적 연구
홍승서(Hong, Seungseo),박정희(Park, Junghee),이종섭(Park, Junghee),이장근(Lee, Jangguen),강재모(Kang, Jaemo),김영석(Kim, Youngseok) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.12
우리나라는 세종과학기지에 이어 두 번째로 남극에 과학기지를 건설하는 사업을 진행하고 있다. 남극은 영구동토지역으로 분류되지만 일부 지반의 상부에는 활동층이 존재한다. 이 활동층이 동결되면 동결팽창으로 인해 지반의 융기가 발생하고 구조물에 부가적인 응력이 유발되어 구조물 안정에 심각한 영향을 미치게 된다. 그러므로 남극 기지 건설지에 대한 동상 특성을 파악하는 것은 구조물의 수명 및 안정성을 확보하기 위해 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 남극 제2기지 건설지에 대한 동상민감성을 정량적으로 평가하고 흙 입자의 크기와 부동수분량이 동상에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 이를 위해 동남극 테라노바만 주변 기지 건설지 표층에서 채취한 흙 시료에 대해 기본물성실험과 부동수분실험, 동상실험을 수행하였다. 동상실험의 경우 공시체상부에 냉기를 주입하고 하부에는 물을 지속적으로 공급하여 동상이 발생하도록 유도하였다. 동상실험으로부터 공시체의 동상량과 동상비, 동상속도를 도출하였고, 실험 결과가 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 어떤 상관관계가 있는지 분석하였다. 분석 결과 채취한 시료의 미세분 함량이 일정비율을 넘으면 흙 시료의 동상이 크게 발생하였고, 동결토 내의 부동수분에 따라 동상정수는 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구는 동남극 테라노바만 흙 시료에 대하여, 동결토의 동상에 중요한 영향인자인 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 동상량 사이의 관계를 실험적으로 규명하였다는 데에 그 의의가 있다. The second scientific antarctic station of South Korea is under construction at Terra Nova Bay located in eastern Antarctica. Ground condition in the Antarctica is frozen in general, but there are seasonal frozen grounds with active layers sporadically. When the active layer is frozen, frost heaving occurs that might cause the differential movement of frozen ground and the failure of structures. Therefore, it is necessary to determine the frost heaving susceptibility of soils at Terra Nova Bay before starting antarctic station construction. This study presents experimental investigation of the frost heaving susceptibility of soil samples with variation of particle sizes and unfrozen water contents. The soil samples were taken from five different locations at Terra Nova Bay and physical properties, unfrozen water content, and frost heaving tests were performed. For the frost heaving tests, soil specimens were frozen with constant freezing temperatures at the top and with drainage at the bottom in order to stimulate the frost heaving. The frost heaving tests provide volume expansion, volumetric strain, and heaving rate which can be used to analyze the relationship between the frost heaving vs. particle size and the frost heaving vs. unfrozen water content. Experimental results show that the more the fine contents exist in soils, the more frost heaving occurs. In addition, the frost heaving depends on unfrozen water content. Experimental data can be used to evaluate the frost heaving susceptibility of soils at the future construction site in the Antarctica.