점토와 매립회 혼합토의 압밀특성

채덕호,조완제,윤찬영,김경오 한국지반공학회 2011 한국지반공학회논문집 Vol.27 No.10

본 연구에서는 세립토인 카올리나이트와 매립석탄회를 혼합하여 일반적인 준설토와 매립석탄회를 혼합한 매립지반의 압밀특성을 살펴보았다. 인공 혼합토를 성형하기 위하여 퇴적 토조를 제작하여 카올리나이트 슬러리에 석탄회를 30% 혼합하여 동일한 응력이력을 가지는 시료를 성형하였다. 매립지반의 연직방향과 횡방향의 압밀 및 압축 특성을 알아보기 위하여 표준압밀시험과 Rowe Cell 압밀시험을 수행하였다. 표준압밀시험 시험 결과, 점토 시료에 비하여 매립석탄회를 같이 혼합하는 것이 낮은 압축성과 높은 압밀계수를 갖게 되어 매립지반의 조기 안정화에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 또한 연직배수재 설치시 횡방향 압밀 특성을 파악하기 위하여, Rowe cell 시험에서 연직배수재를 설치하여 압밀시험을 수행하였다. Rowe cell시험결과, 혼합토의 횡방향 압밀계수 또한 순수 카올리나이트 시료에 비하여 높은 값을 나타내어 매립회의 혼합이 압밀시간을 단축시킬 수 있는 것으로 나타났다.

동결 사질토의 크리프 거동에 관한 실험적 연구

채덕호(Deokho Chae),김영석(Youngseok Kim),이장근(Jangguen Lee),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.2

계절 동토지역으로 분류되는 우리나라의 동토에 관한 연구는 동상압에 의한 아스팔트 도로 등의 기능 저하 방지에 관한 연구가 대부분이었다. 하지만 최근 제 2 남극 기지인 장보고 기지 건설과 러시아 극동지역의 천연파이프 건설 협약 등이 이루어지면서 영구동토지반에서의 구조물 건설에 대한 관심이 증대되고 있다. 영구동토지반에서 구조물 설계 시 지반의 크리프 특성이 매우 중요한 요소로 알려져 있다. 현재 우리나라에서는 동토에 관한 명확한 시험규정이 없으므로 동토에 영향을 미치는 요소를 시험변수로 활용하여 크리프 거동 특성을 체계적으로 규명하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 -5℃와 -10℃에서 조밀한 주문진 표준사를 동결시켜 하중비율을 조절하여 일정하중 하에서의 크리프 특성을 살펴보았다. 시험 결과, 온도가 더 낮을수록, 하중비율이 더 클수록 2차 크리프 거동이 짧아지고 3차 크리프의 변형이 더욱 뚜렷이 나타나는 경향을 보였다. Due to the latitudinal location of Korea, the seasonally frozen ground has been focused on as research topics such as the frost heaving under the asphalt road rather than the permafrost ground. However, the recent construction of the second Korean Antarctic research station, the Jangbogo station and the participation on the development of the natural gas pipeline in Russia arouse the research interests on the behavior of the permafrost ground. At the design process of the geotechnical structures on the permafrost ground, the evaluation of the creep characteristics of the frozen soil is very crucial. Since the domestic specification on the frozen soil testing does not exist currently, it is necessary to evaluate the creep characteristics of frozen soils systematically with regard to the affecting factors. Therefore, the creep characteristics of the frozen specimens of dense Jumoonjin sand were evaluated under various loads at -5 and -10℃. Based on the test results, as the load became close to the strength and the temperature became lower, the duration of the secondary creep became shorter and more distinct tertiary creep responses were observed.

세립분 함유량에 따른 동결 사질토의 응력-변형률-강도 특성

채덕호(Deokho Chae),황범식(Bumsik Hwang),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.6

최근 우리나라는 러시아 극동 지역의 천연파이프 건설과 제2남극기지인 장보고 기지건설이 이루어지면서 영구동토지반에서의 구조물 건설에 대한 관심이 증대되고 있다. 세립분 함유량이 동결된 사질토의 역학적 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 온도 -5, -10, -15℃의 조건에서 세립분 함유량 0, 5, 10, 15%의 시료에 대해 일축압축시험을 수행하였다. 동결 사질토를 성형하기 위해 입도가 균일한(SP) 주문진 표준사와 소성성이 낮은 실트(ML)인 카올리나이트를 사용하였다. 성형된 동결 사질토를 사용하여 온도를 제어할 수 있는 냉동 체임버에서 일축압축실험을 수행하였고 강도 및 강성특성을 파악하기 위해 최대 일축압축강도와 변형계수를 분석하였다. 그 결과 동결 사질토의 강도 및 강성은 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 온도가 낮아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. Recently, the participation on the development of the natural gas pipeline in Russia as well as the recent construction of the second Korean Antarctic research station, the Jangbogo station provide the research interests on the behavior of the permafrost ground. To investigate the effect of fines on the mechanical responses of frozen sands, unconfined compression tests were performed on the frozen sands with 0, 5, 10 and 15% of fine contents at -5, -10 and -15℃. The poorly graded (SP) Joomunjin sand and kaolinite, silt with low plasticity (ML) were used for the preparation of the frozen soil specimens. The mechanical responses of the tested soils were investigated via unconfined compression tests in the temperature controlled laboratory and analyzed in terms of peak unconfined compressive strength and secant modulus at 50% of the peak strength. As the fine contents increase, the unfrozen water contents increase and thus the strength and stiffness of frozen soils decrease. The increment of the stiffness and strength due to the temperature decrease vary with the fine contents.

도시철도 상부지반의 지반함몰에 관한 수치해석적 연구

채덕호(Deokho Chae),이진욱(Jin-wook Lee),이성진(Sung-Jin Lee) 한국철도학회 2019 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.5

Micro X-ray CT 촬영을 통한 동결 사질토 시료의 세립분 함유량에 따른 입자간 거리 분석

채덕호(Deokho Chae),이장근(Jangguen Lee),김광염(Kwang-Yeom Kim),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.1

Chae et al.(2015)에 따르면 동결 사질토의 역학적 거동은 동결온도와 세립분 함유량에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 원인으로 동결온도에 따른 부동수분의 차이일 것이라는 의견과 세립분 함유량 및 간극 내 얼음에 의해 사질토 입자들 이격거리 차이에 의한 것이라는 의견이 제시되었다. 제시된 두 가지 의견 중 사질토 입자들 이격거리의 확인을 위해 micro X-ray CT 촬영을 수행하였다. X-ray CT 촬영에 의한 비파괴 검사는 최근 지반공학 분야에서 진행되고 있는 다양한 융복합 연구 중 하나로 CT 촬영을 통하여 지반재료의 내부 구조를 마이크로미터 단위의 높은 해상도를 통해 평가할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 -5, -10, -15℃의 동결온도에서 성형된 5, 10, 15%의 세립분을 포함하고 있는 동결 사질토 공시체에 대하여 micro X-ray CT 촬영을 수행하고 기존의 개발된 이미지 해석 기법을 적용하여 동결 사질토 내의 조립질 입자들의 최단거리 및 평균거리를 통하여 세립분 함유량 및 동결온도가 조립질 입자간의 거리에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. X-ray CT 촬영 결과, 동결온도 및 세립분 함유량은 동결 사질토 내 입자간 거리에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. The mechanical characteristics of frozen sand greatly depend on the frozen temperature and the fine contents according to the previous study by Chae et al. (2015). There are two hypotheses to explain this experimental results; one is the unfrozen water contents greatly affected by the fine contents and frozen temperature and the other is the sand particle spacing greatly affected by the pore-ice. To evaluate the latter hypothesis, the micro X-ray CT scan was performed. The micro X-ray CT scanning, one of the actively performed interdisciplinary research area, has a high resolution with micrometer unit allows to investigate internal structure of soils. In this study, X-ray CT technique was applied to investigate the effect of the frozen temperature and fine contents on the sand particle minimum and average spacing with the developed image processing techniques. Based on the spacing analysis, the frozen temperature and fine contents have little influence on the sand particle spacing in the frozen sand specimens.

브릴루앙 광 상관영역 기반 분포형 광섬유를 활용한 도시철도 구조물의 모니터링 적용성 평가

채덕호(Deokho Chae),이성진(Sungjin Lee),이진욱(Jin-Wook Lee) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.9

최근 우리나라는 도시의 노후화가 가속되며 사회기반시설에 대한 다양한 문제점들이 발생하고 있다. 이에 영향을 받는 도시철도 구조물 또한 노후화가 가속되면서 시민들의 불안감은 커지고 있어 이에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 도시철도 구조물은 시민의 안전과 밀접하게 연관되어 있어 이상 현상을 신속히 발견하여 처리해야 한다. 도시철도 지하구조물의 경우, 선로에 변형률 게이지를 부착하거나 광섬유 센서인 브래그 격자 센서를 활용하여 측정하고 있다. 그러나 이러한 방식은 장거리 모니터링에는 용이하지만 공간 분해능이 떨어져 이상구간을 정밀하게 측정하는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 브릴루앙 광 상관영역 기반(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis; BOCDA)의 분포형 광섬유 센서 시스템을 구축하여 도시철도 지하구조물인 궤도에 관한 모니터링 적용성 평가를 수행하였다. 구축된 BOCDA 기반의 고분해능 분포형 광섬유 센서 시스템은 공간분해능 10, 20, 50, 100cm이며 측정거리 2km 구간에 대해 상시 모니터링 및 특정 위치에 대해 모니터링이 가능하다. 철도 폐선부지에 광섬유를 약 250m 포설하여 상시 모니터링에 대한 적용성을 평가하였으며, 윤중 시험기를 사용하여 특정위치에 대한 모니터링 적용성을 평가하였다. 시험결과, 공간분해능 1.0m에서 0.1m로 낮아질수록 손실이 커지는 경향을 보이고 있으며, 공간분해능이 낮을수록 측정 속도는 감소하지만 위치 및 변형에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있었다. 추후, 포설방법이 해결된다면 다양한 구조물의 모니터링에 활용될 수 있을 것이다. Recently, there have been various problems aroused on the domestic infrastructures as the domestic cities become old. Accordingly, the national concerns grow on the urban railway and the related structures, which brings the national interests are brought on the research on the maintenance and rehabilitation of the old infrastructures. The underground structure of urban railway are checked with the strain gages or fiber brag grating (FBG) sensors on the railway. However, these methods are known to have resolution limitations on the investigations of the specified abnormal section. Therefore, the applicability of the Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA) based distributed fiber optic sensor system on the railway was evaluated in this study. The constructed BOCDA fiber optic sensor system shows high resolution of 10, 20, 50, 100 cm and capability of continuous monitoring on overall or specified section within 2 km range. The applicability evaluation was performed on the 250 m distribution of fiber optic sensors abandoned railway for continuous monitoring. The applicability of the system on the specified area was evaluated with wheel load testing. As a result, data loss tends to increase with the reduction of spatial resolution from 1.0 m to 0.1 m. Even though the measuring speed is reduced with lower spatial resolution, data accuracy increases on the location and deformation. The system can be applicable to various structures if the proper distribution method is invented later.

매립석탄회를 혼합한 유동성 충진재의 동적거동특성

채덕호(Deokho Chae),김경오(Kyoungo Kim),신현영(Hyunyoung Shin),조완제(Wanjei Cho) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.4

최근 도심지의 구조물 건설 시 다양한 라이프라인이 공간의 효율적인 활용 측면에서 지중에 매설되고 있으며, 이러한 라이프라인의 신설 및 유지보수 등을 위해 굴착이나 뒤채움 작업이 빈번하게 이루어지고 있다. 라이프라인 매설 시 지반을 굴착하며, 매설 후 채움재 모래를 사용하여 되메움을 하는 것이 일반적이다. 이러한 경우 통신관, 가스관, 상하수도 등의 관하부와 측면 좁은 공간의 뒤채움은 다짐작업이 어려우며, 다짐작업 시 토사의 특성상 추가적으로 침하가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 미국 및 일본 등과 같은 선진국에서 건설 발생토를 재활용하여 잔토처리 비용을 줄이고, 충분한 유동성을 확보한 유동성 채움재가 사용되고 있다. 또한 지중 매설관 건설 외에도 기초 하부 지반의 보강에도 유동성 채움재를 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 기계 기초 하부 지지층이 연약한 경우, 유동성 채움재를 적용하여 빠른 시간 안에 지반을 개량하는 목적에 적합할 것으로 판단된다. 특히 기계 기초 하부 지지층의 경우, 단순한 기계 하중에 의한 정적 지지력 산정뿐만 아니라 기계의 진동에 의한 동적 하중이 가해지므로 기초 하부 지지층의 동적거동특성이 평가되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 유동성 채움재를 기계 기초 지지층으로 활용하는데 있어서의 적용성을 판별하기 위해 국내에서 일반적으로 볼 수 있는 점토와 황토를 현장발생토로 가정하여 세립분 함량을 달리한 유동성 채움재의 강도 및 동적 거동특성을 파악하였다. 또한 현장 발생토를 대신하여 산업 폐기물인 매립석탄회를 활용하여 유동성 채움재를 조성하여 그 성능을 비교하였다. 그 결과, 매립석탄회를 혼합하여 사용한 경우, 일반적인 건설발생토를 사용한 경우보다 높은 7일 재령 강도와 전단탄성계수를 보였다. Recently, there have been various lifeline installations constructed in the underground space of urban area due to the effective use of land. For newly installed lifelines or the management of the installed lifelines, many construction activities of excavation and backfilling are observed. Around these area, there are possibilities of collapse or excessive settlement due to the leaking of the pipe or unsatisfactory compaction of backfill material. Besides, construction costs can be saved since the on-site soils are used. The application of this liquidity filling material is not only to the lifeline installation but also to underpin the foundation under the vibrating machinery. On the evaluation of the applicability of this method to this circumstance, the strength should be investigated against the static load from the machine load as well as the vibration load from the activation of the machine. In this study, the applicability of the liquidity fill material on the foundation under the vibrating machinery is assessed via uniaxial compression and resonant column tests. The liquidity filling material consisting of the on-site soils with loess and kaolinite are tested to investigate the static and dynamic characteristics. Furthermore, the applicability of the reclaimed ash categorized as an industrial waste is evaluated for the recycle of the waste to the construction materials. The experimental results show that the shear modulus and 7 day uniaxial strength of the liquidity filling material mixed with reclaimed ash show higher than those with the on-site soils. However, the damping ratio does not show any tendency on the mixed materials.

터널 배면의 지질 탐상을 위한 Side TSP의 적용성 검토

채덕호(Chae, Deokho),이나현(Yi, Nahyun) 한국지반신소재학회 2021 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2021 No.11

매립 석탄회를 활용한 유동화처리토의 역학적 특성

김봉현,채덕호,김경오,신현영,이희연,조완제 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.11 No.-

교대뒷채움 및 벽체 배면에 되메우기 시공시 협소한 장소로 인한 다짐장비 운용이 원활치 않아 시방서 기준의 다짐도를 만족하지 못하는 경우가 빈번이 발생하고 있으며, 이러한 경우 시공관리를 위하여 고형화제를 첨가하여 시공하게 된다. 하지만 일반적인 고형화제의 적용시, 대상 지반의 적용에 있어 균질한 지반을 형성하기 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 유동성이 확보된 고형화제를 첨가하여 사용하게 된다. 하지만 이러한 유동성이 확보된 고형화제가 첨가된 지반의 강도 및 저변형률에서의 변형 특성에 대한 연구는 아직 미진한 실정으로, 특히 진동을 유발하는 기계의 기초 지반에 적용하는 경우, 유동성이 확보된 고형화제 첨가 지반의 동적인 거동 특성을 규명하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 산업부산물인 매립석탄회와 점토, 황토를 이용한 유동화처리토의 강도 및 동적 특성 변화를 알아보기 위하여 일축압축시험과 공진주시험을 실시하였다.

이차원 유한요소해석을 이용한 지진 시 지형효과의 영향 평가

방기호,선창국,장용구,채덕호,이희연,조완제 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.11 No.-

지질지반 조건의 공간적 분포와 관련된 부지효과는 지진 시 지반운동의 증폭에 지대한 영향을 미친다. 즉, 지표부근 지질지반의 층상구조와 물성뿐만 아니라 지표면 지형 및 분지 형상이 부지효과의 영향 요인이다. 이러한 부지효과 관련 영향 요소들 중에서 단지 지표부근 지질지반 조건에 따른 증폭 정도만이 미국 서부지역 기준을 근간으로 하는 국내 현행 내진설계 지침에 반영되어 있다. 그럼에도 불구하고, 최근까지의 전 세계 지진 발생 사례들로부터 지표지형 변화에 따른 광범위하고 심각한 피해들을 확인해 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다각적 해석이 가능한 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 인공 절성토 지반을 모사하여 일차원과 이차원 해석을 수행하였다. 일차원 해석 결과는 지형효과의 영향이 반영되지 않았으므로 일차원과 이차원 수치 모델 해석 결과의 지표면 최대가속도 분포의 비교를 통해 각각의 변수가 지형효과에 미치는 영향을 평가하였고 궁극적으로 국내 내진설계기준에 지형효과에 대한 고려 방안을 제시하고자 하였다.