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터널 암판정 의사결정 지원 시스템 개발을 위한 기초연구
유완규,김정흠,정수매,김진환,김창용,지상복 대한지질공학회 2016 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2016 No.1
터널설계를 위한 지반조사에는 한계가 있으며 대상지반의 공학적 특성을 설계자에게 충분히 제공하지 못하는 문제가 있다. 따라서 터널시공 중 실시하는 암판정은 실제 지반조건에 맞는지보패턴 등의 결정을 위한 매우 중요한 절차이며 터널의 안정성 및 경제성과 밀접한 관련이있다. 암판정시 암판정위원은 일반적으로 이전 굴진면의 RMR, 지보패턴, 계측자료, 맵핑자료 및 굴진면 사진 등의 검토 자료와 현장 굴진면 조사 등을 통해 암판정을 실시하게 된다. 암반분류의 기준은 수치로 산정되는 정량적 기준처럼 보일 수 있지만 실제로는 판정위원의 경험을 바탕으로 한 주관적 기준이 반영되므로 암판정 결과는 판정위원의 경험 및 숙련도에 큰 영향을 받는다. 이러한 문제를 개선하고자 다양한 통계적 기법 및 시뮬레이션 기법을 암반평가와 분류에 적용한 국내.외 연구가 다수 수행된바 있다(Ya-Ching Liu, Chao-Shi Chen, 2007; 배규진, 조만섭, 2001; 이송 외, 2004; 양형식, 김재철, 1999; 최성웅, 정소걸, 2004) 본 연구에서는 암판정과 밀접한 관련이 있는 지반정수, 계측 및 시공데이터, 맵핑데이터 등을 다양한 분석이론을 적용하여 정량화 또는 확률적으로 제시할 수 있는 터널 암판정 의사결정지원 시스템을 개발 중에 있다. 시스템 개발을 통해 굴진면 시공정보와 암판정 의사결정 지원을 위한 가시적인 화면을 제공함으로써 실제 현장에서의 신속하고 정량적인 의사결정의 판단근거를 제공하고자 한다. 또한 RMR 값의 주요 영향인자인 암반 강도, RQD, 불연속면 간격, 불연속면 상태, 지하수, 절리방향에 대한 보정과 함께 설계 및 지반조사 자료를 이용해 산정할 수있는 터널 심도, 터널 굴착 단면적, 단층 및 연약대, 탄성파 속도, 내부마찰각, 탄성계수, 인장강도, 점착력, 흡수율, 단위중량, 포아송비 등의 추가 영향인자에 대한 상관관계 파악 및 가중치를 분석하여 암반분류 모듈을 구성하는 방법론을 도출하였다. 즉 터널 시공 정보들을 가중치로 색인화하여 의사결정에 객관화된 분석모델로 정량화하여 분석하고 터널 시공관련 DB를 비구조적 및 구조적 데이터를 포함하여 확률적 분석모델로 제시하고자 한다. 본 연구에서는 시스템 개발을 위한 기초연구로 암반 관련 의사결정 사례(김종수, 2009; 변이석, 문현구, 2010) 분석을 통해 영향인자 분석을 실시하였다. 또한 인공신경망 모델 중 다층 퍼셉트론(Multilayer Perceptron(MLP))을 이용하여 의사결정 모듈을 구현하였다. 다층구조에 대한 설계를 통해 다층 퍼셉트론을 구성한 후 MLP모듈을 학습하였다. 단층대에서 채취한 38개 시료의 입도(자갈의 무게비, 모래의 무게비, 실트/점토의 무게비) 및 전단강도에 대한 시험데이터를 이용하여 학습을 실시하였다. 시험결과 입도와 전단강도의 관계는 특정한 상관성이 없었으며 다중 요인에 의해 서로의 관계가 단순한 관계로 정립되지 못하는 비선형적 특성을 보였다. 이러한 무작위 관계성과 입도들에 대해 경험적 학습을 통한 판단기준을 마련하고 신뢰도를 높일 수있는 다중 퍼셉트론을 활용하여 임의의 입도에 대한 전단강도 유추가 가능하도록 구성하였다.
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삼축압축시험을 통한 섬유로 구속된 흙의 응력-변형률-강도 거동 평가
유완규,김병일,조완제,Yoo, Wan-Kyu,Kim, Byoung-Il,Cho, Wanjei 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2
Recently, there are an increasing number of studies on the method of wrapping the outer wall of granular piles with geosynthetic fibers such as geotextile or geogrid that has a certain level of tensile strength as an alternative method for the ground improvement techniques. In this study, triaxial compression tests are performed on the sand and clay specimen encased with various textiles to evaluate the reinforcing effect with regard to the tensile strength of the textile. Furthermore, triaxial compression tests are performed on the clay specimen inserted by sand only and sand encased with geosynthetics to compare behavioral differences between the conventional sand compaction pile and geosynthetic encased sand pile with regard to the replacement ratio, ${\alpha}_s$ and the tensile strength of the geosynthetics. Based on the experimental results, the strength enhancement due to the textile is affected by the longitudinal tensile strength rather than the transverse one of the applied textile. The effect of the confinement by the textile encasement results in the large increase of the cohesions. The overall behaviors, such as shear strength, pore pressure parameter at failure and stress ratio, of the geosynthetic encased sand pile is quite different from those of the conventional sand compaction pile.
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Model Test Study on the Behavior of Geotextile-Encased Sand Pile in Soft Clay Ground
유완규,김병일,조완제 대한토목학회 2015 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.19 No.3
When constructing structures receiving high vertical and horizontal force such as port facilities, caissons and breakwaters on a softground on the sea or seashore, it is very important to increase the strength of the ground and inhibit excessive settlement. Recently,there have been numerous studies on the method of wrapping the outer wall of granular piles with geotextile or geogrid that has acertain level of tensile strength. Since the geotextile increases the strength of granular piles by confinement effects, those confinedgranular piles more advantages than the Conventional Sand Compaction Piles (SCP) in terms of the bearing capacity and settlement. Furthermore, this method consumes less aggregate compared to the conventional Sand Compaction Pile (SCP) or GravelCompaction Pile (GCP) method. This study proposed to determine the characteristics of mechanical behaviors such as bearingcapacity and stress concentration ratio of a composite ground improved using SCPs reinforced with geotextile (Geotextile-EncasedSand Pile, GESP) as an alternative to the conventional SCP method. With this purpose, several loading tests were conducted on theartificially sedimented clay grounds reinforced using conventional SCPs and GESPs with geotextiles of three different tensilestrengths with various replacement ratios. Based on the results of this study, the bearing capacity of the soft clay ground reinforced bythe GESPs is larger than that of the soft ground reinforced by the conventional SCPs and the failure mode of the GESPs is bucklingdifferent from the bulging of the SCPs. The tensile strength of the geotextile has little effect on the bearing capacity in the bucklingfailure of GESPs.
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유완규(Yoo, Wan-Kyu),김병일(Kim Byoung-Il),김주형(Kim, Ju-Hyong),박근보(Park, Keun-Bo) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.4
현재 우리나라의 다짐관리와 평가에는 주로 평판재하시험, 현장에서 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험방법 등이 이용되고 있지만 이러한 방법들은 여러 문제점을 갖고 있다. 지난 30년 동안 문제점을 보완하기 위해 유럽, 미 국 등을 중심으로 연속다짐관리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이 외에도 새로운 다짐평가장비인 지오게이 지, 동평판재하시험기, 동적콘관입시험기 등을 개발하여 사용하고 있다. 이 연구에서는 이러한 새로운 다짐평가장비 들을 기존 다짐평가방법을 보완, 대체할 수 있는 시험방법으로 활용하고자 시험성토를 통하여 현장시험을 실시하였 다. 그 결과 연속다짐평가 장비인 컴팩토미터와 동평판재하시험기의 경우 기존 다짐도 평가 방법인 평판재하시험, 현 장들밀도시험결과와 경향이 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. The plate loading test(PLT) and the field density test are mainly used on the construction of embankments to control the compaction of a limited layer thickness. These two test methods are very time consuming and inefficient, but they are still commonly used as the methods of quality control for soil compaction. In the last 3 decades, many devices such as geogauge, light falling weight deflectometer(LFWD) and dynamic cone penetrometer(DCP) etc., have been introduced into the engineering market with the objective of acquiring in situ stiffness properties of the compacted soil layers. Recently, a new type of sensor, called compactometer, which in mounted on the drum of a roller and measures impact forces continuously with GPS, called as Continuous Compaction Control(CCC), has come into use in many countries such as America, Germany, Japan and so on. The main objective of this paper is to assess the potential use of these new devices as quality control and assurance devices for compacted soil layers. Based on this study, compactometer and the LFWD results werestrongly correlated with the result obtained from the PLT and the field density test.
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