실내 및 현장 모형실험에 의한 쇄석다짐말뚝의 지지력 분석

남준희 인천대학교 산업대학원 2005 국내석사

모형실험에 의한 지반침하 파라미터 해석 연구

안영균 청주대학교 대학원 2009 국내석사

This research has developed a model test apparatus and a test method in order to analyze major factors for subsidence(depth of opening, size of opening, rainfall phenomena, effects of discontinuous surfaces) affecting the subsidence in the ground where underground opening exist, whose results are summarized as follows. A continuous model is a model of continuous ground where no discontinuity exists, a rainfall model is a model of saturation of ground surface with water due to rainfall in the continuous ground, and a discontinuous model is a model of discontinuous base rock on the block, for which a total of 70 tests were carried out with diverse changes in depth and size of openings, thickness of saturation zones, size and inclination of blocks, etc. respectively. A continuous model showed a valley type of subsidence, while a rainfall model and a discontinuous model showed a collapse type of subsidence, and all models showed a more increase in subsidence quantity with smaller depth of openings and larger size of openings. As a new test method conducted almost for the first time in domestic and overseas areas, the model test considering rainfall phenomena and the discontinuous model test may have different problems in tests, which however are expected to contribute to a new academic model test field as well as basic analysis of factors causing subsidence.

원심모형실험을 이용한 제방의 파이핑 거동 연구

박길춘 건국대학교 대학원 2015 국내석사

매년 반복되는 홍수로 인해서 노후된 제방의 배수통문 하부에 공동이 생성될 수 있고, 수로주변의 공동과 배수펌프장의 진동영향이 홍수위와 중첩되어 제방의 안정성에 대한 문제가 제기되는 경우가 많다. 진동영향이 파이핑 안정성에 미치는 영향이 충분히 파악되지 않아 동적영향을 반영한 파이핑 평가방법이 필요하다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 공동이 존재하는 제방의 간극수압과 동수경사의 경향을 확인하여, 공동이 파이핑에 미치는 영향을 검토하였다. 수치해석 결과를 토대로 원형과 동일한 응력상태를 구현하는 원심모형실험을 이용하여 홍수위 조건하에 공동이 존재하는 제방의 수리안정성(파이핑)을 조사하였다. 연구결과, 공동의 존재는 침윤선을 내부의 공동측으로 단축시키고, 한계동수경사에 도달하게 하여 파이핑 안전율을 현저히 저하시켰다. 진동영향은 간극수압 증가와 침윤선의 상향거동으로 정적상태보다 낮은 수위에서 파이핑 파괴를 야기하였다. 이는 동적영향이 있는 제방의 경우 설계수위를 유지하기 위해서는 동적영향을 고려한 제방고 상승이 필요함을 의미한다. A river levee affected by annually repeated floods can have cavities at its lower part of draining ditches. In addition the vibration from the drainage pump station can cause detrimental effects on the river levee. As the combined effects of cavity and vibration on the piping stability have not been fully recognized yet. In this study, the effects of cavities on piping have been reviewed through numerical analysis. Meanwhile the effect of vibration on piping stability was examined by performing both static and dynamic centrifuge model tests. Numerical results show that the presence of cavities significantly reduces the piping stability by reducing the flow distance without changing water heads. Centrifuge tests revealed that the effects of vibration on piping stability is considerable. Vibration increased pore water pressure and consequently reduced piping safety. This implies that, for a river levee under the influence of vibration, its height needs to be adjusted in consideration of dynamic effects in order to maintain the designed flood water level.

수리모형 실험과 수치모형 해석을 통한 경사형 낙차공의 만곡부 흐름특성 비교분석

우재영 한서대학교 대학원 2014 국내석사

하천의 흐름을 파악하기 위해서는 일반적으로 수치모형 해석을 이용한다. 흐름특성을 파악하기 위해서는 수리모형 실험을 통하여 결과를 분석하는 것이 이상적이나 비용과 시간이 많이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 이유로 원형에 대해 모형 법칙을 적용하여 정확하고 신뢰할 수 있는 결과 값을 도출하기 위해 수리모형 실험을 수행한다. 만곡부 흐름은 원심력의 영향을 받아 외측으로 향하는 2차류가 발생하고, 외측의 수위가 내측의 수위보다 높아져 횡방향으로 수면경사 상승이 발생한다. 본 논문에서는 경기도 의정부에 있는 백석천 만곡부 경사형 낙차공의 흐름특성을 수리모형 실험 결과 값과 1차원의 수치모형 해석 결과 값을 비교하였다. 20년 빈도와 100년 빈도 설계홍수량에 대해 비교해 본 결과 수리모형 실험과 수치모형 해석의 결과 값은 지점에 따라서 유속은 –107.6 ~ 38.7%, 수심은 –2.7 ~ 0.8%로 상이하게 나타났다. 불균등한 유속분포에 의해 세굴과 퇴적현상이 예상되는 경우에는 수치모형 해석의 결과 값을 수정하여 적용할 필요성이 있다. 1차원이 아닌 2, 3차원 수치모형 해석을 추가적으로 비교분석한다면 유효한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. Generally analysis of a numeric model is generally used to understand the flow of waterways. It is ideal to analyze the results of a hydraulic model experiment to understand the characteristics of flow but there is difficulty of requiring a lot of cost and time. For the reason, a hydraulic model experiment is performed to derive accurate and reliable result values by applying the law of model to the original pattern. For the flow on the curved-channel part, the secondary current toward outside occurs by the action of the centrifugal force, and rise of water surface slope occurs transversely since the outside water level becomes higher than the inside water level. This study compared between results values of the hydraulic model experiment and those of the 1D numeric model analysis with regard to analysis of the flow characteristics at the curved-channel part on the sloping drop structure in the Baeseokcheon located at Euijeongbu, Gyeonggi-do. As the result of comparing the flood quantity on the frequency design method in the 20 year and 100 years and comparing between the values of the hydraulic model experiment and those of the numeric model analysis, the speed of flow differently appeared as –107.6 ~ 38.7% and the depth of water as -2.7 ~ 0.8% depending on places. In case that the scouring and the accumulation phenomena by the unequal distribution of flow speed are expected, there is need of modifying and applying result values of the numeric model analysis. It is expected that more valid results would be obtained if additionally comparing and analyzing the 2D, 3D numeric model analysis, not 1D.

실내모형실험 및 수치해석을 이용한 토석류의 침식-퇴적 거동 특성

임현택 강원대학교 대학원 2021 국내박사

국내에서 토석류 해석을 위해 널리 사용되고 있는 FLO-2D를 포함하여 많은 토석류 모형들이 침식-퇴적과정을 모의하는 과정을 포함하지 않고 있어, 연행작용에 의하여 토석류의 양이 늘어나는 과정을 모의하지 못하고 있다. 이러한 모형은 토석류 모의 시 생성항을 통해서 토석류가 지속적으로 생성되거나, 초기에 대량의 토석류가 발생하여 유하하도록 하는 등 토석류의 거동이 현실과는 다르게 모의됨으로서 부정확한 분석결과가 얻어지게 된다. 최근의 토석류 연구에서는 침식-퇴적 및 연행작용에 의한 효과를 반영한 수치모의 연구들이 있으나, 모형의 검증을 위한 침식-퇴적 거동에 대한 자료는 현재까지 매우 부족한 실정이다. 토석류 발생에 따른 침식-퇴적 거동특성은 그 자체로도 공학적으로 중요한 요소이며, 수치해석 모의에 필요한 매개변수 추정에도 필요한 항목이다. 토석류 모의의 검증자료로 활용될 수 있는 토석류에 대한 실험적 연구는 토석류의 확산 형태 및 확산 길이에 대한 내용이 대부분으로 흐름수로에서의 침식 및 퇴적에 대한 연구는 찾아보기 어려운 상태이다. 본 연구에서는 토석류 모형 침식-퇴적과정의 재현성 검증에 활용하기 위하여 실내모형실험을 수행하고, 토석류 발생에 따른 흐름부에서의 침식 및 퇴적에 대한 거동 특성을 분석하였다. 다양한 조건하에 실내실험을 수행하였으며, 토석류 해석 수치모형을 실내실험 재현모의에 적용하여 모형의 적용성을 검토하였다. 이후 실내실험 결과를 재현할 수 있도록 보정(Calibration)한 매개변수를 2011년에 발생한 우면산 산사태 모의에 적용하여 모형 및 매개변수의 적용성을 검토하였다. 상부 토조의 토사 함수비가 30~80% 실험에서는 퇴적 현상이 탁월하였고, 100% 이상인 실험에서는 침식 현상이 확연하게 나타나 토사의 함수비가 높아지면 집중호우 등 선행강우로 인한 산지 지역에서 발생되는 토석류 현상과 유사하고, 함수비가 낮으면 토석류(Debris flow)가 아닌 입상유동(Granular flow)으로 보는 것이 적절한 것으로 판단된다. 상부 토조의 함수비를 100% 이상으로 변화하여 침식이 발생한 실험에서 상부 토조의 액화된 토사는 빠른 속도로 흐름이 진행되면서 함수비와 붕괴 체적이 증가할수록 흐름수로 상류부에 침식이 크게 나타나고, 상류부의 토사를 중류부를 거쳐 하류부까지 연행(Entrainment)하는 것으로 판단된다. 물리적 기반 모델링이 적용된 국내에서 개발된 프로그램을 이용하여 토석류의 침식 및 퇴적 거동 특성에 대하여 수치모의를 수행한 결과, 실제 발생한 토석류 거동 특성과 유사한 양상으로 나타나 본 연구에서 제안한 매개변수는 유동 및 침식 모형에 적용 가능한 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 토석류 흐름부에서의 침식 및 퇴적 특성분석을 통하여 토석류 재해발생 지역 예측 및 재해예방을 위한 연구에 활용함으로써, 국내 토석류 피해 위험 발생 예상 지역에 대한 대책 수립에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. Many debris flow models, including FLO-2D, which is widely used for the analysis of debris flow in Korea, do not include simulation of the erosion-deposition process and increment of debris flow due to the entrainment effect has not been simulated. These models result in inaccurate analysis results because of simulating the behavior of debris flow that is different from reality, such as the continuous generation of debris flow through the source term during simulation, induction and generation of large quantity of debris flows beginning, etc. Although recent numerical simulation studies reflecting the effects of erosion-deposition and entrainment effects do exist, data on erosion-deposition behavior for model verification are still limited. The behavioral characteristics of erosion-deposition due to debris flow are an essential engineering factor and are also necessary for estimating parameters needed for numerical analysis simulation. Experimental studies on debris flows that can be used as verification data for the simulation of debris flows are mostly about the diffusion pattern and the diffusion length. Thus, it is difficult to find studies on erosion and deposition in the flow channels. In this study, laboratory model experiments were performed to verify the repeatability of the erosion-deposition process of the debris flow, and the behavioral characteristics of erosion-deposition in the flow channel were analyzed for the debris flow. Laboratory experiments were carried out under diverse conditions, and the applicability of the model was examined by applying the numerical model to the reproduced laboratory model. After that, the parameters that were calibrated to reproduce the laboratory experiment results were applied to the simulation of the landslide of Mt. Woomyeon in 2011, and the applicability of the model and parameters were reviewed. The deposition phenomenon was apparent in the experiment where the water content of the upper soil is 30 - 80%, and the erosion phenomenon was evident in the experiment where water content is above 100%. If the water content of soil is high, debris flow phenomenon occurring in the mountainous areas due to preceding rainfall, such as concentrated torrential rain, is monitored, and if the water content is low, it is pertinent to granular flow, rather than debris flow. In the experiment where erosion occurred by changing the water content of the upper soil to more than 100%, the flow of liquefied soil at the upper portion of the channel proceeded at high speed. With an increase in the water content and the collapse volume, increased erosion was monitored in the upstream portion of the flow channel, and it is considered that the soil is entrained from the midstream to the downstream. The results of performing numerical simulations on the erosion-deposition behavior of debris flow using a program developed in Korea based on physical modeling manifest that the simulation results corroborate with the behavior of the actual debris flow and the parameters proposed in this study are considered to be applicable to the flow and erosion models. The analysis of the erosion-deposition behavior in the flow channel obtained from this study can be used in the prediction of the debris flow prone areas and prevention of the disaster so that it can be used to establish countermeasures for the area debris flow prone regions.

태풍에 기인한 수위상승과 케이슨 방파제 안정성에 관한 연구

배형민 가톨릭관동대학교 대학원 2019 국내박사

A study on the sea level rising caused by typhoon and stability of the caisson breakwater Hyoung-Min Bae Major in Energy Environment Convergence Graduate School Catholic Kwandong University Supervised by Professor Kyu-Han Kim Due to recent climate change, the average sea level in the world is gradually increasing, and with the increase in the intensity of typhoons, the frequency of invasion of large typhoons is also gradually shortening. Various phenomena such as a rise in water level and high wave invasion that can affect the harbor and coastal structures can occur in the case of a large typhoon, and the damage of the structure is increasing due to the occurrence of such a phenomenon. As coastal and port structures do not play a role and damage occurs, secondary damage and damage to property may occur. Therefore, it is necessary to clarify the causes and mechanisms of damage to coastal and port structures. In particular, it is necessary to examine the influence factors that may affect the structure during the design and construction of the actual structure in order to prevent the damage of to the structure. In addition, further review is required. The purpose of this study is to investigate the effect of rising water level due to typhoons on the stability of caisson breakwater. In this study, we investigated the situation during the typhoon storm that caused damage to caisson breakwater in the recent domestic storm, The effects were examined. In addition, various water level conditions were set up to examine the degree of damage to the structure according to the rise of the water level in each step. In order to carry out a detailed examination on of the damage of the structure, the characteristics of the wave pressure distribution acting on the structure according to. As a result of the numerical model experiment (OLAFOAM) and hydraulic model test, it was confirmed that the maximum wave pressure acting on the structure increases when the water level rises, and the rise point of the maximum wave pressure is increased. Therefore, when examining the design and construction of the structure, Needs to be. The results of this study are expected to be used as a basis for the future study on the stability and design of breakwaters and structures, and it is expected to be used as data of various studies on the damage of structures that may occur during typhoons. 태풍에 기인한 수위상승과 케이슨 방파제 안정성에 관한 연구 배 형 민 가톨릭관동대학교 대학원 에니지환경융합학과 최근 기후변화로 인하여 전 세계적으로 평균해수면은 점차 높아지고 있는 실정이며, 태풍의 강도 증가와 더불어 대형태풍의 내습 주기 또한 점차 짧아지고 있다. 대형 태풍의 내습시 해안 및 항만구조물에 영향을 미칠 수 있는 수위상승, 고파랑 내습 등 다양한 현상들이 발생 할 수 있으며, 실제 이러한 현상의 발생으로 인해 구조물의 피해가 증가하고 피해규모 또한 커지고 있다. 해안 및 항만구조물이 제 역할을 하지 못하고 피해가 발생하게 될 경우 이로 인한 2차적 인명 및 재산 피해가 추가적으로 발생 할 수 있기 때문에 해안 및 항만구조물의 피해원인과 매커니즘에 대한 구체적인 규명이 필요하다고 판단된다. 특히, 구조물의 피해가 발생할 것을 대비하여 실제 구조물의 설계 및 시공시 구조물에 영향을 미칠 수 있는 영향인자들에 대해 다각적인 부분에서 검토를 해야 할 필요가 있으며, 기존에 시공되어 있는 구조물들에 대해서도 추가적인 검토가 필요하다. 본 연구에서는 태풍에 기인한 수위상승이 케이슨 방파제 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위해 최근 국내 내습한 태풍 중 케이슨 방파제에 피해를 발생 시켰던 태풍 내습 당시 상황을 파악하고 이때 발생한 수위상승이 구조물의 안정성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 또한, 다양한 수위조건을 설정하여 단계별 수위상승에 따라 구조물에 발생하는 피해도에 대한 검토를 수행하였으며, 구조물의 피해발생에 대한 구체적인 검토를 수행하기 위해 수리모형실험과 수치모형실험 결과를 통해 수위상승에 따른 구조물에 작용하는 파압분포 특성에 대해 검토를 수행하였다. 수치모형실험(OLAFOAM)과 수리모형실험 결과 수위 상승시 구조물에 작용하는 최대파압이 증가하는 것으로 확인 되었고, 최대파압의 작용 지점을 상승시키므로 구조물의 설계 및 시공 검토시 반드시 수위상승에 대해 고려를 해야 할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 향후 방파제 및 구조물 설계 및 시공에 대한 안정성검토 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 사료되며, 태풍 내습시 발생할 수 있는 구조물의 피해에 대한 다양한 연구의 자료로 활용도가 높을 것으로 판단된다. 핵심어 : 태풍, 수위상승, 케이슨방파제, 안정성, 파압특성, 수리모형실험, 수치모형실험

축소모형실험 및 수치해석에 의한 현장타설말뚝의 선단지지력 및 변위특성에 관한 연구

박완서 서울대학교 대학원 2012 국내박사

초고층 건물이나 대규모 교량 등과 같은 구조물의 기초로 사용되는 현장타설말뚝은 하중이 지반으로 전이되면서 발생하는 주면마찰력과 선단지지력에 의해서 상부 구조물을 지지하게 된다. 주면마찰력은 실대형 실험뿐만 아니라 모형실험과 수치해석을 통하여 많은 연구가 수행된 것에 비하여, 선단지지력의 경우에는 시공의 불확실성과 암반 불연속면의 특성, 시험 방법의 부재 등으로 인하여 연구 성과가 부족한 상황이며, 이로 인하여 선단지지력 계산시 높은 안전율을 적용하여 보수적으로 설계를 하게 된다. 그러나 국내의 경우로서 암반에 근입된 현장타설말뚝은 주면마찰력에 비하여 선단지지력에 의존적이기 때문에 선단부의 거동을 분석하고 예측하는 것은 경제적, 시간적인 측면뿐만 아니라 안정성 측면에서도 매우 필요한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 암반에 근입된 말뚝의 선단부가 다양한 암반 조건에 대한 선단지지력과 변위 특성을 유추하기 위하여 축소율을 고려한 모형실험을 실시하였으며, 축소모형실험 결과는 수치해석 프로그램인 FLAC과 현장에서 수행된 실대형 실험 자료 등을 통하여 비교·검증하였다. 축소모형실험을 수행하기 위하여 축소율이 고려된 240×240×240 mm 크기의 모르타르 시험편을 제작하였고, 수평 및 수직 방향으로 가압할 수 있는 시험 장치를 이용하여 강도 조건, 구속상태, 수직 및 수평 방향의 불연속면의 간격과 위치 등과 같은 다양한 지반 조건을 말뚝 선단에 모사하여 축방향의 하중재하 실험을 수행하였다. 재하 실험에서 시험편의 강도와 말뚝 선단부의 구속응력비가 증가할수록 선단지지력도 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 강도에 대해서는 비선형적인 증가 관계가 있었고, 구속응력비의 크기에 대해서는 선형적인 증가 관계가 있었다. 말뚝의 선단에서 측정된 응력-변위 곡선에서 기울기는 시험편의 강도와 구속응력비의 크기에 따라 선형적인 증가 관계가 있었으며, 변곡점이 발생한 이후에 강도와 구속응력비의 크기에 따라 지속적으로 선단지지력이 증가되는 것을 확인 할 수 있었다. 불연속면이 존재하는 시험편은 불연속면이 존재하지 않는 시험편에 비하여 지지력이 감소하는 것으로 나타났고, 말뚝과 불연속면 간의 거리가 가까울수록 지지력이 감소되는 것을 볼 수 있었다. 특히 수직 방향의 불연속면이 포함되어 있는 시험편은 수평방향의 불연속면이 포함된 실험의 결과에 비하여 선단지지력의 저감율이 작은 것을 볼 수 있었다. 그러나 수직한 불연속면은 변곡점 이후에 지지력의 증가 없이 변형만 발생하는 것에 비하여 수평한 불연속면의 실험에서는 변곡점 이전에 지지력은 작은 경향이 있으나, 변곡점 이후에 지속적으로 지지력이 증가하는 것으로 나타내고 있었다. 또한 이러한 선단지지력의 특성을 분석하여 강도, 구속응력비, 수직 및 수평의 불연속면 간격에 따른 선단지지력 예측식을 제안할 수 있었다. 모형실험의 시험편의 크기와 구속상태를 그대로 모사하여 실시한 수치해석의 결과에서 응력-변위 곡선과 선단지지력 특성은 모형실험결과와 매우 유사한 것을 볼 수 있었으며, 15개의 현장 실대형 실험 자료를 이용하여 분석한 선단지지력과 변위 특성 등은 모형실험과 유사한 경향을 보이고 있었다. 이상의 연구로서 암반에 근입된 말뚝의 선단부에서 다양한 지반조건에 대한 변위 및 지지력 거동 특성을 확인하였으며, 특히 실대형 현장 실험을 대신하여 수행한 축소모형실험의 적용, 시험제 제작과 실험 방법의 제시를 통하여 향후 이와 유사한 연구를 수행하는데 도움이 될 것이라고 생각된다.

縮小模型實驗을 이용한 吸音率 측정의 적용 가능성에 관한 연구

유창남 전남대학교 대학원 1997 국내석사

건물이 대형화되고 건물 내부공간의 질적수준에 대한 관심이 높아지면서, 거주자에게 보다 쾌적하고 안락한 음환경을 제공해 줄 수 있는 새로운 건축 흡음재 개발에 관한 연구의 필요성이 절실히 요구되고 있다. 이에따라 흡음재에 대한 연구결과가 많이 발표되었고 현재도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 흡음율 측정방법은 잔향실법에 의한 방법과 관내법에 의한 방법으로 한정되어 있어, 새로운 흡음재의 개발에 많은 어려움이 있다. 즉 잔향실법에 의한 경우는 시편의 크기가 10㎡이상이어야 하는 등 흡음재 개발단계에서 흡음성능을 평가하기 위하여 시편을 제작 등에 많은 어려움이 있다. 또한 관내법에 의한 경우는 시편을 100㎜크기와 29㎜크기의 직경을 가진 완전한 원형으로 제작하여야 하며, 복잡한 구조제에서는 측정상 어려움이 있다. 따라서 흡음재 개발단계에서 정확한 흡음성능 평가에는 한계가 있지만, 그 성능상의 차이점을 비교 검토할 수 있는 간략화된 흡음성능 평가방안의 연구가 필요하다고 사료된다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 간략화된 방법으로 건축물의 음향성능을 사전평가하는 방법으로 활용되고 있는 축소모형실험법을 응용하여 흡음재 성능평가방법으로서의 적용가능성을 검증하고자 하였다. 본 연구를 통하여 도출된 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 각 측정대상구조에 대한 잔향실험실 실험과 축소모형실험을 통해 흡음성능을 비교한 결과 시편간의 NRC Number 순서가 동일한 것을 확인하였다. 따라서, 축소모형실험을 이용하면 다공성 흡음재에 대한 각 구조의 흡음성능 우열판단이 가능하다고 할 수 있다. 2. 각 측정대상구조에 대하여 축소모형실험을 행하여, NRC Number와 유사하게 4개 주파수 대역의 흡음율을 평균하여 각 측정대상구조의 성능을 판정해보면 관내법 실험의 결과와 동일한 서열로 나타남을 확인하였다. 3. 축소모형 잔향실 내부를 질소로 충진하여 실험한 결과와 공기로 충진하여 실험한 결과를 비교하면, 질소를 충진하였을 때의 잔향시간이 보다 길게 나타나 공기로 내부를 충진했을 경우보다 흡음율 측정이 안정적으로 될 수 있으리라 판단된다. 4. 잔향실험실 실험과 축소모형실험을 비교한 결과 다공성인 3가지 구조에서는 각 실험간의 흡음성능 상관성이 비교적 높은 0.7이상을 보이고 있었으나, 다공성 흡음재의 표면에 글래스 크로스로 마감한 구조의 상관성은 낮은 것으로 판명되었다. 이는 다공성 재료와 표면상태가 다른 종류의 흡음재에 대한 각 실험간의 상관성은 매우 낮은 것으로 사료된다. 5. 관내법 실험과 축소모형실험의 상관성을 비교한 결과 0.6이하의 낮은 상관성을 볼 수 있었다. 이는 관내법 실험 시편의 크기도 지름 100㎜에 지나지 않고 완전하게 시편을 원형으로 제작하기도 어려워 오차가 발생할 확률이 많으며, 축소모형잔향실험실 실험에서도 시편의 주변효과 등으로 흡음성능에 오차가 발생할 소지가 많기 때문에 두 실험간의 상관관계가 낮은 것으로 사료된다. As buildings get larger and interest in quality of the interior increases, it is necessary to develop new sound absorbent materials which can provide residents with more pleasant and comfortable living environments. There have been number of studies about sound absorbent materials to date. However, since measurements of sound absorption coefficient were limited to reverberation room or the tube method, it was difficult to develop new sound absorbent materials. That is, while the size of specimen could be no smaller than 10㎡ in the case of reverberation room method to get an adequate result, it is difficult to make a specimen of that size. The tube methods have many problems too. Specimen have to be in a completely circular form, 100mm or 29mm in diameter. It is too difficult to obtain such precise measurements in a complex structure. Therefore, a strict evaluation of sound absorption coefficient is hard to achieve. But nevertheless a method for comparing the sound absorption coefficient of various materials is necessary. So this study develops a scale model experiment that used to predict sound performance in architectural design. The following are the results of the study. 1) After comparing sound absorption coefficient in reverberation room with that of scale model esperiments, it was found that there os a same order between reverberation room experiment and scale model experiment in absorption coefficient and NRC number. Therefore, an relative evaluation of the sound absorption coefficient among porous materials by scale model experiment are possible. 2) When evaluting the average of four frequency bands absorption coefficient like NRC number, It was found that the rank of each specimen in tube method was the same as that of in scale model. 3) In scale model experiment, Nitrogen gas using experiment's reverberation time was longer than that of using normal air experiment. So it can be said that an experiment using nitrogen gas is more stable than using normal gas. 4) Reciprocity was more than 0.7 when the sound absorption coefficient of porous materials was compared between reverberation room and scale model experiments, showing that porosity absorption materials have relatively high correlations. However, reciprocity was low when the porous material was coated with glass-cloth. 5) In comparing between the tube method and the scale model experiment, reciprocity was lower than 0.6.

원심모형실험을 활용한 보축제체의 연약지반 침하특성

박범식 한밭대학교 산업대학원 2013 국내석사

최근 전 세계적으로 기후변화의 영향으로 국지성 집중호우가 발생하고 있으며, 그러한 집중호우는 과거 설계된 제방의 붕괴를 야기 시킨다. 제방의 붕괴는 인적, 물적인 심각한 피해를 야기하고 있어, 제방 안정성에 대한 연구가 필요하다. 제방의 안정성을 향상시키기 위해 다양한 제방 보강 방법이 활용된다. 그 중 제방 단면을 증축시키는 보축공법이 다양하게 적용되고 있다. 작게는 투수성을 보강하기 위해 얇은 면을 보강하기도 하며, 크게는 도로 등을 같이 건설 하여 보축하는 경우도 있다. 이러한 보축이 요구되는 제방의 기초는 상당수가 연약한 충적층이 형성되어 있는 경우가 많이 있으며, 특히 하류로 갈수록 연약지반상에 놓여 있는 제방을 흔히 볼 수 있다. 본 논문은 실제 도로가 설치된 보축된 현장을 참고하여, 보축으로 인한 기초연약지반에 미치는 영향과 성토되는 과정에서의 침하 특성을 파악하기 위하여 원심모형실험을 수행하여 연약지반의 침하거동을 분석하였다. 그리고 기초지반은 원심모형실험이 끝나고 채취되어 압밀 실험 수행하였다. 모든 원심모형실험 단계는 3단계로 나누어 실험을 행하였다. 기초지반을 모사하고, 일정기간 이후 기존제체를 모사하였으며, 기존제체의 안정화 기간 이후 보축제체에 대한 원심모형실험을 수행하는 순차적인 실험을 행하였다. 실제와 유사한 조건을 원심모형실험을 통하여 재현할 수 있었으며, 보축으로 인한 침하는 보축부에서 크게 나타나는 거동 특성을 나타내었다. 하지만 기존 제체부와 보축 제체부의 기초지반 전체 침하는 기존제체의 성토고가 낮음에도 불구하고 유사하게 나타났다. 이는 기존 제체와 보축 제체의 축조 시간경과 차이 때문으로 이를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 압밀시험 결과 선행압밀압력은 기존제체와 보축제체의 성토고가 가장 높은 구간의 하부연약지반에서 크게 나타났다. 기초지반은 상재압의 영향을 받은 상단부와 상재압 및 자중의 영향을 받은 하단부 보다 중앙에서 비교적 작은 선행압밀압력을 받은 것으로 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 제방에 보축공법을 적용하기 위한 원심모형실험을 수행할 경우 실제와 유사한 조건을 고려하여 3단계로 나누어 순차적인 원심모형실험을 행하는 방법이 타당할 것으로 판단된다. Catastrophic natural disasters with torrential downpour and flooding have been recently growing due to climate change over the world, leading to failures of river embankment and levee. These critical failures resulted in huge casualties and damages to property. These disasters have considerably threatened our living environments and safety. There are many ways to improve the levee stability. One of widely used method is the enlargement of embankment. Shallow impermeable face can be attached at the slope to increase the infiltration resistance and massive embankment can be constructed beside the existing embankment for constructing road and increasing the levee stability. Among them, many of the existing embankments were on soft ground foundation. In this study, the foundation settlement of the enlarged embankment induced by the staged construction on the existing embankment was simulated using centrifuge model tests and consolidation tests were performed with foundations extracted after the centrifuge test. Settlement characteristics of foundation was analyzed with these data. The centrifuge experimental procedure consisted on three steps. Before constructing the existing embankment, soft foundation was constructed using kaolin clay and stabilized. 1st Settlement test was performed with the existing embankment and then 2nd settlement test was performed after constructing the enlarged embankment. Settlement trend in the tests and the real site were similar and settlement of foundation under the enlarged embankment was biger than that under the existing embankment in 2nd settlement test, however total settlement of both foundations under the existing and enlarged embankment through whole tests was similar even the size of embankment was different. This is due to the consolidation time of each test and it would be need to consider about this effect. The preconsolidation pressure of the foundations under the both crests was higher than the others through the consolidation test. Through this research, centrifuge tests were performed well with three steps considering the real site and staged construction on soft foundation and analysis with material properties from the consolidation tests were matched well with centrifuge tests.

파랑전달형 이안제 형식에 따른 지형변동특성의 실험적 연구

김진훈 강원대학교 방재전문대학원 2020 국내박사

과거 해변은 단순히 여름철 해수욕 및 경관을 보는 것에서 바다를 이용한 서핑, 스쿠버, 윈드서핑 등 레크리에이션의 다양화로 사계절 동안 사람의 발길이 이어지고 있다. 또한,, 선진국에서 실시되고 있는 해양휴양복지법이 국내에서도 발의되어 국민이 보편적으로 해안을 이용할 수 있도록 정부 차원에서 주도하고 있다. 최근 지구온난화와 맞물려 해안침식은 동·서·남해안 구분 없이 발생하고 있으며, 특히 동해안의 피해 규모가 서·남해안보다 크게 발생하고 있어 뉴스 등 대중매체에 자주 등장하고 있다. 침식 피해 저감을 위하여 다수의 구조물들이 신설 및 확장되고 있으나, 이러한 해안구조물이 원인이 되는 2차 침식피해가 지속적으로 발생하고 있으며, 동해안에 설치된 침식 저감시설의 대부분이 잠제임에도 불구하고 설치 후 정량적인 잠제에 대한 기능평가 및 연구가 부족한 실정이다. 동해안의 표사계 중 가장 북측의 강원도 표사계는 침식유형 분석 결과, 횡단표사가 원인으로 발생한 침식피해는 10%로 나타났다. 그러나 횡단표사를 제어를 목적으로 하는 이안제 및 잠제의 시공비율은 3배에 육박하는 28%의 결과를 나타내고 있다. 경북권 표사계 분석 결과 횡단표사로 인한 침식 피해는 10% 정도로 동해안 광역표사계와 비슷한 수치를 보이고 있으나, 이안제 및 잠제의 시공 사례는 50%로 필요 이상으로 과다 시공되고 있는 것으로 나타났다. 경남동해권 표사계 분석 결과 횡단표사로 인한 침식 피해는 20%로 나타나고 있으나 잠제 및 이안제의 시공 사례는 약 44%로 나타나고 있다. 해안구조물 공사 전 육역 개발로 인한 환경영향평가에 해안침식 측면에서도 검토가 철저히 이루어져야 하지만 현재 그렇지 못한 실정이고, 또한, 항만 시설과는 다르게 해안침식 저감시설에는 마땅한 설계 기준이 없는 관계로 시행착오에 의존하는 무분별한 설계가 이루어지고 있는 실정이다. 이러한 설계 후 건설된 구조물은 과다 설계로 인하여 인근 해변에서 또 다른 침식피해를 유발하는 원인이 되고 있으며, 과소 설계로 침식 저감 효과가 전혀 없는 경우도 발생하고 있다. 침식에 따른 구조물 설치 시 수치모형실험을 통하여 검토하였으나 해안의 복잡한 형태로 인하여 전부 반영될 수 없다. 이러한 기술적 한계에서 새로운 항만 및 해안구조물의 축조로 인한, 해안 환경의 변화를 면밀히 파악하고 침식피해를 저감하기 위하여 보다 완벽한 기술적 방법을 찾는 데 있어 수리실험의 수행은 절대적이라 하겠다. 본 논문에서는 잠제 및 수면거치형 이안제에 대한 수리모형실험을 실시 하여 현장 재현성을 높이기 위한 새로운 축척법인 평형해빈단면식을 이용한 방법을 제시하고 투과성 이안제 설치에 따른 해안선 변화에 관한 평면 수리모형실험을 통하여 기존 잠제 및 표면 거치형 이안제 설치에 따른 해안선 변화에 대한 예측과 비교를 수행하였고, 또한, 설계 가이드를 위한 실용적 실험 결과를 도출하였다. The value of coast has been extensively increasing through the development of recreational culture. The coast which had long been considered seasonal place only for sea swimming or sightseeing is now attracting millions of people with various marine activities such as surfing, scuba diving, and wind surfing regardless of the season. In addition, the Korean government proposes ‘the Law of Marine Recreation and Welfare’, legislated in developed countries, leading to the active utilization of coast from the public. In the Korean peninsular, which is surrounded the ocean on the three sides, is suffering from the erosion on the entire coast. Especially, the severe beach erosions on eastern coast are frequently reported on the media, such as news and newspapers. A number of structures were newly constructed and extended to reduce the erosion damage. Nevertheless, the damage is not considerably mitigated as the marine structures keeps causing secondary erosion. There are lack of quantitative assessment and analysis on the function of submerged breakwater though the most constructed erosion control facilities in eastern coast are submerged breakwater. Among the various types of beach erosion, the reason of beach erosion associated with cross-front sediment transport accounted for about 10% in Gangwon province. However, the construction of the offshore breakwater and submerged breakwater, in charge of a role as the control of cross-front sediment transport, occupies 28 percent; this result is three times than former indicator. The analysis of Gyeongbuk shows that beach erosion from cross-front sediment transport charges of ten percent of totality, but the construction of submerged breakwater or offshore breakwater occupies 50 percent; it is a quintuple of standard. The analysis of Gyeongnam shows that beach erosion from cross-front sediment transport charges of twenty percent of totality, but the construction of submerged breakwater or offshore breakwater occupies 44 percent; it is a twice of standard. Despite the significance of examination of erosion and environmental effects evaluation prior to the construction of marine structures, the required investigation was not sufficiently conducted. It is an undeniable fact that there have been many imprudent designs due to the lack of proper design basis for beach erosion control facilities. These imprudent designs are, on the one hand, the cause of shoreline erosion because of excessive design; on the other, these cannot function properly on shoreline erosion control because of under design. Despite the examination through numerical model tests, it is impossible to account for the complicated form of the shoreline. Under the technological limitation, it is necessary to implement a hydraulic experiment, in order to scrutinize the change of shoreline environment generated by new construction of harbors and coastal structures, and in order to mitigate the damage from erosion. In this paper, the shoreline variation due to adjustment of transmission rate conditions, is suggested to increase the field reproducibility through the hydraulic model experiment for the existing submerged and surface-piercing breakwater. Moreover, in order to measure the change of shoreline after the construction of surface-piercing breakwater, further hydraulic model experiment was performed to predict and compare the change of shoreline generated by the construction of existing submerged and surface-piercing breakwater, eliciting the practical experimental result for design guide.