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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김용성
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2022
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본 연구는 지진 시 저수지의 제체 상류측에서 발생 가능한 액상화 거동 특성을 구명하기 위해 실제 액상화가 발생한 지역에 위치한 70년 이상 경과된 노후저수지를 대상으로 동적 삼축시험과 지진동을 부가한 축조모형의 동적원심모형실험을 통해 제체의 액상화 거동 특성을 분석하고, 동적 수치해석으로 모형실험과 비교·분석을 통해 제체의 동적 안정성을 평가하고 액상화 메커니즘을 고찰하였다.
동적 삼축시험 결과, 습윤밀도가 증가함에 따라 시료는 초기액상화 발생에 필요한 반복횟수가 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 삼축시험 모사 프로그램을 통해 시료의 액상화 거동을 시뮬레이션하여 구성모델의 정확성을 검토하였으며, 이를 통해 유한요소 해석에 적용할 재료의 파라미터들을 선정하였다.
동적 원심모형실험 결과, 입력 가속도의 수준에 따라 응답가속도는 증폭하고, 침하는 증가하는 경향을 나타내었으며 포화도가 높은 제체 상류측에서 과잉간극수압이 발생 및 소산하는 것을 확인하였다. 다짐이 불량한 제체는 강도 저하에 따른 재료의 탄성 감소로 상대적으로 큰 가속도 증폭과 큰 침하량을 나타냈다. 또한, 큰 규모의 지진 발생 시 습윤밀도가 낮은 제체에서 대부분 계측위치에서 과잉간극수압비가 1에 도달하여 액상화 현상이 발생하는 것으로 나타났으나, 다짐이 양호한 제체는 높은 유효응력에 의해 액상화가 쉽게 발생하지 않아 다짐도를 관리기준치와 같이 높게 유지하는 것은 제체의 안전성을 향상시킬 수 있는 것으로 판단된다.
동적 수치해석 결과, 응답가속도의 증폭 특성, 발생 변위 및 과잉간극수압의 변화는 모형실험과 유사하게 나타났으며, 동적하중에 따른 제체의 소성변형률의 누적치는 제정과 상류사면에 집중되고 전단변형률은 제체에 원호활동 파괴면과 유사하게 관찰되어, 액상화 발생 시 제체의 파괴 패턴은 상류 사면의 전단거동이 댐마루의 침하에 영향을 미치며, 과잉간극수압의 급격한 증가는 제체의 강도를 감소시키는 주요 원인으로 판단된다.
본 연구를 통해 제체의 상류측 사면과 선단에서 액상화가 쉽게 발생되는 것을 확인하였고, 불량한 다짐도는 심각한 영구변위를 일으킬 수 있어 제체의 액상화를 방지하기 위해 취약부위에 대한 필수적인 지질조사, 재료의 기본 성질 및 다짐상태 등 확인을 통해 그 원인을 분석하고, 그 결과를 토대로 재시공 또는 대책공법을 적용하여야 할 것으로 판단된다.
동적 삼축시험 결과, 습윤밀도가 증가함에 따라 시료는 초기액상화 발생에 필요한 반복횟수가 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 삼축시험 모사 프로그램을 통해 시료의 액상화 거동을 시뮬레이션하여 구성모델의 정확성을 검토하였으며, 이를 통해 유한요소 해석에 적용할 재료의 파라미터들을 선정하였다.
동적 원심모형실험 결과, 입력 가속도의 수준에 따라 응답가속도는 증폭하고, 침하는 증가하는 경향을 나타내었으며 포화도가 높은 제체 상류측에서 과잉간극수압이 발생 및 소산하는 것을 확인하였다. 다짐이 불량한 제체는 강도 저하에 따른 재료의 탄성 감소로 상대적으로 큰 가속도 증폭과 큰 침하량을 나타냈다. 또한, 큰 규모의 지진 발생 시 습윤밀도가 낮은 제체에서 대부분 계측위치에서 과잉간극수압비가 1에 도달하여 액상화 현상이 발생하는 것으로 나타났으나, 다짐이 양호한 제체는 높은 유효응력에 의해 액상화가 쉽게 발생하지 않아 다짐도를 관리기준치와 같이 높게 유지하는 것은 제체의 안전성을 향상시킬 수 있는 것으로 판단된다.
동적 수치해석 결과, 응답가속도의 증폭 특성, 발생 변위 및 과잉간극수압의 변화는 모형실험과 유사하게 나타났으며, 동적하중에 따른 제체의 소성변형률의 누적치는 제정과 상류사면에 집중되고 전단변형률은 제체에 원호활동 파괴면과 유사하게 관찰되어, 액상화 발생 시 제체의 파괴 패턴은 상류 사면의 전단거동이 댐마루의 침하에 영향을 미치며, 과잉간극수압의 급격한 증가는 제체의 강도를 감소시키는 주요 원인으로 판단된다.
본 연구를 통해 제체의 상류측 사면과 선단에서 액상화가 쉽게 발생되는 것을 확인하였고, 불량한 다짐도는 심각한 영구변위를 일으킬 수 있어 제체의 액상화를 방지하기 위해 취약부위에 대한 필수적인 지질조사, 재료의 기본 성질 및 다짐상태 등 확인을 통해 그 원인을 분석하고, 그 결과를 토대로 재시공 또는 대책공법을 적용하여야 할 것으로 판단된다.
목차
Ⅰ. 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 41.3 연구 방법 5Ⅱ. 연구사 72.1 포화 사질토의 액상화 연구 72.2 지반구조물의 동적 거동 특성 연구 10Ⅲ. 실내시험을 이용한 포화사질토의 동적 거동 특성 163.1 액상화의 정의 163.2 액상화의 평가방법 193.2.1 액상화의 간편예측법 193.2.2 Seed-Idriss의 간편평가법 203.2.3 동적 삼축시험을 이용한 상세평가법 213.3 포화 사질토의 동적 삼축시험 223.3.1 시험 시료 223.3.2 시험 장비 233.3.3 시험 종류 243.3.4 시험 방법 253.3.5 동적 삼축시험 결과 263.4 포화 사질토의 동적 거동 특성 313.4.1 반복탄소성모델 313.4.2 모래의 탄소성 구성식의 정식화 313.4.3 과압밀 경계면 323.4.4 항복곡면 343.4.5 재료 매개변수의 설정 방법 353.4.6 동적 삼축시험 시뮬레이션 결과 373.4.7 모델 매개변수 분석 41Ⅳ. 동적 원심모형실험을 이용한 저수지 제체의 동적 거동 특성 494.1 원심모형실험 개요 494.1.1 원심모형실험 배경 및 원리 494.1.2 동적 원심모형실험의 상사비 514.2 동적 원심모형실험 방법 544.2.1 지오센트리퓨지 544.2.2 진동대 및 등가전단보 박스 554.2.3 계측기 584.2.4 저수지 단면 및 계측위치 결정 604.2.5 실험 재료 624.2.6 모형 저수지 제작 644.2.7 입력지진파 674.3 동적 원심모형실험 결과 694.3.1 Hachinihe wave 694.3.2 Ofunato wave 80Ⅴ. 수치해석을 이용한 저수지의 액상화 거동 특성 평가 915.1 수치해석 개요 915.2 LIQCA 프로그램 925.3 해석모델 작성 935.3.1 재료의 구성모델 935.3.2 불포화 침투 조건 935.3.3 재료 매개변수의 설정 955.3.4 유한요소모델 985.3.5 경계 조건 및 물리량 측정위치 1005.3.6 입력지진파 1015.3.7 초기조건 1025.4 수치해석 결과 1045.4.1 정적해석 결과 1045.4.2 동적해석 결과 106Ⅶ. 결론 130□ 참고문헌 132□ Abstract 148
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