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지질공학 update

Korean Society of Engineering Geology

  • : 대한지질공학회
  • : 공학분야  >  환경공학
  • : KCI등재
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  • : 1226-5268
  • : 2287-7169
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수록정보
31권3호(2021) |수록논문 수 : 14
간행물 제목
31권4호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1Case Study of Slope Investigation on the Cretaceous Sedimentary Rocks Using the Geological Cross-Sections

저자 : Myeong-hyeok Ihm , Woo-seok Kim , Oil Kwon

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 463-478 (16 pages)

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The subjects of the study are the sedimentary rock slope of the Mesozoic Gyeongsang Supergroup, which has a high risk of failure. The orientation of the slope-face represents a variety of changing characteristics. The rocks of the slope shall be sandstone, siltstone and dacite, and discontinuities shall develop beddings, shear joints, extension joints, and dacite dyke boundary planes. The type and scale of failure varies depending on the type of rock and the strike/dip of the discontinuities, but the toppling failure prevails. Based on the face-mapping data, SMR, physical and mechanical testing of rocks, analysis and review of the stereonet projections and the critical equilibrium analysis, all four representative sections required a countermeasure method because the acceptable safety factor during dry and rainy seasons were far below Fs = 1.5 and Fs = 1.2. After applying the countermeasure method, both the dry and wet conditions of the slope exceeded the allowable safety factor. In particular, the face-mapping data of the slope-face, the geological cross-sections of several representative sections perpendicular to the slope-face, and the critical equilibrium analysis and the presentation of countermeasure methods that have been reviewed based on them are expected to be reasonable tools for the slope stability. In addition, it will be possible to use it as basic data for performance evaluation for slope maintenance.

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2Analysis and Comparison of Rock Spectroscopic Information Using Drone-Based Hyperspectral Sensor

저자 : So-jin Lee , Gyo-cheol Jeong , Jong-tae Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 479-492 (14 pages)

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We conducted a fundamental study on geological and rock detection via drone-based hyperspectral imaging on various types of small rock samples and interpreted the obtained information to compare and classify rocks. Further, we performed hyperspectral imaging on ten rocks, and compared the peak data value and reflectance of rocks. Results showed a difference in the reflectance and data value of the rocks, indicating that the rock colors and minerals vary or the reflectance is different owing to the luster of the surface. Among the rocks, limestone used for hyperspectral imaging is grayish white, inverted rock contains various sizes and colors in the dark red matrix, and granite comprises colorless minerals, such as white, black, gray, and colored minerals, resulting in a difference in reflectance. The reflectance of the visible ray range in ten rocks was 16.00~85.78%, in the near infrared ray range, the average reflectance was 23.94~86.43%, the lowest in basalt and highest in marble in both cases. This is because of the pores in basalt, which caused the difference in reflectance.

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3반복삼축압축시험을 이용한 국내 모래지반의 액상화 거동 특성 비교

저자 : 서혁 ( Hyeok Seo ) , 김대현 ( Daehyeon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 493-506 (14 pages)

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액상화 현상이란 지반이 포화된 느슨한 사질토 지반에 지진과 같은 동적하중이 급속히 작용할 때 과잉간 극수압이 발생하고, 지반이 유효응력을 상실하고 액체화 되는 현상을 말한다. 액상화 평가를 위한 실내 반복시험은 반복삼축압축시험과 반복전단시험을 통하여 확인이 가능하다. 이와 관련하여 본 연구에서는 반복삼축압축시험을 이용한 모래의 상대밀도와 입도분포에 따른 액상화 저항 강도를 확인하고자 하였고, 실험장비의 신뢰도 검증과 결과의 타당성을 확인하고자 기존의 선행연구와 대조하여 비교·분석하였다. 실험결과, 흙의 분류에 상관없이 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 저항 강도가 높아짐을 확인하였고, 모래의 입도분포에 따른 액상화 저항강도는 SW에 가까운 SP시료의 액상화 저항강도가 상당히 높게 확인되었다. 또한 세립분 0% 대비 세립분 30%를 분석한 결과, 상대밀도 40~70%까지 증가함에 따라 액상화 저항강도가 5~20% 가까이 감소하였고, 국내 풍화토 지반이 주문진 표준사 대비 액상화 저항 강도가 세립분이 10%일 때는 30% 이상, 세립분이 30%일 때는 50% 이상 낮게 측정되었다.


Liquefaction refers to a phenomenon in which excessive pore water pressure occurs when a dynamic load such as an earthquake rapidly acts on a loose sandy soil saturated with soil, and the ground loses effective stress and becomes liquefied. The indoor repeated test for liquefaction evaluation can be confirmed through the repeated triaxial compression test and the repeated shear test. In this regard, this study tried to confirm the liquefaction resistance strength according to the relative density and particle size distribution of sand using the repeated triaxial compression test. As a result of the experiment, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the relative density increased regardless of the soil classification, and the liquefaction resistance strength according to the particle size distribution of the sand was confirmed that the liquefaction resistance strength of the SP sample close to SW was significantly higher. In addition, as a result of analyzing 30% of fine powder compared to 0% of fine powder, as the relative density increased to 40~70%, the liquefaction resistance strength decreased by 5~20%, and the domestic weathered soil ground had a fine liquefaction resistance strength compared to Jumunjin standard sand. When the minute was 10%, it was measured to be 30% or more, and when the fine particle was 30%, it was measured to be less than 50%.

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4제방의 취약구간 파악을 위한 전기비저항과 탄성파속도의 교차출력 해석

저자 : 조경서 ( Kyoung-seo Cho ) , 김정인 ( Jeong-in Kim ) , 김종우 ( Jong-woo Kim ) , 김지수 ( Ji-soo Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 507-522 (16 pages)

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각 탐사의 반응 값은 지하 매질의 특정 물성에 따라 달라지기 때문에 한가지의 지구물리학적 방법만으로는 탐사목적을 달성하지 못하는 경우가 종종 있다. 특히 지질재해 위험에 취약한 지역을 조사하는 경우, 인명 및 재산피해를 최대한 줄이기 위해 한 가지 이상의 탐사방법을 사용하는 것이 효과적이다. 제방의 안전성 평가를 위한 이 연구에서는 각 탐사결과들을 개별적으로 해석하는 대신 탄성파속도(굴절법에 의한 P파속도와 MASW의 S파속도)와 전기비저항 값들을 통계적으로 분석하여 결정된 임계값들을 기반으로 취약구간과 안전구간 등으로 구분하는 사분면 상관기법을 수행하였다. 임계값은 수평 4층 구조와 경사진 파쇄대에 대한 모델자료를 가지고 수행한 사분면 상관기법을 테스트하는 과정에서 두 개의 속성자료 모두 평균에서 표준편차를 빼준 값으로 결정되었다. 전기비저항-P파 속도의 교차출력에 비해 전기비저항과 S파속도를 이용한 교차출력 해석이 제방 시스템의 토양유형, 지반강성 및 암석학적 특성 정보를 보다 충실히 제공하였다. 낮은 S파속도와 높은 전기비저항으로 2사분면에 투영된 느슨한 모래 구역이 취약구간으로 평가되는데 이와 같은 해석은 시추공 표준관입시험에서 보인 중심코어의 N 값 분포로 뒷받침되었다.


Specific survey objectives often cannot be met using only one geophysical method, as each method's results are influenced by the specific physical properties of subsurface materials. In particular, areas susceptible to geological hazards require investigation using more than one method in order to reduce risks to life and property. Instead of analyzing the results from each method separately, this work develops a four-quadrant criterion for classifying areas of levees as safe or weak. The assessment is based on statistically determined thresholds of seismic velocity (P-wave velocity from seismic refraction and S-wave velocity from multichannel analysis of surface waves) and electrical resistivity. Thresholds are determined by subtracting the standard deviation from the mean during performance testing of this correlation technique applied to model data of four horizontal and inclined fracture zones. Compared with results from the crossplot of resistivity and P-wave velocity, crossplot analysis using resistivity and S-wave velocity data provides more reliable information on the soil type, ground stiffness, and lithological characteristics of the levee system. A loose and sandy zone (represented by low S-wave velocity and high resistivity) falling within the second quadrant is interpreted to be a weak zone. This interpretation is well supported by the N values from standard penetrating test for the central core.

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5황철석 암버럭을 이용한 고속도로 성토체의 산성배수 처리 사례 연구

저자 : 공정식 ( Jeong-sik Gong ) , 김태형 ( Tae-hyung Kim ) , 송영석 ( Young-suk Song )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 523-532 (10 pages)

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본 연구에서는 고속도로 공사 시 주변에 분포하고 있는 황철석이 포함된 암버럭을 성토재로 활용한 사례를 대상으로 산성배수 처리방안을 조사 및 평가하였다. 도로 시공 시 해당 성토구간에 알칼리 차수제를 이용한 중성화 공법을 적용하여 산성배수가 발생되지 않도록 하였다. 그러나 시공이 완료된 이후 장기적인 우수침투로 인하여 산성배수가 유출되어 주변의 토양과 하천을 오염시켰다. 이를 해결하기 위하여 SAPS 조 혹은 생태습지 및 모래여과시설과 같은 정화처리시설을 설치하였다. 정화처리시설 설치 후 유출부에서의 방류수와 주변 토양을 대상으로 산성배수로 인한 오염여부를 평가하였다. 유출부에서의 방류수에 대한 pH 측정 및 주변 토양의 중금속 오염 분석 결과 산성배수에 대한 중화처리가 적절하게 진행되고 있으며, 산성배수 내 존재하는 중금속에 대한 오염관리도 안정적으로 진행되고 있음을 확인할 수 있다.


The treatment of acid rock drainage was reviewed and evaluated for the case of pyrite rocks distributed in a highway embankment. During the highway's construction, neutralization using alkaline water repellent was applied to the embankment section to prevent acid rock drainage. However, it still occurred long after the construction was completed owing to rain infiltration, and the acid rock drainage polluted the surrounding soils and streams. To solve this problem, treatment facilities such as SAPS (Successive Alkalinity Producing Systems) or ecological wetlands and sand filtration were installed. After the installation of the treatment facilities, the effluent and soils contaminated by acid rock drainage nearby the outlet of the facilities were analyzed and evaluated for a period of years. Measurements of the pH of the effluent and analysis of the heavy metal contamination of the soils confirmed that the neutralization treatment for acid rock drainage is being performed properly and that contamination of heavy metals in the acid rock drainage is also being stably controlled by the treatment facilities.

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6비탈면 위험도 평가를 위한 중력장 해석 및 모델링

저자 : 최승찬 ( Sungchan Choi ) , 김성욱 ( Sung-wook Kim ) , 최은경 ( Eun-kyoung Choi ) , 이영재 ( Yeong-jae Lee ) , 장현익 ( Hyun-ick Jang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 533-540 (8 pages)

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비탈면 안전성과 밀접한 관련이 있는 내부 상태를 평가하는 방법으로 복합지구물리탐사와 지반의 밀도 모델링을 수행하였다. 완전부게이상 분포로부터 풍화대의 규모와 신선한 기반암의 분포 위치를 확인할 수 있었다. 오일러 디콘볼루션 역산법으로 비탈면 중앙부의 신선한 기반암은 주변에 비해 10 m 정도 깊은 30 m 깊이에 분포하고 저밀도의 풍화대 두께가 증가한다. 이러한 경향은 전기비저항 분포에서 관찰되는 저비저항과 고비저항대의 깊이와 일치한다. 비탈면 지반의 밀도 모델은 암반의 차별풍화대의 분도와 유사하게 나타났으며 이러한 결과로부터 중력장 해석을 이용한 밀도 모델링이 비탈면의 내적인 상태변화와 안전성 해석에 활용될 수 있고 노출된 암반에서 풍화대의 형상을 파악하는 방법으로써 적합함을 시사한다.


Gravity field analysis and density modeling were performed to evaluate the internal state of the rock mass, which is the cause of cut slope collapse. The shape of the weathered zone and the depth of basement could be confirmed from the complete Bouguer anomaly and density model. The basement depth at the center of the cut slope calculated using the Euler deconvolution inverse method is 30 m, which is about 10 m deeper than the surrounding area. In addition, the depth of basement and the thickness of the weathered zone are similar to the boundary between low resistivity and high resistivity in dipole-dipole survey. From the study results, gravity field analysis and density modeling recognizes the internal state of the rock slope and can be used for slope safety analysis, and is particularly suitable as a method to determine the shape of weathered zones in interpreting the safety of cut slopes

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7비탈면 취약도 평가를 위한 동적콘관입시험기 모듈개발과 표준관입시험값과의 상관관계 연구

저자 : 채휘영 ( Hwi-young Chae ) , 권순달 ( Soon-dal Kwon )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 541-547 (7 pages)

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비탈면의 유실, 붕락사고 등 비탈면에 대한 안정성을 파악하기 위해서 지층의 구성상태, 역학적 특성 등의 지반정보 파악이 필요하다. 이러한 지반정보를 파악하기 위해서 일반적으로 표준관입시험(SPT) 및 콘 관입시험 등이 널리 이용되고 있다. 대부분이 급경사로 이루어지고 진입로가 없는 비탈면에 대한 접근성 문제로 표준관입시험이 널리 활용되지 못하고 있다. 이러한 단점을 보완할 수 있는 있는 휴대용 장비인 Drop Cone Penetrometer(DCP)를 이용한 조사도 여러 가지 문제로 제한적으로 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비탈면 현장접근이 용이한 휴대용 시추기와 동적콘관입시험 모듈을 개발하고, 개발된 동적콘관입시험기를 이용한 결과와 동일 현장에서 수행한 표준관입시험값과 상관성을 분석하였다. 에너지전단율로 보정된 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 상관식은 Nd′ = 3.13 N′으로 나타났다.


To assess the stability of a slope and the likelihood of its loss or collapse requires information about the ground, such as the composition of the stratum and its mechanical characteristics. This information is generally gathered through standard penetration testing (SPT) and cone penetration testing. SPT is not widely used due to problems with accessing slopes, most of which are steep and without ramps. A drop cone penetrometer, a portable device that can make up for these shortcomings, can be used in a limited way in some circumstances. Therefore, we developed a portable drilling machine and a small dynamic cone penetration test module that can easily access a slope site and perform SPT. The correlation of the developed system's results with those from SPT was analyzed. Analysis of the correlation between the energy shear rate passing to the load during the different test types established that the energy shear rate is reflected in the test result. The correlation between corrected dynamic cone penetration testing and corrected SPT was Nd′ = 3.13 N′.

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8북극권 자원개발 건설환경 조사를 위한 위성 영상 분석 기법 연구 - 캐나다 앨버타주 대상

저자 : 김세원 ( Sewon Kim ) , 김영석 ( Youngseok Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 549-559 (11 pages)

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북극권은 막대한 양의 화석연료와 광물자원이 매장되어 있어 개발과 건설 사업이 활발히 추진되고 있다. 전 지구적으로 기후변화에 적극적으로 대응하기 위해 노력하고 있으나, 여전히 천연자원의 의존도는 매우 높다. 본 논문에서는 북극권 국가 중 비전통(오일샌드) 에너지 · 자원개발이 활발히 진행 중인 캐나다(앨버타주)를 대상으로 조사연구를 수행하였다. 광범위한 지역에 대한 조사비용과 시간을 절감하기 위하여 위성영상을 활용하여 토지피복도를 작성하였다. 토지피복도의 픽셀을 계산하는 방식으로 캐나다(앨버타주) 오일샌드 개발 활동이 활발히 진행되고 있는 지역의 계절별 건설환경(지표 온도 변화, 적설분포 면적 등) 자료를 구축하였다. 본 논문에서 수행한 조사 · 분석 방법론은 북극권 자원 개발 사업의 성공적 추진과 운영을 위한 전략수립, 기본 설계 등에 활용될 것으로 기대한다.


The Arctic Circle's huge amounts of fossil fuels and mineral resources are being developed and subjected to active construction projects. Global efforts are continuing to actively respond to climate change, but the dependence on fossil fuels remains high. This study reports a preliminary survey conducted in Alberta, Canada, where oil sand resources are actively developed. A land cover map was prepared using satellite imagery to reduce the cost and time of surveying a wide area. Results likely useful to resource development projects such as ground surface temperature and snow cover distribution were derived by using the obtained image classification results. It is expected that the results of the present research and analysis will be used to establish strategies for the successful promotion and operation of projects to develop resources in the Arctic.

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9표준 거칠기 단면의 실험적 검증에 의한 새로운 거칠기 계수 및 전단강도 기준식

저자 : 장현식 ( Hyun-sic Jang ) , 심민용 ( Min-yong Sim ) , 장보안 ( Bo-an Jang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 561-577 (17 pages)

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Barton and Choubey(1977)가 제안한 10개의 표준 거칠기 단면을 3차원으로 확장하여 모든 단면의 거칠기가 일정한 3차원 표준 거칠기 절리 모형을 제작하였다. 석고를 사용하여 이 절리 모형을 복제하여 절리시료를 제작하였고, 복제된 절리시료에 직접전단시험을 실시하여 표준거칠기 단면에 부여된 절리 거칠기계수(JRC)를 검증하였다. 먼저 절리 시료의 JRC, 절리면압축강도(JCS)와 기본마찰각(øb)을 이용하여 Barton (1973)의 전단강도 기준식에서 절리의 전단강도를 추정하고, 직접전단시험에서 측정된 전단강도와 비교하였다. 직접전단시험에서 측정된 전단강도는 1번과 4번 표준 거칠기를 제외한 8개 시료에서 Barton의 기준식에서 추정된 전단강도보다 낮았고, JRC가 큰 시료에서 차이가 더욱 크게 나타났다. 직접전단시험 결과를 역해석하여 JRC, JCS 그리고 øb의 적절성을 검토하였고, JRC의 문제점으로 인하여 측정된 전단강도가 추정된 전단강도보다 낮은 것으로 판명되었다. 역해석으로 구한 표준 거칠기 단면의 JRC 값인 JRCm은 JRC보다 전반적으로 낮은 값을 보이지만 JRC와 상관성이 매우 높은 직선의 관계를 나타내었다. 위의 결과를 종합하여 표준 거칠기 단면의 정확한 JRCm을 제시하였고, JRCm과 JRC의 상관관계를 제시하였으며, Barton의 전단강도 기준식을 수정하여 제안하였다.


The ten standard roughness profiles suggested by Barton and Choubey (1977) were extended to make three-dimensional (3D) joint models whose profiles were identical at any cross section. Replicas of joint models were produced using plaster of Paris, and direct shear tests were performed to verify the joint roughness coefficients (JRC) of the standard roughness profiles. Joint shear strengths measured by direct shear tests were compared with those predicted by the shear failure criterion suggested by Barton (1973) based on JRC, joint compressive strength (JCS), and joint basic friction angle (øb). Shear strengths measured from joints of the first and fourth standard roughness profiles were close to predicted values; however, shear strengths measured from the other joint models were lower than predicted, the differences increasing as the roughness of joints increased. Back calculated values for JRC, JCS, and from the results of the direct shear tests show measured shear strengths were lower than predicted shear strengths because of the JRC values. New JRC were back calculated from the measured shear strength and named JRCm. Values of JRCm were lower than the JRC for the standard roughness profiles but show a strong linear relationship to JRC. Corrected JRCm values for the standard roughness profiles are provided and revised relationships between JRCm and JRC, and new shear strength criterion are suggested.

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10블록식 보강토 옹벽에서 개별 블록간 거동특성을 고려한 수치해석적 연구

저자 : 황성필 ( Sungpil Hwang ) , 박병석 ( Byungsuk Park ) , 우용훈 ( Yong-hoon Woo ) , 박상기 ( Sangki Park ) , 김우석 ( Wooseok Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 579-588 (10 pages)

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일반 콘크리트 옹벽에 비해 경관성이 우수한 보강토 옹벽이 최근 많이 사용되고 있다. 다양한 재료와 복잡한 현장여건으로 기존 설계 방식만으로는 안정성 확보가 어려운 경우가 발생되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 현장여건에 적합한 안정성 분석 방법에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 기존 수치해석과는 다르게 보강토 블록이 개별거동 가능하도록 적용하였으며, 개별 블록거동에 따른 물성치 및 강도 적용을 위하여 블록간 마찰특성과 블록과 보강재의 연결특성에 관한 실규모 시험을 수행하였다. 수치해석을 통해 현장과 동일한 블록조건의 적용 가능성을 확인하였고, 이를 활용하여 다양한 조합의 블록과 보강재의 안정성 검토 및 설계에 활용 가능 할 것으로 판단된다. 또한 외적안정의 범위를 넓혀 안정성을 더욱 확보할 수 있을 것으로 판단된다.


Reinforced earth retaining walls have been widely used in recent years, as they are superior from the landscape perspective than normal concrete retaining walls. However, as reinforced earth retaining walls are made of various materials depending on site, existing design methods cannot secure stability, and a variety of problems have occurred. Studies on the design and stability analysis methods, which are different from existing methods, have been conducted to address these problems. This study conducted a stability investigation using numerical analysis, and blocks of reinforced earth retaining walls were individually applied, which is different from pre-existing numerical analyses. To verify the input values of the numerical analysis when applying individual blocks, real-scale experiments of the friction characteristics between the blocks and the connection properties between the blocks and stiffener were conducted. The applicability of the block conditions, which were the same as those of real sites, was verified through numerical analysis, and will be used for the stability review and design of various combinations of blocks and stiffeners.

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1Brittle Deformation History Based on the Analyses of Dikes and Faults within Sedimentary Rocks on Geoje Island, SE Korea

저자 : Francois Hategekimana , Young-seog Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 239-255 (17 pages)

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Kinematic analyses of magmatic intrusions and faults can provide useful information on stress conditions and chronological relationships between dike emplacement and brittle deformation events. We studied structures in rocks exposed on a coastal platform in Geoje Island off the southern Korean Peninsula because of its well-developed dikes and faults. The geology of the study area includes the Cretaceous Seongpo-ri Formation, which is composed mostly of shale, sandstone, and hornfels intruded by magmatic dikes. Most of the dikes are developed along pre-existing structural features (faults and fractures), indicating that their emplacements were structurally controlled. Because dikes commonly open along the direction of the minimum principal stress, the direction of this stress can be obtained from dike geometry and orientation through the matching of piercing points on either side of a dike. In addition, the deformed dikes can give information regarding later deformation. On the basis of the kinematic analyses, we identified five deformation events in the study area, which are kinematically related to changes of the regional maximum principal stress. Results indicate that the structures in the study area have been controlled predominantly by episodes of reactivation of the NNE-trending Yangsan strike-slip fault, located to the northeast of the study area, under different stress regimes. In a wider tectonic context, the brittle deformation of the rocks of Geoje Island was probably induced by interactions among the Philippine Sea, Pacific, and Eurasian plates, including changes in subduction parameters with respect to the latter two plates over time.

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2Ground Penetrating Radar Imaging of a Circular Patterned Ground near King Sejong Station, Antarctica

저자 : Kwansoo Kim , Hyeontae Ju , Joohan Lee , Changhyun Chung , Hyoungkwon Kim , Sunjoong Lee , Jisoo Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 257-267 (11 pages)

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Constraints on the structure and composition of the active layer are important for understanding permafrost evolution. Soil convection owing to repeated moisture-induced freeze-thaw cycles within the active layer promotes the formation of self-organized patterned ground. Here we present the results of ground penetrating radar (GPR) surveys across a selected sorted circle near King Sejong Station, Antarctica, to better delineate the active layer and its relation to the observed patterned ground structure. We acquire GPR data in both bistatic mode (common mid-points) for precise velocity constraints and monostatic mode (common-offset) for subsurface imaging. Reflections are derived from the active layer-permafrost boundary, organic layer-weathered soil boundary within the active layer, and frozen rock-fracture-filled ice boundary within the permafrost. The base of the imaged sorted circle possesses a convex-down shape in the central silty zone, which is typical for the pattern associated with convection-like soil motion within the active layer. The boundary between the central fine-silty domain and coarse-grained stone border is effectively identified in a radar amplitude contour at the assumed active layer depth, and is further examined in the frequency spectra of the near- and far-offset traces. The far-offset traces and the traces from the lower frequency components dominant on the far-offset traces would be associated with rapid absorption of higher frequency radiowave due to the voids in gravel-rich zone. The presented correlation strategies for analyzing very shallow, thin-layered GPR reflection data can potentially be applied to the various types of patterned ground, particularly for acquiring time-lapse imaging, when electric resistivity tomography is incorporated into the analysis.

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3Proposed Survey Steps for Investigation of Land-Creeping Susceptibility Areas: A Focus on Geophysical Mapping of the Yongheung-dong, Pohang, Korea

저자 : Jeong-in Kim , Sun-joong Lee , Kwan-soo Kim , Jae-eun Lee , Jin-hyun Sa , Ji-soo Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 269-281 (13 pages)

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Land creeping is the imperceptibly slow, steady, downward movement of slope-forming soil or rock. Because creep-related failures occur frequently on a large scale without notice, they can be hazardous to both property and human life. Korea Forest Service has operated the prevention and response system from land creeping which has been on the rise since 2018. We categorized and proposed three survey steps (e.g., preliminary, regional, detailed) for investigation of creeping susceptibility site with a focus on geophysical mapping of a selected test site, Yongheung-dong, Pohang, Korea. The combination of geophysical (dipole-dipole electrical resistivity tomography and reciprocal seismic refraction technique, well-logging), geotechnical studies (standard penetrating test, laboratory tests), field mapping (tension cracks, uplift, fault), and comprehensive interpretation of their results provided the reliable information of the subsurface structures including the failure surface. To further investigate the subsurface structure including the sliding zone, we performed high-resolution geophysical mapping in addition to the regional survey. High-resolution seismic velocity structures are employed for stability analysis because they provided more simplified layers of weathering rock, soft rock, and hard rock. Curved slip plane of the land creeping is effectively delineated with a shape of downslope sliding and upward pushing at the apex of high resistive bedrock in high-resolution electrical resistivity model with clay-mineral contents taken into account. Proposed survey steps and comprehensive interpretation schemes of the results from geological, geophysical, and geotechnical data should be effective for data sets collected in a similar environment to land-creeping susceptibility area.

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4중력 데이터 해석과 드론원격정보를 이용한 지반의 다짐도 평가

저자 : 김성욱 ( Sung-wook Kim ) , 최승찬 ( Sungchan Choi ) , 최은경 ( Eun-kyoung Choi ) , 이영재 ( Yeong-jae Lee ) , 고대홍 ( Daehong Go ) , 이규환 ( Kyu-hwan Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 283-293 (11 pages)

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고해상 드론 기반의 지형 정보와 중력장 데이터를 이용하여 다짐지반의 모양과 균질성을 분석하였다. 지형과 수문 모형에서 계산된 지형요소 중 곡률은 다짐과정에서 발생한 지형의 변화를 효과적으로 보여 주었으며 이를 통해 불균질 다짐 영역을 확인할 수 있다. 지형 정보의 적정 해상도는 10 cm 정도였다. 성토지반의 공간적인 밀도변화를 분석하기 위해 중력장 해석을 수행하였으며 완전 부게이상의 변화로부터 불균질 다짐 영역과 지하 밀도구조 모델링을 통해 다짐도 차이에 의한 불균질 영역을 파악하였다. 연구 결과로부터 지형요소와 중력장 해석법은 다짐된 지반의 균질성을 평가법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

KCI등재

5전산해석을 통한 지하 공동 및 암반 조건에 따른 철도지반 안정성 평가: 마장광산 갱도를 대상으로

저자 : 장경환 ( Kyunghwan Jang ) , 이동원 ( Dongwon Lee ) , 민경남 ( Kyungnam Min ) , 정찬묵 ( Chanmook Chung ) , 유재형 ( Jaehyung Yu ) , 이계승 ( Gyeseung Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 295-306 (12 pages)

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본 연구는 광산활동에 따른 철도지반 안정성 평가를 위해 채굴적의 심도, 규모 및 암반상태를 다양하게 설정하고, 표준열차하중 조건 중 여객, 화물 혼용 구간과 여객전용선 용도에 따른 지반안정성 평가를 전산해석을 통해 실시하였다. 안정성 평가는 철도설계기준 노반편에 따른 허용잔류 침하량과 선로유지관리지침 뒤틀림 보수조건을 기준으로 실시되었다. 그 결과, 채굴적의 규모 및 위치가 심도 5 m 이하일 경우 침하의 발생이 암반상태에 따라 노반 침하허용 기준을 넘어서며, 뒤틀림 보수기준에는 심도 15 m 이하의 공동일 경우 암반상태를 고려하여 지반보강 설계가 이루어져야 할 것으로 보인다. 노반의 침하허용 범위만 고려할 경우 심도 5 m 이하의 공동에서 암반상태가 고려되어야 한다. 이는 공동의 규모와 암반조건에 따른 침하량이 체계적으로 변화 함을 지시하며, 이러한 연구결과는 기존에 제시된 바가 없는 자료이다. 본 연구는 추후 철도건설이 광산지역에서 이루어질 경우 중요한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

KCI등재

6동시출현단어 분석을 활용한 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구에 관한 지적구조 분석

저자 : 김선겸 ( Sun-kyum Kim ) , 김승현 ( Seung-hyun Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 307-319 (13 pages)

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최근 드론 및 빅데이터, 인공지능 등 디지털 기술을 활용한 비탈면 연구를 수행하고 있으나 다소 미흡한 실정이며, 여전히 비탈면 붕괴 대비에 취약하다. 이러한 이유로 비탈면 붕괴에 효과적으로 대처하기 위해 디지털 기술을 활용한 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구에 대한 발전방향을 제시하는 것이 필연적이며, 이를 위해 비탈면 붕괴 예측 및 분석에 관한 이해가 선제되어야 한다. 본 연구는 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구의 지적구조를 규명하여 연구방향을 제시하기 위해 2016년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지의 5년간의 Web of Science 기반으로 문헌 데이터를 수집하고 이를 동시출현단어를 활용하여 분석하였다. 네트워크 분석을 통하여 세부 주제 영역을 밝히고, 키워드 간의 지적 관계를 시각화하여 관계, 중심성 분석을 통한 전역 및 지역 중심성이 높은 키워드를 도출하였다. 또한 군집분석을 실시하여 형성된 군집을 다차원축적지도에 표시하였으며, 각 키워드들 간의 상관관계에 따른 지적구조를 제시하였다. 이러한 연구의 결과는 비탈면 붕괴 분석 및 예측 연구의 지적구조를 밝히고, 향후 연구 방향을 찾는데 도움이 될 것으로 기대한다.

KCI등재

7신장형 띠형 보강재의 형상에 따른 인발저항 및 시공성능 평가 실험 연구

저자 : 정재형 ( Jaehyeung Jeoung ) , 김재홍 ( Jaehong Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 321-332 (12 pages)

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최근 새로운 개념의 보강토 옹벽이 많이 개발되고 있으나, 개발된 보강재에서 발생되는 시공과정에서 문제나 붕괴와 같은 문제의 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 신장형 띠형 보강재의 형상에 따른 현장 적용성을 인발저항시험과 내시공성시험으로 평가하고자 하였다. 시험체는 일반적인 신장형 띠형 보강재, 돌기가 부착된 개발된 신장형 띠형 보강재, 지오그리드를 절단하여 만든 띠형 보강재를 사용하여, 신장형 띠형 보강재 형상의 차이에 대한 기초적인 연구를 수행하고 각 보강재료의 장단점을 비교하였다. 연구 결과로서 보강재의 형상에 따른 장ㆍ단점을 명확하게 가지고 있는 것으로 나타났으며, 보강토 옹벽의 설치 조건과 뒤채움재의 입도를 고려하여 선택한다면 최선의 보강재를 선택할 수 있을 것으로 나타났다.

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8Flat TDR 시스템을 이용한 모래의 함수비와 건조단위중량 분석

저자 : 이준성 ( Junesung Lee ) , 김대현 ( Daehyeon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 333-342 (10 pages)

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본 연구에서는 기존의 전통적인 다짐관리방법의 문제점을 보완하고자 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 지반의 함수비와 건조단위중량을 측정하는 연구를 수행하였다. Flat TDR 시스템은 지반의 교란을 일으키기 않는 장비로써 측정값을 검증하기 위하여 주문진표준사 외 7개소의 현장대상 지반의 시료에 대하여 건조밀도와 함수비를 측정하였다. 함수비구간은 3, 6, 9, 12, 15, 18%의 6개 구간으로 나누어 측정을 하였으며 실험결과는 통일분류법에 따라 확인하였다. 실내실험 결과, 함수비는 SP시료의 경우 약 0.7%, SM시료의 경우 약 1.3%의 오차를 보였다. 또한 건조단위중량은 SP시료의 경우 약 7%, SM시료의 경우 약 5%의 오차를 확인하였다. 이는 점토나 자갈을 제외한 모래 또는 실트질 모래 지반에서는 안정적인 값을 도출함을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 통하여 Flat TDR 시스템의 측정값이 기존의 전통적인 다짐관리방법과 유사한 값을 도출하는 것을 확인할 수 있었고 이는 빠른 시공성과 경제성을 필요로하는 건설현장에서 Flat TDR 장비가 적합하다는 것을 판단할 수 있었다.

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9내진보강 단면형상에 따른 국내 저수지 제방의 안전율에 대한 검토

저자 : 임성훈 ( Seonghun Lim ) , 김대현 ( Daehyeon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 343-355 (13 pages)

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농업용저수지는 농업용수를 공급함과 동시에 수해효과 및 휴식터를 제공함으로써 인간의 편의성을 추구하지만 노후 저수지 및 지진으로 인한 피해가 발생될 수 있으며 이에 따른 예방이 중요하다. 제방의 안전성은 제방을 구성하는 세분화된 재료의 토양 매개변수 값과 같은 현장재료 특성에 의해 영향을 받지만 정밀안전진단이나 일반 문헌값이 전용되기 때문에 최종제반의 안전인자를 물질적 특성만으로 판단하기에는 한계가 있다. 안전요인은 물리적 특성값과 제방 형태에 의의 결정되며 안전 요인에 상당한 영향을 미치기 때문에 보강된 횡단면을 검토할 때 정확한 사색이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 GEP-SLOPE 프로그램을 활용하여 전남 고흥근 '○○저수지' 내진설계 시 합리적이고 경제적인 보강교차로 사례를 분석함으로써 반복적인 검토를 통해 보강교차로에 대한 합리적 경제적 설계가 가능하도록 분석하였다. 제방의 1, 2, 3차 내진보강을 감소하여 분석한 결과, 3차 보강단면에서도 상류, 하류사면 모두 설계기준 1.20 이상을 얻음으로써 1. 2차에 비해 현저히 적은 보강물 보강물량으로도 안전율 확보가 되는 것을 확인하였다. 또한 제반의 내진보강 단면 형상을 결정할 때 사면의 상부측, 사면전체에 사석을 보강하는 것 보다 하부측에만 보강하는 형상이 단면보강을 최소화 시키며 경제적인 것을 확인하였다.

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10PFC2D를 이용한 암반 절리의 수치전단시험으로부터 전단 특성 분석

저자 : 노정두 ( Jeongdu Noh ) , 강성승 ( Seong-seung Kang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 357-366 (10 pages)

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암석의 절리면 거칠기 형상에 따른 전단거동은 지반 및 암반 구조물 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 암반 구조물에 대한 설계를 효율적으로 하기 위해서는 절리에 의한 전단거동을 이해하고 정확하게 전단 강도를 산정하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 암석 절리면 거칠기의 전단거동을 알아보기 위해 Barton and Choubey(1977)가 제안한 10가지 형태의 표준 절리 프로파일 중 절리면 거칠기가 매끄러운 1번 (JRC-1)과 거칠기 비교적 큰 7번(JRC-7)과 9번(JRC-9)에 대해 PFC2D를 이용한 수치전단시험을 수행하였다. 그 결과 최대 전단응력은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 3.2~5.0배 크게 나타났다. 최대 전단변위는 첫 번째 수직응력일 때가 두 번째일 때보다 약 4.1~5.8배 크게 나타났다. 절리면 마찰각은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 1.8~3.9배 크게 나타났다. 결론적으로 절리면의 거칠기가 커질수록 최대 전단응력과 절리면 마찰각은 증가하는 것으로 나타났다.

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