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Korean Society of Engineering Geology

  • : 대한지질공학회
  • : 공학분야  >  환경공학
  • : KCI등재
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  • : 연속간행물
  • : 계간
  • : 1226-5268
  • : 2287-7169
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수록정보
수록범위 : 1권1호(1991)~31권2호(2021) |수록논문 수 : 1,052
지질공학
31권2호(2021년 06월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1개착식 굴착공사 중 지반함몰 위험등급 분류시트의 등급 보정에 관한 연구

저자 : 신상식 ( Sang-sik Shin ) , 김학준 ( Hak Joon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 135-148 (14 pages)

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굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류는 시공 과정에서 들어나는 인자들에 따라 평가 결과가 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 제안된 굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류 방법을 현장상황을 고려하여 보정하는 방법을 제시하였다. 굴착 진행 중 지하수위는 차수공법의 적용 여부나 시공 상태에 따라 유출되는 정도가 시공 전 예측결과와 다르게 나타난다. 굴착 중 급격한 지하수위 하강은 압밀이나 압축 등의 체적 감소로 지반함몰을 유발하고 집중 호우 등에 의한 수위 상승은 굴착 저면의 히빙이나 보일링을 발생시켜 지반함몰 위험도를 높인다. 굴착 중 흙막이 벽체의 과도한 변위나 지반침하는 지반함몰의 원인이 될 수 있으며, 매설된 관로의 파손을 야기하여 지반함몰 위험도를 높인다. 본 연구에서는 굴착 중 지하수 변동 및 유출상태, 지반변위, 흙의 종류 등을 고려하여 지반함몰 영향인자를 재평가하는 방법을 제안하였다. 최종적으로 지반함몰 평가의 영향인자를 5개 카테고리의 12개 영향인자로 평가할 수 있도록 개선하였다.


Ground subsidence risk ratings obtained from the site investigation during pre-excavation stages could be changed depending on the parameters revealed during construction activities. A method of correcting the pre-excavation ground subsidence risk ratings based on the site conditions observed in the field is suggested in this study. The elevation of groundwater table during the excavation may be different from the predicted value depending on the application of waterproofing methods and construction conditions. The drastic drawdown of groundwater table during the excavation could cause ground subsidence due to soil volume decrease related to consolidation or compression of the ground, whereas the rising of groundwater table caused by the intense rainfall may result in a high potential for ground subsidence due to heaving or boiling of the excavation bottom. Excessive displacements of retaining walls or ground settlements may cause ground subsidence, which also results in a high risk of ground subsidence caused by the destruction of buried pipelines. Reevaluation of ground subsidence risk ratings is suggested considering the fluctuation of groundwater table, condition of groundwater leakage, measured ground displacements, and soil types. Finally, the ground subsidence risk rating system is improved for better evaluation by using 12 factors in 5 categories.

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2일축압축시험과 반복재하시험을 이용한 암석의 손상특성 분석

저자 : 정진영 ( Gyn-young Jeong ) , 장현식 ( Hyun-sic Jang ) , 장보안 ( Bo-an Jang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 149-163 (15 pages)

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특성이 서로 다른 화강암, 대리암 그리고 사암에 대하여 일축압축시험과 반복재하시험을 실시하여 암석의 손상특성을 분석하였다. 일축압축시험으로 암석들의 강도, 탄성상수 그리고 손상기준응력을 결정하였고 이를 반복재하시험의 결과와 비교하였다. 반복재하시험으로 측정된 암석들의 평균 강도는 일축압축시험으로 측정된 값보다 약간 작거나 유사였다. 특히 강도가 높고 공극률이 낮은 암석들이 공극률이 매우 큰 연약한 암석들에 비해 반복하중에 의한 피로현상에 더 민감하였다. 반복 재하-제하 과정에서 발생되는 암석의 영구변형률은 암종에 따라 약간의 차이는 있으나 암석의 손상상태를 파악할 수 있는 유용한 도구로 활용할 수 있다는 것을 확인하였다. 특히 응력-누적영구변형률 곡선은 화강암과 대리암에 대하여 균열손상응력을 추정할 수 있는 가능성을 보여주었다. 시험과정에 미소파괴음을 측정하여 암석의 손상상태를 판단할 수 있는 펠리시티비를 계산하였다. 공극이 매우 많고 연약한 사암은 미소파괴음의 방출이 매우 미약하여서 펠리시티 비의 계산에 어려움이 있었다. 반면 공극이 적고 취성의 특성을 보이는 화강암과 대리임의 경우 반복재하단계에서 계산된 펠리시티 비를 통하여 암석의 균열손상응력을 추정할 수 있는 가능성을 보여주었다. 향후 더 많은 시료와 다양한 종류의 암석을 대상으로 추가적인 시험을 진행하여 공통적인 결과를 도출한다면 유사한 조건을 갖는 암반의 손상과 변형 거동을 파악하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.


Damage characteristics of granite, marble and sandstone whose properties were different were investigated by uniaxial compression test and cyclic loading-unloading test. Strength, elastic constants and damage threshold stresses were measured by uniaxial compression test and were compared with those measured by cyclic loading-unloading test. Average rock strengths measured by cyclic loading-unloading test were either lower than or similar with those measured by uniaxial compression test. Rocks with high strength and low porosity were more sensitive to fatigue than that with low strength and high porosity. Although permanent strains caused by cyclic loading-unloading were different according to rock types, they could be good indicators representing damage characteristics of rock. Damage threshold stress of granite and marble might be measured from stress-permanent strain curves. Acoustic emissions were measured during both tests and felicity ratios which represented damage characteristics of rocks were calculated. Felicity ratio of sandstone which was weak in strength and highly porous could not be calculated because of very few measurements of acoustic emissions. On the other hand, damage threshold could be predicted from felicity ratios of granite and marble which were brittle and low in porosity. The deformation behaviors and damage characteristics of rock mass could be investigated if additional tests for various rock types were performed.

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3불포화 자연사면의 안정해석시 흙-함수특성곡선 맞춤계수의 영향

저자 : 김재홍 ( Jae-hong Kim ) , 유용재 ( Yong-jae Yoo ) , 송영석 ( Young-suk Song )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 165-178 (14 pages)

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자연사면을 대상으로 강우에 따른 침투해석 및 사면안정해석을 통하여 사면토층의 흙-함수특성곡선(SWCC) 맞춤계수에 따른 안정성의 영향을 평가하였다. 연구 대상사면의 토질시료를 채취하여 토층의 물리적, 역학적 및 불포화 특성을 실험하였다. 현장조건의 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수α 및 n을 변화시켜 침투해석을 통한 포화심도를 산정하였으며, 이를 고려하여 한계평형해석기법을 이용한 사면안정해석을 수행하였다. 강우에 의한 침투해석 결과에 따르면 맞춤계수 가 감소함에 따라 토층 내포화심도가 급격하게 증가하며, 전체 토층에 대한 포화시간도 짧아지는 것으로 나타났다. 그리고 포화심도를 고려한 사면안정해석결과에 의하면 맞춤계수 α가 감소함에 따라 사면안전율은 급격하게 감소하지만, 맞춤계수 n을 증가시키더라도 사면안전율의 변화는 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 강우침투로 인한 포화심도와 이를 고려한 사면안정성은 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수 α에 크게 영향을 받으며, 맞춤계수 n의 영향은 상대적으로 매우 작음을 알 수 있다.


The influence of Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) fitting parameters for an unsaturated natural slope was evaluated through seepage and slope stability analysis as a function of rainfall. Soil samples were collected from the study area in Jirisan National Park and the physical and mechanical characteristics of unsaturated soil layers were measured in laboratory tests. The saturation depth was calculated via seepage analysis by changing fitting parameters α, the parameter related to the Air Entry Value (AEV) and n, the parameter related to the slope of the SWCC in the range of natural conditions. Slope stability analysis using the limit equilibrium method considered the calculated depth of saturation. Results from seepage analysis for various rainfall conditions indicate the saturation depth in the soil layer suddenly increased as the fitting parameter α decreased; the saturation time for the entire soil layer also decreased. Slope stability analysis considering the calculated depth of saturation shows that the slope safety factor rapidly decreased as the fitting parameter α decreased, whereas the variation in slope safety factor was very small when n increased. Hence, fitting parameter α has a large effect on saturation depth during rainfall and therefore on slope stability, whereas slope stability is relatively unaffected by the fitting parameter n.

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4근거리 사진 측량 기법을 이용한 Malpasset Dam의 3차원 재구성 모델 및 지질공학적 적용

저자 : 이하나 ( Hana Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 179-186 (8 pages)

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프랑스에 있는 Malpasset Dam은 1959년에 일어난 아치댐의 첫 번째 붕괴사례로 토목, 지반 및 지질공학적으로 중요한 의미를 가진다. 근거리 사진 측량 기법을 이용하여 댐의 3차원 재구성 모델을 만들었으며 모델을 통해 댐의 붕괴 형상을 관찰하고 붕괴면의 수치측정 및 기반암에 발달한 엽리면의 배향을 측정하였다. 모델과 측정결과 모두 높은 정확도를 보여주었으며, 이 연구의 결과물은 추후 붕괴시뮬레이션 해석 및 지질공학조사 등에 활용할 수 있다.


Malpasset Dam, located in France, is of great importance in the field of civil and geotechnical engineering as it was the first arch dam that totally collapsed in 1959. A three-dimensional model of the dam was reconstructed using close-range photogrammetry technique. The orientations of foliation developed in the bedrock and the collapse surface were measured. Moreover, both model and measurement results showed high precision. The study result can be used in future studies such as collapse simulation analysis and geotechnical investigations.

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5점토광물 함유량을 고려한 땅밀림 산사태 지역의 전기비저항 자료의 해석

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

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 187-197 (11 pages)

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산사태 연구에서 풍화대 안에 분포하는 점토광물의 함유량은 매우 중요한 요소이다. 산사태 발생과 관련된 지하 구조를 파악하고 미끌림 면을 확인하기 위해 일반적으로 지구물리탐사를 수행하는데 특히 전기비저항 단면이 많이 사용된다. 이 연구에서는 풍화대에 분포하는 카올리나이트와 몬모릴로나이트와 같은 점토광물에 의한 전기전도도의 증가효과(전기비저항의 감소효과)를 해석하기 위해 병렬모델 아치의 방정식을 이용하였다. 점토의 전기전도도는 광물의 종류 및 그 비표면적과 양이온 교환능력에 따라 달라진다. 간극수의 전기비저항이 증가함에 따라 매질의 전체 비저항과 지층인자는 작아지는데 카올리나이트에 비해 몬모릴로나이트가 훨씬 작게 나타난다. 또한 공극률이 커지고, 고결인자가 작아질수록 지층인자가 감소하는 것으로 나타난다. 점토광물에 대한 병렬모델 아치의 방정식을 현장자료에 적용하기 위해 2014년 땅밀림 산사태가 일어난 충남 태안 신진도리에서 수집되어 처리ㆍ해석된 전기비저항자료를 사용하였다. 기존의 실험식에서 카올리나이트의 함유량에 따라 결정되는 계수들을 활용하여 풍화대의 전기비저항 값들을 계산하고 이들을 전기비저항 수치모델링에 포함시켰다. 점토 함유량을 변화시켜 만든 여러 개의 이론자료들 중에서 현장자료와 가장 근접하는 모델자료를 선택하여 이에 입력된 점토 함유량 10%를 이 지역의 풍화대에 대한 점토 함유량으로 추정하였다. 땅밀림 연구에서 처음 시도된 전기비저항 자료를 이용한 점토 함유량의 추정기법은 차후 점토함유량 외에 전기비저항에 영향을 미치는 다른 인자(공극률, 포화도, 간극수의 전기비저항)들에 대한 자료를 확보하고 이들을 수치모델링에 먼저 포함시켜 수행할 때 더욱 그 신뢰성은 더욱 높아질 것으로 기대된다.


Clay mineral content of weathered zone is a key parameter for landslide studies. Electrical resistivity tomography is usually performed to delineate the geometry of complex landslides and to identify the sliding surface. In clay-bearing weathered zone, parallel resistivity Archie equation is employed to investigate the effect of conductivity added (resistivity reduced) by clay minerals of kaolinite and montmorillonite, which is dependent on their specific surface area and cation exchange capacities (CEC). A decrease of overall resistivity and apparent formation factor is observed with increasing pore-water resistivity, significantly in montmorillonite. Formation factor is found decreased with increasing porosity and decreasing cementation factor. Parallel Archie equation was applied to the electrical resistivity data from the test area (Sinjindo-ri, Taean-gun, Chungcheongnam-do, Korea) which experienced land creeping in the year of 2014. A panel test with varying clay-mineral contents provides the best fit section when the theoretical section constructed with the assumed contents approaches the field section, from which the clay-mineral content of the weathered zone is estimated to be approximately 10%. Resistivity interpretation schemes including the clay mineral contents for land creeping studies explored in this paper can be challenged more when porosity, saturation, and pore-water resistivity are provided and they are included in the numerical resistivity modeling.

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6하중조건을 고려한 제주 화산암지대의 지반 안정성 평가

저자 : 한희수 ( Heuisoo Han ) , 백용 ( Yong Baek )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 199-209 (11 pages)

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본 논문은 SOC시설물 건설에 따른 지반 안정성을 평가한 논문으로, 기존 지반 및 숨골 조사결과에 따른 지반 물성치를 이용하여 SOC시설물 하부지반의 안정성을 평가한 것이다. 연구내용은 다음과 같다. 1)기존 지반조사 자료를 기반으로 지반현황을 분석하여 숨골 및 지반 물성치를 산정하였다. 2) 수치해석을 통한 지반의 안정성 및 변형 범위를 파악하였다. 3) 지반안정성 해석단면(대형장비 주행로) 결정한 후 단면에 대한 모델링을 하여, 지반 안정성을 평가하였다. 본 연구는 SOC시설물 전체 부지를 크게 3개의 단면으로 나누어 해석하였으며, SOC시설물 하부지반의 각 단면별 지반, 하중조건 및 포장조건을 파악하여 컴퓨터 수치해석 모델링을 통해 응력, 침하량, 변형률을 산정하였다. 현 지반 조건에 따른 각 단면별 해석결과, 침하량은 0.11~0.18 m, 전응력은 92.75~445 kPa로 해석되었다. 이 결과들은 하부지반의 숨골을 고려하여 지반의 강도 정수를 감소시켰을 뿐 아니라, 하부지반의 보강이 없는 조건으로 해석한 결과이므로, 적절한 하부지반의 조건을 고려하여 약액주입 등의 간단한 지반 보강만으로 충분한 SOC시설물 지반 안정성을 확보할 수 있다.


This paper is written to evaluate the ground stability according to the construction of Jeju 2nd airport. Sumgol is the unique characteristics of Jeju soil, which is used to evaluate the ground stability of the airport. The research contents are as follows. 1) The geotechnical characteristics for Jeju 2nd airport was analyzed, and the Sumgol and geotechnical properties were calculated based on the existing geotechnical survey data. 2) The divided sections of Jeju 2nd airport were modeled to evaluate the ground stability after determining the section (runway and airport facilities) which have the different soil and loading properties. 3) The stability and deformation ranges of the airport ground were identified through numerical analysis. The entire airport was divided into three sections to analyze the stability of Jeju 2nd airport, and calculated the stresses, settlements, and strains of each section by computer numerical analysis modeling. For modeling, the ground and load conditions were examined, also pavement conditions for each airport ground section were examined. From the analysis results of each section according to the ground conditions, the vertical settlements were analyzed as 0.11~0.18 m and the sum of effective stress and pore water pressure were 92.75~445 kPa. These results were made by taking into account the Sumgol of the bottom ground without reinforcement, also the soil strength parameters of the airport ground were reduced for computer modeling, Therefore, if proper reinforcements are applied to the ground of Jeju 2nd airport, sufficient airport ground stability can be secured.

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7상시미동 HVSR 기법 적용을 통한 포항지역의 충적층 및 연일층군의 층후 분석

저자 : 김정현 ( Jeonghyun Kim ) , 기정석 ( Jungseok Ki ) , 노영화 ( Younghwa No )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 211-222 (12 pages)

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포항지진은 2017년 규모 5.4의 포항시 북구 북쪽 7.5 km 부근에서 발생하였다. 지진피해가 크게 발생한 경상북도 포항 북구 지역의 상시미동의 특성을 알아보기 위하여 총 39 지점에 상시미동 자료를 취득하여 수평 대 수직 스펙트럼 비율(Horizontal to Vertical Spectral Ratios, HVSR) 분석연구를 실시하였다. 상시미동은 지역에 따라 각각 다르므로 상시미동을 조사해 그 지역의 공명주파수를 취득한다. 층후 분석을 위해서는 기반암까지의 전단파 속도(Vs) 구조 및 특성을 분석하여 공명주파수를 인근의 시추자료와 대비하여 수평 대 수직 스펙트럼 비율(Horizontal to Vertical Spectral Ratios, HVSR) 분석기법이 일치하는지 비교하였다. 충적층의 공명주파수 1.3 ± 0.07 Hz, 연일층군의 공명주파수 0.69 ± 0.22 Hz로F0=Vs/4H를 이용하여 층후를 구하면 충적층은 26~30 m, 연일층군은 170~250 m로 인근 시추자료와 비교하여 대체로 일치한 것으로 분석하였다.


The magnitude 5.4 earthquake occurred in 2017 near 7.5 km north of Buk-gu, Pohang. In order to find out the characteristics of microtremor in Buk-gu, Pohang, Gyeongsangbuk-do, where earthquake damage occurred significantly, a total of 39 points were acquired to analyze the horizontal to vertical spectral ratio (HVSR). Microtremor vary from region to region, so the resonant frequency of the region is obtained by examining the microtremor. For Thickness analysis, we analyze the structure and properties of shear wave velocity (Vs) up to the underlying rock to compare resonance frequencies to match the horizontal to vertical spectral ratio (HVSR) analysis technique against nearby boring data. Using F0=Vs/4H with a resonance frequency of alluvium is 1.3 ± 0.07 Hz and a resonance frequency of Yeonil group is 0.69 ± 0.22 Hz, the alluvium thickness was found to be 26~30 m and the Yeonil group thickness was 170~250 m.

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