• Research Article

    Brittle Deformation History Based on the Analyses of Dikes and Faults within Sedimentary Rocks on Geoje Island, SE Korea
    Francois Hategekimana, Young-Seog Kim
    Kinematic analyses of magmatic intrusions and faults can provide useful information on stress conditions and chronological relationships between dike emplacement and brittle ... + READ MORE
    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. - COLLAPSE
    September 2021
  • Research Article

    Ground Penetrating Radar Imaging of a Circular Patterned Ground near King Sejong Station, Antarctica
    Kwansoo Kim, Hyeontae Ju, Joohan Lee, Changhyun Chung, Hyoungkwon Kim, Sunjoong Lee, Jisoo Kim
    Constraints on the structure and composition of the active layer are important for understanding permafrost evolution. Soil convection owing to repeated moisture-induced ... + READ MORE
    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. - COLLAPSE
    September 2021
  • Research Article

    Proposed Survey Steps for Investigation of Land-Creeping Susceptibility Areas: A Focus on Geophysical Mapping of the Yongheung-dong, Pohang, Korea
    Jeong-In Kim, Sun-Joong Lee, Kwan-Soo Kim, Jae-Eun Lee, Jin-Hyun Sa, Ji-Soo Kim
    Land creeping is the imperceptibly slow, steady, downward movement o f slope-forming soil or rock. Because creep-related failures occur frequently on a ... + READ MORE
    Land creeping is the imperceptibly slow, steady, downward movement o f 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. - COLLAPSE
    September 2021
  • Research Article

    Evaluation of Soil Compaction Using Gravity Field Interpretation and UAV-based Remote Sensing Information

    중력 데이터 해석과 드론원격정보를 이용한 지반의 다짐도 평가

    Sung-Wook Kim, Sungchan Choi, Eun-Kyoung Choi, Yeong-Jae Lee, Daehong Go, Kyu-Hwan Lee

    김성욱, 최승찬, 최은경, 이영재, 고대홍, 이규환

    The homogeneity of the compacted ground was analyzed using drone-based remote terrain and gravity field data. Among the topographic elements calculated by ...

    고해상 드론 기반의 지형 정보와 중력장 데이터를 이용하여 다짐지반의 모양과 균질성을 분석하였다. 지형과 수문 모형에서 계산된 지형요소 중 곡률은 다짐과정에서 발생한 지형의 ...

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    The homogeneity of the compacted ground was analyzed using drone-based remote terrain and gravity field data. Among the topographic elements calculated by the hydrological algorithm, the topographic curvature effectively showed the shape of the surface that occurred during the compaction process, and the non-uniformly compacted area could be identified. The appropriate resolution of the digital topography requires a precision of about 10 cm. Gravity field Interpretation was performed to analyze the spatial density change of the compacted ground. In the distribution of residual bouguer gravity anomaly, the non-homogeneously compacted area showed a different magnitude of gravity than the surrounding area, and the difference in compaction was identified through gravity-density modeling. From the results, it is expected that the topographic element and gravitational field analysis method can be used to evaluate the homogeneity of the compacted ground.


    고해상 드론 기반의 지형 정보와 중력장 데이터를 이용하여 다짐지반의 모양과 균질성을 분석하였다. 지형과 수문 모형에서 계산된 지형요소 중 곡률은 다짐과정에서 발생한 지형의 변화를 효과적으로 보여주었으며 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.

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    September 2021
  • Research Article

    Numerical Analysis of Railway Roadbed Stability with Respect to Underground Cavities and Rock Condition: A Case Study of Shafts at Majang Mine

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

    Kyunghwan Jang, Dongwon Lee, Kyungnam Min, Chanmook Chung, Jaehyung Yu, Gyeseung Lee

    장경환, 이동원, 민경남, 정찬묵, 유재형, 이계승

    This study used numerical modeling to investigate the stability of railway roadbed in areas with various underground cavities and rock conditions associated ...

    본 연구는 광산활동에 따른 철도지반 안정성 평가를 위해 채굴적의 심도, 규모 및 암반상태를 다양하게 설정하고, 표준열차하중 조건 중 여객, 화물 혼용 구간과 ...

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    This study used numerical modeling to investigate the stability of railway roadbed in areas with various underground cavities and rock conditions associated with mining activities. It compared combined loads from both passenger and freight trains with loads from only passenger trains. Stability was assessed with reference to the Korean government standards for railway subsidence allowance and railway warping repair. Sufficient stability regarding the railway subsidence allowance standard was not achieved when cavities were at depths of <5 m. The criteria for requiring railway warping repair were met when cavities were at depths of <15 m, depending on the rock fracture condition. This study provides the first report on systematic analysis land subsidence related to cavity size and rock fracture conditions associated with mining activities. We expect that this study could serve as an important reference for railway construction in mining areas.


    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 변화함을 지시하며, 이러한 연구결과는 기존에 제시된 바가 없는 자료이다. 본 연구는 추후 철도건설이 광산지역에서 이루어질 경우 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

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    September 2021
  • Research Article

    Domain Analysis of Research on Prediction and Analysis of Slope Failure by Co-Word Analysis

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

    Sun-Kyum Kim, Seung-Hyun Kim

    김선겸, 김승현

    Although it is currently conducting slope management and research using digital technologies such as drones, big data, and artificial intelligence, it is ...

    최근 드론 및 빅데이터, 인공지능 등 디지털 기술을 활용한 비탈면 연구를 수행하고 있으나 다소 미흡한 실정이며, 여전히 비탈면 붕괴 대비에 취약하다. 이러한 ...

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    Although it is currently conducting slope management and research using digital technologies such as drones, big data, and artificial intelligence, it is still somewhat insufficient and is still vulnerable to slope failure. For this reason, it is inevitable to present the development direction for research on prediction and analysis of slope failure using the digital technologies to effectively deal with slope failure, which requires a preemptive understanding of prediction and analysis of slope failure. In this paper, we collected literature data based on the Web of Science for five years from January 1, 2016 to December 31, 2020 and analyzed by co-word analysis to identify the domain structure of research on prediction and analysis of slope failure. Detailed subject areas were identified through network analysis, and the domain relationships between keywords were visualized to derive global and regionally oriented keywords through relationship, centrality analysis. In addition, the clusters formed by performing cluster analysis were displayed on the multidimensional scailing map, and the domain structure according to the correlation between each keyword was presented. The results of this study reveal the domain structure of research on prediction and analysis of slope failure, and are expected to be usefully used to find future research directions.


    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.

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    September 2021
  • Research Article

    The Evaluation of Pullout Resistance and Installation Damage according to the Shape of Flexible Strip Reinforcement

    신장형 띠형 보강재의 형상에 따른 인발저항 및 시공성능 평가 실험 연구

    Jaehyeung Jeoung, Jaehong Kim

    정재형, 김재홍

    Though development of reinforced earth wall is on the rise recently, safety verification for various methods remains behind which has caused the ...

    최근 새로운 개념의 보강토 옹벽이 많이 개발되고 있으나, 개발된 보강재에서 발생되는 시공과정에서 문제나 붕괴와 같은 문제의 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 ...

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    Though development of reinforced earth wall is on the rise recently, safety verification for various methods remains behind which has caused the problems including collapse after installation. This study aims to evaluate the field applicability of the shape of flexible strip reinforcement according to pullout resistance test and field damage test. The test specimens were 3 shape of reinforcement, the typical flexible band reinforcement, developed luged band reinforcement, and band type reinforcement made by cutting geogrid. It was found that reinforcement of type have strengths and weaknesses, respectively. The best type of flexible strip reinforcements can be selected, if the conditions are considered with the installation conditions of the reinforcing earth retaining wall and the particle size of the backfill materials.


    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 장 ‧ 단점을 명확하게 가지고 있는 것으로 나타났으며, 보강토 옹벽의 설치 조건과 뒤채움재의 입도를 고려하여 선택한다면 최선의 보강재를 선택할 수 있을 것으로 나타났다.

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    September 2021
  • Research Article

    Analysis of Sand Water Ratio and Drying Unit Weight Using Flat TDR System

    Flat TDR 시스템을 이용한 모래의 함수비와 건조단위중량 분석

    Junesung Lee, Daehyeon Kim

    이준성, 김대현

    In this study was conducted to measure the water content and dry unit weight of the ground using TDR (Time Domain Reflectometry ...

    본 연구에서는 기존의 전통적인 다짐관리방법의 문제점을 보완하고자 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 지반의 함수비와 건조단위중량을 측정하는 연구를 수행하였다. Flat TDR 시스템은 ...

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    In this study was conducted to measure the water content and dry unit weight of the ground using TDR (Time Domain Reflectometry) in order to supplement the problems of the conventional compaction management method. The Flat TDR system is a device that does not cause ground disturbance, and in order to verify the measured values, the dry density and water content were measured for samples of the ground subject at 7 sites other than Jumunjin Standard Temple. The water content section was divided into 6 sections of 3, 6, 9, 12, 15, and 18%, and the experimental results were confirmed according to the unified classification method. As a result of the indoor experiment, the water content showed an error of about 0.7% for the SP sample and about 1.3% for the SM sample. In addition, the dry unit weight confirmed an error of about 7% for the SP sample and about 5% for the SM sample. It was confirmed that stable values ​​were derived in sandy or silty sandy ground except for clay or gravel. Through the experimental results, it was confirmed that the measured values ​​of the flat TDR system derive similar values ​​to the existing traditional compaction management method, and it was determined that the flat TDR equipment was suitable for construction sites that require quick constructability and economic feasibility.


    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 현장대상지반의 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 모래지반에서는 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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    September 2021
  • Research Article

    A Study on the Safety Ratio of Reservoir Embankment by Seismic Reinforcement Section Shape

    내진보강 단면형상에 따른 국내 저수지 제방의 안전율에 대한 검토

    Seonghun Lim, Daehyeon Kim

    임성훈, 김대현

    Agricultural reservoirs seek human convenience by supplying agricultural water and providing flood damage effects and rest areas at the same time, but ...

    농업용저수지는 농업용수를 공급함과 동시에 수해효과 및 휴식터를 제공함으로써 인간의 편의성을 추구하지만 노후 저수지 및 지진으로 인한 피해가 발생될 수 있으며 이에 따른 ...

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    Agricultural reservoirs seek human convenience by supplying agricultural water and providing flood damage effects and rest areas at the same time, but preventing them from aging reservoirs and earthquakes is important. The safety of levees is influenced by field material properties such as soil parameter values of the granular materials that make up the levees, but since precision safety diagnosis or general literature values are diverted, the final safety factors are limited to material properties alone. Since safety factors are determined by physical characteristic values and embankment shapes and have a significant impact on safety factors, accurate contemplation is required when examining reinforced cross sections. Therefore, this study analyzed the case of reasonable and economical reinforcement intersections when designing ‘○○reservoir’ in Goheung-geun, Jeollanam-do using the GEP-SLOPE program to enable rational economic design of reinforcement intersections through repeated reviews. As a result of reducing and analyzing the first, second, and third seismic reinforcement of the levees, it was confirmed that the safety ratio was secured even with a significantly smaller amount of reinforcement than the first, second, and lower slopes by obtaining design standards of 1.20. In addition, when determining all seismic reinforcement cross-sectional shapes, it was confirmed that the shape that reinforces only the lower side rather than the upper side of the slope and the entire slope was economical with minimized cross-sectional reinforcement.


    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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    September 2021
  • Research Article

    Analysis of Shear Properties from the Numerical Shear Test on Rock Joints with PFC2D

    PFC2D를 이용한 암반 절리의 수치전단시험으로부터 전단 특성 분석

    Jeongdu Noh, Seong-Seung Kang

    노정두, 강성승

    Shear behavior dependent on the shape and roughness of rock joints can greatly influence the stability of the ground and rock structures ...

    암석의 절리면 거칠기 형상에 따른 전단거동은 지반 및 암반 구조물 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 암반 구조물에 대한 설계를 효율적으로 하기 ...

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    Shear behavior dependent on the shape and roughness of rock joints can greatly influence the stability of the ground and rock structures. The efficient design of rock structures requires understanding of the shear behavior due to joints and accurate calculation of the shear strength. This work reports numerical shear tests using PFC2D on No. 1 (JCR-1), with smooth joints, and No. 7 (JRC-7) and No. 9 (JRC-9), with relatively rough joints, for the 10 shapes of standard joint profiles proposed by Barton and Choubey (1977). The aim was to investigate the shear behavior of rock joints with respect to their roughness. The results show the maximum shear stress to be about 3.2 to 5.0 times greater in the rougher JRC-7 and JRC-9 joints than in smoother JRC-1. The maximum shear displacement was approximately 4.1 to 5.8 times greater at the first normal stress than at the second. The rougher joints showed friction angles of the rock joints that were approximately 1.8 to 3.9 times greater than that in the smooth joint. Overall, increasing the rock joint roughness increased the maximum shear stress and friction angle.


    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 전단강도를 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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    September 2021
  • Research Article

    Numerical Analysis Study for Behavioral Characteristics Analysis of Jeju Natural Caves (Jaeamcheon Lava Tube) That Intersect with Roads

    도로와 교차하는 제주천연동굴(재암천굴)의 거동특성 분석을 위한 수치해석적 연구

    Jong-Hyun Lee, Hyun-Sik Jin, Joon-Sang An, Yong Baek

    이종현, 진현식, 안준상, 백 용

    This study evaluated the stability through a three-dimensional numerical analysis method when a natural cave exists under a road in operation in ...

    본 연구는 제주도 내 운영중인 도로하부에 천연동굴이 존재하는 경우, 3차원 수치해석적 방법을 통해 안정성을 평가하였다. 도로 하부를 관통하는 제주천연동굴의 기하학적 및 지반공학적 ...

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    This study evaluated the stability through a three-dimensional numerical analysis method when a natural cave exists under a road in operation in Jeju Island. In order to confirm the geometric and geotechnical characteristics of the Jeju natural cave passing under the road, existing geotechnical survey reports were collected, and were studied the characteristics. In order to evaluate the effect of vehicle vibration loading on the natural cave in Jeju, three-dimensional numerical analysis was performed considering discontinuities. Through this, the stability of roads and caves with respect to vehicle speed and the depth of cover (distance from the road to the top of the natural cave) was evaluated and countermeasures were suggested. In order to secure the long-term stability of the Jeju natural cave that penetrates the lower part of the road, it was evaluated that systematic management such as long-term measurement management, reinforcement measures, and emergency measures would be necessary depending on the depth of the cover.


    본 연구는 제주도 내 운영중인 도로하부에 천연동굴이 존재하는 경우, 3차원 수치해석적 방법을 통해 안정성을 평가하였다. 도로 하부를 관통하는 제주천연동굴의 기하학적 및 지반공학적 특성을 확인하기 위해 기존 지반조사보고서를 수집한 후, 그 특성을 검토하였다. 이를 토대로 차량진동하중이 제주천연동굴에 미치는 영향을 평가하기 위하여 불연속면을 고려한 3차원 수치해석을 실시하였다. 연구결과를 토대로, 차량속도, 토피고에 따른 도로와 제주천연동굴의 안정성을 평가하고, 대책을 제안하였다. 도로 하부를 관통하는 제주천연동굴의 장기안정성 확보를 위하여, 토피고에 따라 장기계측관리, 보강대책, 응급대책 등 체계적인 관리가 필요할 것으로 평가되었다.

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    September 2021
  • Research Article

    Inspection Method Validation of Grouting Effect on an Agricultural Reservoir Dam

    농업용 저수지 제체에서의 그라우팅 주입효과 확인방법의 검증

    Hyeong-Sin Kim, Seong-Woo Moon, Kookmook Leem, Yong-Seok Seo

    김형신, 문성우, 임국묵, 서용석

    Physical, mechanical, hydraulic, and geophysical tests were applied to validate methods of inspecting the effectiveness of grouting on an agricultural reservoir dam ...

    농업용 저수지 제체에 대한 그라우팅 주입효과 확인방법을 검증하기 위하여 물리 ‧ 역학적 방법, 수리학적 방법, 지구물리학적 방법을 적용하여 결과를 분석하였다. 실내시험과 현장시험을 통하여 ...

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    Physical, mechanical, hydraulic, and geophysical tests were applied to validate methods of inspecting the effectiveness of grouting on an agricultural reservoir dam. Data obtained from series of in situ and laboratory tests considered four stages: before grouting; during grouting; immediately after grouting; and after aging the grouting for 28 days. The results of SPT and triaxial tests, including the unit weight, compressive strength, friction angle, cohesion, and N-value, indicated the extent of ground improvement with respect to grout injection. However, they sometimes contained errors caused by ground heterogeneity. Hydraulic conductivity obtained from in situ variable head permeability testing is most suitable for identifying the effectiveness of grouting because the impermeability of the ground increased immediately after grouting. Electric resistivity surveying is useful for finding a saturated zone and a seepage pathway, and multichannel analysis of surface waves (MASW) is suitable for analyzing the effectiveness of grouting, as elastic velocity increases distinctly after grouting injection. MASW also allows calculation from the P- and S- wave velocities of dynamic properties (e.g., dynamic elastic modulus and dynamic Poisson’s ratio), which can be used in the seismic design of dam structures.


    농업용 저수지 제체에 대한 그라우팅 주입효과 확인방법을 검증하기 위하여 물리 ‧ 역학적 방법, 수리학적 방법, 지구물리학적 방법을 적용하여 결과를 분석하였다. 실내시험과 현장시험을 통하여 획득한 데이터들은 그라우팅 주입단계에 따라 ① 그라우팅 이전, ② 그라우팅 중 ③ 그라우팅 직후, ④ 그라우트재 재령 28일 이후로 구분하여 획득되었다. 시추과정에서 획득되는 단위중량, 압축강도, 마찰각, 점착력, N값(관입저항치)의 경우 지반 개량을 확인할 수는 있지만, 지반의 불균질성에 기인하는 한계도 나타났다. 현장 투수시험으로 측정된 투수계수는 그라우트재가 고결되기 이전에도 차수성이 확인되어 그라우팅 직후에 저수지 제체의 개량효과를 확인하기에 가장 적합한 것으로 나타났다. 전기비저항탐사는 그라우팅 이전 저수지 제체에 발달하는 포화대와 누수영역 파악 활용에 적합하였다. 표면파탐사(MASW)는 그라우팅 주입 이후에 탄성파속도가 점차적으로 증가하는 경향성이 뚜렷하여 개량효과를 판단하는데 효과적인 것으로 판단되며, 탄성파 속도를 이용하여 동적특성을 산정할 수 있으므로 내진설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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    September 2021
  • Research Article

    Variation of Seasonal Groundwater Recharge Analyzed Using Landsat-8 OLI Data and a CART Algorithm

    CART알고리즘과 Landsat-8 위성영상 분석을 통한 계절별 지하수함양량 변화

    Seunghyuk Park, Gyo-Cheol Jeong

    박승혁, 정교철

    Groundwater recharge rates vary widely by location and with time. They are difficult to measure directly and are thus often estimated using ...

    지하수함양은 시공간적으로 다양하여 직접적으로 측정하기 어렵기 때문에 함양추정을 위해 수치모델이 널리 사용되고 있다. 이 연구에서는 지하수함양을 추정하기 위한 방법으로 기계학습법의 하나인 분류회귀트리 ...

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    Groundwater recharge rates vary widely by location and with time. They are difficult to measure directly and are thus often estimated using simulations. This study employed frequency and regression analysis and a classification and regression tree (CART) algorithm in a machine learning method to estimate groundwater recharge. CART algorithms are considered for the distribution of precipitation by subbasin (PCP), geomorphological data, indices of the relationship between vegetation and landuse, and soil type. The considered geomorphological data were digital elevaion model (DEM), surface slope (SLOP), surface aspect (ASPT), and indices were the perpendicular vegetation index (PVI), normalized difference vegetation index (NDVI), normalized difference tillage index (NDTI), normalized difference residue index (NDRI). The spatio-temperal distribution of groundwater recharge in the SWAT-MODFLOW program, was classified as group 4, run in R, sampled for random and a model trained its groundwater recharge was predicted by CART condidering modified PVI, NDVI, NDTI, NDRI, PCP, and geomorphological data. To assess inter-rater reliability for group 4 groundwater recharge, the Kappa coefficient and overall accuracy and confusion matrix using K-fold cross-validation were calculated. The model obtained a Kappa coefficient of 0.3-0.6 and an overall accuracy of 0.5-0.7, indicating that the proposed model for estimating groundwater recharge with respect to soil type and vegetation cover is quite reliable.


    지하수함양은 시공간적으로 다양하여 직접적으로 측정하기 어렵기 때문에 함양추정을 위해 수치모델이 널리 사용되고 있다. 이 연구에서는 지하수함양을 추정하기 위한 방법으로 기계학습법의 하나인 분류회귀트리(CART)모형을 적용하기 위해 수정된 수직식생지수(mPVI), 정규식생지수(NDVI), 정규경작지수(NDTI), 정규나지지수(NDRI) 같은 토양-식생관련 지수와 강우, 지형인자(고도, 경사, 경사방향)를 입력하고 김천지역 SWAT-MODFLOW의 함양량 결과를 추출 및 학습하여 함양량을 예측하였다. SWAT-MODFLOW의 함양량 분포에 대한 CART모형의 예측값의 전반적인 정확도는 0.5~0.7, 카파계수는 0.3~0.6으로 나타나 위성영상자료를 통해 토양-식생에 따른 함양량 변화를 합리적으로 예측할 수 있었다.

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    September 2021
  • Research Article

    Improvement of Fluid Penetration Efficiency in Soil Using Plasma Blasting

    플라즈마 발파를 이용한 토양 내 유체의 침투 효율 개선

    In-Joon Baek, Hyun-Shic Jang, Jae-Yong Song, Geun-Chun Lee, Bo-An Jang

    백인준, 장현식, 송재용, 이근춘, 장보안

    Plasma blasting by high voltage arc discharge were performed in laboratory-scale soil samples to investigate the fluid penetration efficiency. A plasma blasting ...

    고전압 아크 방전에 의한 플라즈마 발파의 유체 침투 효율을 검증하기 위해 실험실 규모의 토사 시료에 대하여 발파 시험을 실시하였다. 이 연구를 위해 ...

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    Plasma blasting by high voltage arc discharge were performed in laboratory-scale soil samples to investigate the fluid penetration efficiency. A plasma blasting device with a large-capacity capacitor and columnar soil samples with a diameter of 80 cm and a height of 60 cm were prepared. Columnar soil samples consist of seven A-samples mixed with sand and silt by ratio of 7:3 and three B-samples by ratio of 9:1. When fluid was injected into A-sample by pressure without plasma blasting, fluid penetrated into soil only near around the borehole, and penetration area ratio was less than 5%. Fluid was injected by plasma blasting with three different discharge energies of 1 kJ, 4 kJ and 9 kJ. When plasma blasting was performed once in the A-samples, penetration area ratios of the fluid were 16-25%. Penetration area ratios were 30-48% when blastings were executed five times consecutively. The largest penetration area by plasma blasting was 9.6 times larger than that by fluid injection by pressure. This indicates that the higher discharge energy of plasma blasting and the more numbers of blasting are, the larger are fluid penetration areas. When five consecutive plasma blasting were carried out in B-sample, fluid penetration area ratios were 33-59%. Penetration areas into B-samples were 1.1-1.4 times larger than those in A-samples when test conditions were the same, indicating that the higher permeability of soil is, the larger is fluid penetration area. The fluid penetration radius was calculated to figure out fluid penetration volume. When the fluid was injected by pressure, the penetration radius was 9 cm. Whereas, the penetration radius was 27-30 cm when blasting were performed 5 times with energy of 9 kJ. The radius increased up to 333% by plasma blasting. All these results indicate that cleaning agent penetrates further and remediation efficiency of contaminated soil will be improved if plasma blasting technology is applied to in situ cleaning of contaminated soil with low permeability.


    고전압 아크 방전에 의한 플라즈마 발파의 유체 침투 효율을 검증하기 위해 실험실 규모의 토사 시료에 대하여 발파 시험을 실시하였다. 이 연구를 위해 대용량 축전기가 포함된 플라즈마 발파 장치와 직경 80 cm, 높이 60 cm 크기의 컬럼형 토사 시료를 제작하였다. 토사 시료로는 사질토와 실트를 7:3 비율로 섞은 A 시료 7개와 9:1 비율로 섞은 B 시료 3개가 제작되었다. A 시료에 플라즈마 발파 없이 수압만으로 유체를 주입했을 때는 시추공 주변으로 국소적인 침투만 발생되었고 침투면적비는 5% 이하로 분석되었다. 플라즈마 발파에 의한 유체 침투 시험은 1 kJ, 4 kJ 그리고 9 kJ의 방전 에너지로 실시되었다. A 시료에 대한 플라즈마 발파 시험에서 유체의 침투면적비는 1회만 발파하였을 때는 16~25%이고 5회 연속 발파 시에는 30~48%로 분석되어, 수압만으로 유체를 주입했을 때보다 침투면적이 최대 9.6배까지 넓어졌다. B 시료에 대한 5회 연속 플라즈마 발파 시험에서 유체의 침투면적비는 33~59%로 분석되어 동일 조건의 A 시료 시험에 비해 침투면적이 1.1~1.4배 정도 넓어졌다. 이러한 결과는 플라즈마 발파 시에 방전 에너지가 클수록, 발파 횟수가 증가할 수록 유체의 침투면적이 증가하며, 투수성이 큰 토양에서 플라즈마 발파가 더욱 효과적임을 보여준다. 유체 침투 효과를 삼차원적인 부피로 분석하기 위해 유체 침투반경을 계산하였다. 수압으로만 유체를 주입했을 때의 침투반경은 9 cm인 반면에, 9 kJ의 에너지로 5회 발파 시에는 침투반경이 27~30 cm로 계산되어 유체 침투 효과가 최대 333%까지 증가되었다. 이러한 연구결과는 투수성이 낮은 실제 오염토양에서 원위치 토양 세정을 실시할 때 플라즈마 발파 기술을 적용하면, 세정제의 전달범위가 증가되어 정화효율이 개선될 수 있다는 것을 보여준다.

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    September 2021