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지구통계기법과 표면파 다중채널분석을 이용한 포항 지반의 SPT-N value 교차검증
Cross-Validation of SPT-N Values in Pohang Ground Using Geostatistics and Surface Wave Multi-Channel Analysis 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.10, 2020년, pp.393 - 405  

김경오 (금오공과대학교 토목공학과) ,  한희수 (금오공과대학교 토목공학과)

초록
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지반 및 기초의 안정성 평가, 지진의 액상화 평가 등을 위해서 지반강도 및 지하수 높이 등 다양한 지반정보가 필요하다. 대한민국에서 행해지는 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT) 결과는 국토지반정보포털시스템에 등록하게 되어있다. 비시추지역의 지반정보가 필요할 경우, 지구통계기법(Geostatistics)들을 응용할 수 있다. 본 논문은 경험적 베이지안 크리깅(Empirical Bayesian Kriging, EBK)과 역거리 가중치법(Inverse Distance Weighting Method, IDWM)을 이용하여 비시추지역의 지반정보를 구할 경우의 타당성에 관한 것이다. 이 기법들을 이용하기 위해 공간 보간에 범용적으로 적용되는 Esri사의 ArcGIS Pro 프로그램을 사용하였다. 본 해석에 사용된 지구통계기법들의 정확성을 검토하기 위하여, 표준관입시험에서 구한 시추지역 지반의 강도 정수 및 지하수의 높이를 해석기법의 결과와 교차 검증하였다. 또한, 지구물리학적 기법인 표면파 다중채널분석(Multichannel Analysis of Surface Waves, MASW)조사를 추가 수행하여, 본 해석에 사용된 기법들을 재검증하였다. 포항 북구 지역을 1.0km×1.0km로 분할하여 총 111개의 구역으로 분할하였으며, 경험적 베이지안 크리깅(EBK) 및 역거리 가중치법(IDWM)을 통한 표준관입시험치 및 지하수위에 대한 교차검증을 수행한 결과, 두 기법 모두 적합한 것으로 나타났다. 표면파 다중채널분석(MASW)은 대략적인 구간 영역을 제시하여, SPT N값의 분포양상과 지하수위를 명확히 파악하기 곤란하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various geotechnical information is required to evaluate the stability of the ground and a foundation once liquefaction occurs due to earthquakes, such as the soil strength and groundwater level. The results of the Standard Penetration Test (SPT) conducted in Korea are registered in the National Geo...

주제어

표/그림 (19)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 표준관입시험을 이용한 지반조사 자료와 경험적 베이지안 크리깅(EBK) 기법을 통해 추정한 표준관입시험치, 지하수위를 이용하여 상호 교차 검증을 수행하였다. 교차검증의 결과는 예측값에 대한 정확도가 아닌 예측기법의 타당성을 분석하는데 그 목적이 있으며, 교차검증결과, 대부분 타당한 것으로 나타났다.
  • 비시추지역의 지반해석을 위한 지반정보를 구하기 위해 지구통계기법(Geostatistics)들을 응용할 수 있다. 본 논문은 경험적 베이지안 크리깅(Empirical Bayesian Kriging, EBK)과 역거리 가중치법(Inverse Distance Weighting Method, IDWM)을 이용하여 비시추지역의 지반정보를 구할 경우의 타당성에 관한 것이다. 이 기법들에 따른 지층분포를 추정하기 위해 공간 보간에 범용적으로 적용되는 Esri사의 ArcGIS Pro 프로그램을 사용하였다.
  • 국내에서 행해지는 표준관입시험은 주요 구조물 근처에 집중되어 있다. 본 연구에서는 지구통계기법인 경험적 베이지안 크리깅과 역거리 가중치법을 비 시추지역에 적용하여 구한 지반 정보의 타당성을 검증하였다. 두 기법의 해석 결과를 시추에서 구한 표준관입시험치와 지하수 높이로 검증한 후, 표면파 다중채널분석으로 재검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지반 및 기초의 안정성 평가, 지진의 액상화평가를 위해 필요한 것은? 지반 및 기초의 안정성 평가, 지진의 액상화평가 등을 평가하기 위해서 지반강도 및 지하수 높이 등 다양한 지반정보가 필요하다. 대한민국에서 행해지는 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT) 결과는 국토교통부에서 운영하는 국토지반정보포털시스템 (한국건설기술연구원 위탁운영)에 등록하게 되어있다.
비시추지역의 지반해석을 위한 지반정보를 구하기 위해선 무엇을 사용하는가? 그러나 대부분의 시추 정보는 도로, 철도, 제방, 대규모 아파트단지 등에 집중되어있다. 비시추지역의 지반해석을 위한 지반정보를 구하기 위해 지구통계기법(Geostatistics)들을 응용할 수 있다. 본 논문은 경험적 베이지안 크리깅(Empirical Bayesian Kriging, EBK)과 역거리 가중치법(Inverse Distance Weighting Method, IDWM)을 이용하여 비시추지역의 지반정보를 구할 경우의 타당성에 관한 것이다.
역거리가중치법 거리에 따라 가중치는 어떻게 적용되는가? 역거리가중치법은 공간적으로 가까운 지점 사이의 값은 유사성을 갖게 되고 두 지점 간의 거리가 멀어질수록 유사성이 감소한다는 것에 기초하여 가중치를 적용한 기법 중 하나이다. 따라서 두 지점 간의 거리가 가까울수록 큰 가중치가 적용되고 반대로 두 지점 간의 거리가 멀어질수록 가중치는 적게 적용한다[5,6].
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참고문헌 (13)

  1. B. J. Kang, B. S. Hwang, H. S. Kim, W. J. Cho, "Soil Depth Information DB Construction Methods for Liquefaction Assessment", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 20, No. 3, pp.39-46, 2019. DOI:http://dx.doi.org/10.14481/jkges.2019.20.3.39 

  2. J. K. Kim, J. T. Han, G. H. Park, S. M. Suk, "Development of Liquefaction Hazard Mapping Methods Integrated with 3D Building Model", The Korean Society for Geo-Spatial Information System, Vol. 2019, No. 11, pp.187-190, 2019. 

  3. J. K. Choi, Geostatistics, p.419, Sigma press, 2013, pp.138-144 

  4. E. H. Isasaks, R. M. Srivastava, "Applied Geostatistics", p.561, Oxford University Press, 1989, pp.102-117 

  5. K. krivoruchko, Empirical Bayesian Kriging, ESRI, 2012, https://www.esri.com/news/arcuser/1012/empirical-byesian-kriging.html [cited 2018 October] 

  6. G. Matheron, Principles of geostatistics, Economic geology, Vol. 58, No. 8, pp.1248-1266, 1963, DOI: https://dx.doi.org/10.2113/gsecongeo.58.8.1246 

  7. D. Shepard, A two-dimensional interpolation function for irregularly-spaced data, In Proceedings of the 1968 23rda ACM national conference, New York, USA pp. 517-524. DOI: https://doi.org/10.1145/800186.810616 

  8. Ministry of Land, Infrastructure and Transport, KDS 17 00 00 Seismic design in general, Korea Construction Standards Center, Korea, pp.52-68 

  9. K. B. Jung, A Study on the Engineering Characteristics Behavior of Mudstone in Pohang Area, Ph.D dissertation, Yeungnam University Graduate School,. pp.32-43, 2006 

  10. H, J Lee, Prediction of Geochemical Characteristics for Groundwaters in Boseong Area using GIS, Ph.D dissertaion, Chonnam National University Graduate School, pp.27-38, 2009. 

  11. C. W. Hong, Optimal estimation of geostatistical distribution of rock mass rating using genetic algorithm, Ph.D dissertaion, Graduate School of Seoul National University, pp.48-52, 2006 

  12. J. K. Park, J. S. Lee. " Forest Information Mapping using GIS and Forest Basic Statistics", Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 19, No. 8, pp.370-377, 2018. 

  13. Y. J. Noh. (2016). "A Comparison Study on Statistical Modeling Methods", Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 17, No. 5, pp.645-652. 2016. 

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