초록 ▼

본 연구의 최종목표는 미소변형률 영역에서 대변형률 영역까지의 풍화토 지반의
비선형 거동을 구현할 수 있는 현장 및 실내시험 방법을 정립하고 실험결과를 바탕
으로 구성모델을 설정하여 범용프로그램인 ABAQUS에 구현하며, 현장계측결과와
비교?검토함으로써 신뢰성 있는 지반구조물의 신개념 변형예측기법을 정립하는 것
이다.
본 연구는 다음과 같은 내용으로 구성되어 있다.
○ 전체변형률 영역 실험시스템
삼축시험장비 및 공진주/비틂전단시험장비, 공내재하시험에서 전체변형률 영역의 거
동 평가기법을 개발

본 연구의 최종목표는 미소변형률 영역에서 대변형률 영역까지의 풍화토 지반의
비선형 거동을 구현할 수 있는 현장 및 실내시험 방법을 정립하고 실험결과를 바탕
으로 구성모델을 설정하여 범용프로그램인 ABAQUS에 구현하며, 현장계측결과와
비교?검토함으로써 신뢰성 있는 지반구조물의 신개념 변형예측기법을 정립하는 것
이다.
본 연구는 다음과 같은 내용으로 구성되어 있다.
○ 전체변형률 영역 실험시스템
삼축시험장비 및 공진주/비틂전단시험장비, 공내재하시험에서 전체변형률 영역의 거
동 평가기법을 개발하여 전체변형률 영역 거동을 획득할 수 있는 시스템을 구축하였
다. 이를 통하여 실내시험 및 현장시험을 통합적으로 운영하는 전체변형률 영역 실
험시스템을 구축하여 다양한 조건하에서 풍화토의 변형거동을 평가하였다.
○ 전체변형률 영역 구성모델
획득한 거동을 효과적으로 모델할 수 있는 구성모델을 개발하고, 이를 적용한 유한
요소해석을 수행할 수 있는 해석시스템을 구축하였다.
○ 실제문제 해석
실제 현장에 대하여 구축한 실험/해석시스템을 가동하여 검증하였다.
기존의 삼축시험장비를 국부변형 및 횡방향 변형 측정, 벤더엘리먼트 시험이 가능
하도록 개선함으로서 전체변형률 영역에 대한 지반의 변형 및 강도거동 특성을 평가
할 수 있는 삼축시험 시스템을 구축하였으며, 교란조건, 압밀조건, 포화조건, 응력경
로 등에 따른 풍화토 지반의 변형 및 강도거동을 연구하였다. 그리고 공진주/비틂전
단시험장비를 포화 및 모관흡수력 조절이 가능하도록 개선하여, 포화조건, 함수비 조
건 등에 따른 변형거동을 연구하여 다양한 조건하에서의 풍화토 지반의 변형거동특
성을 연구하였다. 또한 벤더엘리먼트 시험장치를 공진주/비틂전단시험 장비에 부착
하여 다양한 조건에서 각 시험을 동시에 수행하여 벤더엘리먼트 시험기법정립을 위
한 연구를 수행하였다. 그리고 공내재하시험에서 전체 변형률 영역의 공동변위 측정
이 가능한 기법을 고안?제작하여 검증토조 및 현장시험을 통하여 시험장치 검증을
수행하였으며, 일반적인 공내재하시험에서 결정되는 중간변형률 영역의 탄성계수로
부터 최대탄성계수를 포함한 전체변형률 영역의 탄성계수를 평가하는 기법을 개발하
여 풍화토 지반의 변형거동 특성을 평가하였다. 이러한 시험결과들을 분석하여 이를
바탕으로 전체변형률 영역의 비선형성을 고려한 전응력 개념 구성모델 GUX와 K0압
밀시의 거동과 구속효과의 고려가 가능한 유효응력 개념 구성모델 GKO를 개발하였
으며, 이러한 모델을 범용프로그램인 ABAQUS 코드에 구현하여 수치해석을 통하여
실제 대상문제에 대한 변형거동 예측이 가능하도록 하였다. 대상문제로 굴착현장을
선정하여, 본 연구를 통하여 구축된 실내 및 현장시험을 수행하여 지반의 변형거동
을 파악하고 이를 바탕으로 구성모델을 설정하여 수치해석을 수행함으로서 현장의
변형을 예측하였고, 이를 현장의 계측치와 비교하는 과정을 통하여 구축된 통합시스
템을 일부 검증하였다. 대상현장의 상황으로 인하여 통합시스템 검증은 현재 진행중
에 있다.

Abstract ▼

The objectives of this study include the development of field and laboratory
testing systems, the development of constitutive relations and coding to the
ABAQUS program, and the comparison of measured and predicted deformation
behaviors of geotechnical structures at whole strain ranges from

The objectives of this study include the development of field and laboratory
testing systems, the development of constitutive relations and coding to the
ABAQUS program, and the comparison of measured and predicted deformation
behaviors of geotechnical structures at whole strain ranges from small to large
strains (10-4% - 1%).
○ Development of laboratory and in-situ testing system at whole strains.
Small strain triaxial, resonant column/torsional shear and pressuremeter testing
equipment and procedure were improved to get the deformational characteristics
at whole strain ranges considering various conditions. Experimental study on
weathered residual soils were conducted using developed experimental system.
○ Development of constitutive models for overall strain range
Constitutive models were proposed to represent the acquired behavior and the
analysis system was constructed in order to perform FEA using those models
○ Analysis of actual problem
The proposed experiment/analysis system was verified by applying to the actual
problem
○ Development of laboratory testing system at whole strains.
- Small-to-larage strain triaxial test equipments were developed and soils were
tested at whole strain ranges to study the effects of stress path, water
content, draiange condition and sample disturbance.
- RC/TS equipments were modified and soils were tested to study the effect of
matric suction, disturbance and drainage condition.
- Deformational characteristics of weathered residual soils are investigated
considering various parameters.
○ Development of in-situ testing system at whole strains.
- PMT probe was developed to get the deformation from small to large strains.
- The procedure to obtain model parameters for deformation analysis was
suggested using PMT test.
- the evaluation techniques of deformational characteristics at whole strains were
proposed, which effectively combining the laboratory and in-situ test results.
○ Constitutive models for overall strain range
- Total stress based GUX model and effective stress based GKO model were
proposed to predict the behavior of overall strain range for weathered soils.
- Those models were coded to ABAQUS and a analysis system could be
constructed to solve various geotechnical problems.
- Advanced mathematical algorithms such as genetic algorithm, nonlinear
continuum mechanics, stress integration algorithm were included.
○ Analysis of actual problem
- Deformation analysis was performed at an urban excavation site using
evaluation and modeling techniques following the proposed experiment/analysis
system. The result was compared with the actual measurement and the
proposed system was verified.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 3
• 1. 국문요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• 2. 영문요약문 ... 5
• Ⅲ. 연구내용 ... 6
• 1. 서론 ... 6
• 2. 연구방법 및 내용 ... 7
• 3. 전체변형률 영역에서 지반의 변형.강도 특성 평가를 위한 실내 시험시스템 구축 ... 10
• 4. 지반의 비선형 변형특성 평가를 위한 현장시험 기법연구 ... 43
• 5. 전응력 구성모델 및 해석 ... 61
• 6. 유효응력 구성모델 및 해석 ... 80
• 7. 대상현장 적용을 통한 검증 ... 98
• 8. 결론 ... 116
• 9. 인용문헌 ... 119