[보고서]극한지 지반평가 및 극한환경 모니터링 시스템 개발 (II)

김영석

극한지 지반평가 및 극한환경 모니터링 시스템 개발 (II)
Development of Site Investigation and Monitoring System for Extreme Cold Region(II) 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국건설기술연구원 Korea Institute Of Construction Technology
연구책임자	김영석
참여연구자	배규진 , 홍승서 , 김승현 , 오윤석 , 홍창희 , 김기주 , 박근보
보고서유형	연차보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2011-12
주관부처	건설교통부
사업 관리 기관	건설교통부 Ministry Construction & Transportation
등록번호	TRKO201300007185
DB 구축일자	2013-05-20
키워드	극한지,남극,동결챔버,동결토,극한지 지반조사,광역적 조사기법Cold regions,Freezing chamber,Ground investigation,Polar regions Frozen ground

초록 ▼

극한지 개발의 시대적 요구에 부응하고 남·북극 및 시베리아 동토지역에서의 건설공사시 지반동결 및 도로, 철도, 기초 구조물과 관련하여 예상되는 공학적 문제들을 해결하기 위한 토대를 마련하기 위해 극한지 자연환경을 재현할 수 있는 1)극한지 시험설비(대형 동결챔버) 및 관련 장비 인프라를 설계 및 구축하고, 2)극한지 동토지반의 거동 특성 분석과 동결지반 설계정수 산정, 3)극한지 동토지반 평가용 지반조사 장비 개발, 극한지 건설 최적지역 분석기법 개발을 위한 4)위성영상, 항공사진, SAR, LiDAR 등의 광역적 극지지반 조사기법

Abstract ▼

This study was intended to analyze the potential engineering challenges associated with the road, railway and foundation structure on a frozen ground during construction at polar regions and permafrost region in Siberia as well as to pave the way for developing the technical solution. To that end, among the studies performed are 1) design and build the infrastructure for test equipment(large-scale freezing chamber) and relevant device (frost tester) at extremely cold region, 2) analysis of the behavior of frozen ground and determination of design constant of frozen ground, 3) development of ground investigation equipment for evaluation of frozen ground and 4) development of broad frozen ground investigation method such as satellite image, aerial photograph, SAR and LiDAR for developing the analysis technology to determine the optimum region for construction at freezing region.

목차 Contents

표지 ... 1
요약문 ... 2
Abstract ... 6
목차 ... 9
Contents ... 11
표 목차 ... 13
List of Table ... 16
그림 목차 ... 19
List of Figures ... 26
제1장 서론 ... 33
1. 개요 ... 33
2. 연구목표 및 내용 ... 36
제2장 극한지 건설연구를 위한 실험인프라 구축 ... 42
1. 개요 ... 42
2. 극한공학 실험실 구축 ... 43
3. 소결 ... 84
제3장 동결토의 특성분석 및 동상민감성 평가기법 구축 ... 85
1. 광역주파수를 활용한 동결토의 특성 연구 ... 85
2. 입도 특성에 따른 동결토의 동상특성 연구 ... 92
3. 한국형 동상민감성 판정기준 수립 ... 118
4. 소결 ... 153
제4장 극한지 지반조사 기법 연구 ... 156
1. 위성영상을 활용한 정밀 지형모델링 및 성능평가 ... 156
2. 위성영상을 활용한 토지피복도 구축 및 성능평가 ... 179
3. 극한지용 강도조사 장비 개발을 위한 기초연구 ... 195
4. 소결 ... 201
제5장 극한지 구조물 유지관리 계측시스템 설계(1단계) ... 203
1. 개요 ... 203
2. 구조물 모니터링 설계 기초연구 ... 204
3. 극한지용 계측센서 하우징 기술설계 ... 236
4. 극한지 동결지반 온도분포 계측 ... 245
5. 계측자료를 이용한 극한지 동토지반 활동층의 변화 ... 252
6. 소결 ... 258
제6장 결론 ... 260
참고문헌 ... 265
서지자료 ... 268
BIBLIOGRAPHIC DATA ... 269

표/그림 (182)

표 그림 1.1.2 영구동토 지역의 활동층 (active layer) 변화 양상
표 그림 1.1.1 북반구 지역의 극한지역 분포
표 그림 1.1.3 단계별 연구내용
표 그림 1.1.4 연도별 연구내용
표 그림 1.2.1 세부 연구내용 및 최종목표
표 그림 2.2.1 한국해양연구원 대형 빙해 수조
표 그림 2.2.2 인천대학교 옥외 동상 시험기
표 그림 2.2.3 표준 동상시험기
표 그림 2.2.5 동결융해 침하시험장치
표 그림 2.2.4 대형 동상시험기
표 그림 2.2.6 열전도 시험기
표 그림 2.2.10 동토의 압축강도 시험기
표 그림 2.2.7 부동수분 측정기
표 그림 2.2.8 초음파 시험기
표 그림 2.2.9 TRRL 동상 시험기
표 그림 2.2.11 NMR 시험기
표 그림 2.2.12 동상시험기
표 그림 2.2.13 Temperature bath
표 그림 2.2.14 Cryospheric Environment Simulator
표 그림 2.2.15 극지연구소 저온 챔버 설비 개요도
표 그림 2.2.16 CRREL 동결룸
표 그림 2.2.17 미 육군공병단 한지공학연구소 (CREEL) FERF 시설
표 그림 2.2.18 불교란 시료 채취와 동상율/동상력 실내실험
표 그림 2.2.19 실내 모형 인장말뚝 피로파괴 실험
표 그림 2.2.20 실대형 냉동챔버
표 그림 2.2.21 저온챔버 내 시료준비실과 극저온 냉동챔버 내 삼축압축실과 결빙실험
표 그림 2.2.22 저온챔버와 극저온챔버 배치도
표 그림 2.2.23 가즈프롬의 동상에 대한 말뚝기초의 안정성 평가 현장 시험
표 그림 2.2.24 Golder Associates Inc의 송유관 안정성 평가
표 그림 2.2.25 알래스카 송유관 현장 실물 실험
표 그림 2.2.26 건설자재 성능 평가를 위한 실대형 시험 시설
표 그림 2.2.27 영구동토 지역 폐타이어 적용시험
표 그림 2.2.28 동결도의 압축강도 시험기
표 그림 2.2.29 야쿠츠크 건설 연구소 지하 냉동 시험실
표 그림 2.2.30 Thermosyphon의 현장 적용성 평가 시험
표 그림 2.2.31 극한 공학 실험실 개요도
표 그림 2.2.32 극한공학 실험실 바닥 구성 도면
표 그림 2.2.33 이원 냉동 시스템 모식도
표 그림 2.2.34 구축된 극한공학 실험실
표 그림 2.2.35 냉동챔버 컨트롤러
표 그림 2.2.37 극한공학 실험실 냉동챔버 실외기 및 소음방지 차음벽
표 그림 2.2.36 냉동챔버 비상발생 알림 경보 시스템
표 그림 2.2.38 극한공학 실험 챔버 온도측정 사진
표 그림 2.2.39 극한공학 실험 챔버 온도측정 위치
표 그림 2.2.40 극지 환경 실대형 실험실 1m 높이의 수평 온도 분포
표 그림 2.2.41 극저온 동토 실험실 1m 높이의 수평 온도 분포
표 그림 2.2.42 극지환경 실대형 실험실 수직 온도 분포
표 그림 2.2.43 극저온 동토 실험실 수직 온도 분포
표 그림 2.2.44 흙의 열전도 시험기
표 그림 2.2.45 부동수분 시험기
표 그림 2.2.46 초음파 측정 장비
표 그림 2.2.47 동결토의 압축강도 시험기
표 그림 2.2.48 동토의 직접전단 시험기
표 그림 2.2.49 동토의 인장강도 시험기
표 그림 2.2.50 말뚝 기초의 동착력 평가 시험
표 그림 2.2.51 동토지역 매설관 거동 특성 분석시험 모식도
표 그림 2.2.53 동결팽창 시험장치
표 그림 2.2.54 표준 동상시험 장치
표 그림 2.2.55 강 부재의 저온 거동 특성 평가 시험
표 그림 2.2.57 용접부 조직
표 그림 2.2.56 SMAW 용접
표 그림 3.1.1 탄성파 측정 시스템
표 그림 3.1.2 셀 평면도
표 그림 3.1.3 셀 측면도
표 그림 3.1.4 시료 높이에 따른 전단파 신호
표 그림 3.1.5 전단파 속도
표 그림 3.1.6 전단파 공진주파수
표 그림 3.1.7 시료 높이에 따른 전단파 신호
표 그림 3.1.8 전단파 속도
표 그림 3.1.9 전단파 공진주파수
표 그림 3.1.10 전기비저항 측정을 위한 회로 구성
표 그림 3.1.11 온도변화에 따른 전기비저항
표 그림 3.1.12 함수비에 따른 전기비저항
표 그림 3.2.1 현장 위치
표 그림 3.2.2 흙시료 채취지점
표 그림 3.2.3 남극 채취 흙시료
표 그림 3.2.5 시료의 함수비 측정
표 그림 3.2.4 흙시료 비중시험 모습
표 그림 3.2.6 액․소성 시험 모습
표 그림 3.2.7 남극 흙시료의 입도분포 곡선
표 그림 3.2.8 흙시료의 다짐곡선
표 그림 3.2.9 TDR 시험장치
표 그림 3.2.11 부동수분 측정 결과
표 그림 3.2.10 동결챔버 내 부동수분시험 모습
표 그림 3.2.12 각종 흙에 대한 부동수분-온도 변화곡선
표 그림 3.2.13 동상시험장치 개략도
표 그림 3.2.14 동상시험 수행 과정
표 그림 3.2.15 시간변화에 따른 동상팽창량 결과
표 그림 3.2.16 시간에 따른 동상률 결과
표 그림 3.2.17 시간변화에 따른 동상속도
표 그림 3.2.18 입도분포 결과 및 동상성 평가 분류
표 그림 3.2.19 시료별 동상민감성 판정결과
표 그림 3.2.20 동상속도의 정의
표 그림 3.2.21 최종동상속도 산정
표 그림 3.2.22 흙입자 - 동상속도와의 상관관계
표 그림 3.2.23 부동수분 - 동상속도와의 상관관계
표 그림 3.3.1 온도, 흙, 수분 조건에 의한 동상 발생
표 그림 3.3.2 수분의 지속적인 공급으로 인한 동상의 발생
표 그림 3.3.3 동상의 발생 인자
표 그림 3.3.4 미국의 ASTM 동상실험장치 개요도
표 그림 3.3.5 TRRL 동상시험기
표 그림 3.3.6 도로토공배수구지침의 동상시험장치 단면도
표 그림 3.3.7 지반공학표준 동상시험장치 단면도
표 그림 3.3.8 재하응력과 동상속도
표 그림 3.3.9 빙핵 형성의 확인
표 그림 3.3.10 동상량-시간과의 관계
표 그림 3.3.11 현장에서의 동상성 유무와 시료의 동상속도
표 그림 3.3.12 도로토공배수공지침법에 의한 동상율과 동상속도와의 관계
표 그림 3.3.13 도로공단기준에 의한 동상율과 동상속도와의 관계
표 그림 4.1.1 위성영상을 이용한 지형도제작 과정
표 그림 4.1.2 연구대상지역
표 그림 4.1.3 연구대상지역의 GeoEye-1 위성영상
표 그림 4.1.4 연구대상지역의 IKONOS 위성영상
표 그림 4.1.5 프로젝트 파일의 생성
표 그림 4.1.6 영상파일 입력
표 그림 4.1.8 기준점 정보입력
표 그림 4.1.9 장보고 기지주변 지형도
표 그림 4.1.10 5 m DEM
표 그림 4.1.11 GPS-RTK 검사점 분포도
표 그림 4.1.12 DEM의 정확도 분석 프로그램의 실행화면
표 그림 4.1.13 5m DEM과 검사점
표 그림 4.2.1 테라노바베이지역의 토지피복도 제작을 위해 사용된 IKONOS영상
표 그림 4.2.2 IKONOS영상을 이용한 피복 분류 방법
표 그림 4.2.3 연구지역의 Hyperion영상
표 그림 4.2.4 흑운모 편마암 1(좌)과 흑운모 편마암 2(우) 샘플
표 그림 4.2.5 흑운모 편마암 1(좌)와 흑운모 편마암 2(우)의 편광현미경 분석 결과
표 그림 4.2.6 흑운모 편마암 1(위)와 흑운모 편마암 2(아래)의 XRD 분석 결과
표 그림 4.2.7 자갈 1(a), 자갈 2(b), 모래 1(c), 모래 2(d), 진흙(e) 샘플
표 그림 4.2.8 테라노바베이의 암석(위)와 토양(아래)의 분광 라이브러리
표 그림 4.2.9 Hyperion 원영상과 대기보정 후 반사율 영상에서 추출한 눈의 분광반사 특성
표 그림 4.2.10 IKONOS영상의 식생지수영상(좌)와 수분지수영상(우)
표 그림 4.2.11 IKONOS 영상의 ISODATA 분류 결과
표 그림 4.2.12 빙하와 암석/토양지역만을 나타낸 IKONOS NDVI영상
표 그림 4.2.13 IKONOS영상을 피복분류도(위)와 피복별 부분 피복분류 영상
표 그림 4.2.14 테라노바베이지역의 암석 및 토양지역만 추출한 Hyperion영상(a), 흑운모편마암 1(b), 흑운모편마암 2(c), 자갈 1(d), 자갈 2(e), 모래 1(f), 모래 2(g), 진흙(h)의 면적비율 분포도
표 그림 4.3.1 정동적 콘관입기(동토지반 강도조사장비)의 형상
표 그림 4.3.2 실내 실험을 위해 조성된 토조
표 그림 4.3.3 정적 관입실험 결과
표 그림 4.3.4 동적 콘관입실험 결과
표 그림 4.3.5 정적 및 동적 관입실험 결과 비교
표 그림 4.3.6 동결토의 전단강도 측정을 위해 제작된 직접전단실험
표 그림 4.3.7 포화도에 따른 동결토의 전단강도
표 그림 5.2.1 교량의 시간경과에 따른 내하성능 저하
표 그림 5.2.2 한지의 분류
표 그림 5.2.3 북반구의 영구동토 분포
표 그림 5.2.4 한지의 지반단면
표 그림 5.2.5 구조토, 얼음쐐기, 구슬하천
표 그림 5.2.7 핑고의 형성과정
표 그림 5.2.6 얼음쐐기의 성장과정
표 그림 5.2.8 지온분포
표 그림 5.2.9 11월 중순 지온분포
표 그림 5.2.10 Amundsen-Scott 기지 시설물 현황
표 품질관리에 의한 계측기술의 예
표 그림 5.2.11 캐나다 Norman Wells Pipeline
표 그림 5.2.12 Norman Wells Pipeline 지역의 침하 계측
표 그림 5.2.13 Norman Wells에서의 지반온도 분포
표 그림 5.2.14 Strainstall 사의 파이프라인 계측
표 그림 5.2.15 온도변화에 따른 암석의 저항력
표 그림 5.2.16 Ice core drilling 및 CPT 시험이 적용된 남극의 Casey Station 인근 활주로
표 그림 5.2.17 CPT 측정 장비 및 측정 결과
표 그림 5.2.18 계측관리 시스템 구성도
표 그림 5.2.19 동적 계측관리 시스템 구성도
표 그림 5.2.20 태양전지
표 그림 5.2.21 태양전지 충전조절기
표 그림 5.2.22 충전배터리
표 그림 5.2.23 남극 기지에 구축된 극한지 구조물 모니터링 시스템 구성도
표 그림 5.3.1 구조물에 설치된 변형률 게이지
표 그림 5.3.2 CR-1000 데이터 로거의 구조
표 그림 5.3.3 보호 덮개 설계도
표 그림 5.3.4 계측 장비 보호시스템 모식도
표 그림 5.4.1 설치지점 모습
표 그림 5.4.2 계측장치 단면도
표 그림 5.4.3 남극 지반거동 모니터링 장치 설치 모습
표 그림 5.4.4 시간변화에 따른 온도분포 결과
표 그림 5.4.5 지반열적 특성 변화
표 그림 5.5.1 영구동토 지반의 종류
표 그림 5.5.2 영구동토의 온도분포를 변화를 도식화한 “whiplash curve”
표 그림 5.5.3 세종과학기지 위치
표 그림 5.5.4 세종과학기지 내 지온계측장치 설치
표 그림 5.5.5 흙시료의 입도분포 곡선
표 그림 5.5.6 남극 세종기지 측정현장의 시간에 따른 기상온도 및 깊이별 온도 변화
표 그림 5.5.7 남극 세종기지 측정현장의 온도분포도

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	-
과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 제목(한글), 저자명(한글), 발행일자, 전자원문, 초록(한글), 초록(영문) 관리번호, 제목(한글), 제목(영문), 저자명(한글), 저자명(영문), 주관연구기관(한글), 주관연구기관(영문), 발행일자, 총페이지수, 주관부처명, 과제시작일, 보고서번호, 과제종료일, 주제분류, 키워드(한글), 전자원문, 키워드(영문), 입수제어번호, 초록(한글), 초록(영문), 목차
저장형식	Text(ASCII format) Excel format
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

극한지 지반평가 및 극한환경 모니터링 시스템 개발 (II)
Development of Site Investigation and Monitoring System for Extreme Cold Region(II) 원문보기