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실지진하중의 액상화 발생특성에 기초한 액상화 상세평가법
A New Detailed Assessment for Liquefaction Potential Based on the Liquefaction Driving Effect of the Real Earthquake Motion

최재순   (연세대학교 공과대학 건설공학연구소UU0000936  ); 강한수   (삼성엔지니어  ); 김수일   (연세대학교 공과대학 사회환경시스템공학부UU0000936  );
  • 초록

    본 연구에서는 지진시 지반의 안정성 평가시, 진동시험에 기초하여 액상화 발생가능성 여부를 판정하는 상세평가법을 개발하였다. 개발된 평가법에서는 기존의 평가법이 지진을 단순히 정현하중화하는 등가전단응력개념에 기초한점과는 달리, 지진의 최대가속도, 유효지속시간, 지진형태, 그리고 지진규모 등 다양한 지진영향인자가 고려될 수 있도록 실지진기록 입력의 지반응답해석을 포함하도록 하였다. 지반의 고유한 저항특성을 응력-변형률 시험 결과로부터 액상화 전환시점까지의 누적 소성 전단변형률로 하였으며 이와 연계하여 지진의 액상화 발생특성을 지반응답해석을 통해 획득 가능한 전단변형률 시간이력곡선에 기초하도록 하였다. 이때, 액상화를 유발시키는 실지진기록의 특성분석을 위해 실지진하중 재하의 진동삼축시험을 수행하였다. 시험결과, 충격형 지진인 경우, 지진기록의 최대하중이 재하된 직후, 과잉간극수압이 급진적으로 발전하며 액상화가 발생하는 것으로 나타났으며 진동형 지진의 경우에는 최대하중이 재하된 경우, 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화가 관찰되었으며 이후, 일정수준 이상의 큰 하중재하시 액상화가 발생하였다. 이로부터 액상화 발생에 가장 큰 영향인자는 최대하중인 것을 알 수 있었으며 진동형 지진형태의 경우, 일정수준 이상의 후속하중에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 본 평가법에서는 우선적으로 충격형 지진에 한하여 사용할 것을 제안하며 이때, 최대 전단변형률까지의 시간이력곡선으로부터 소성 전단변형률을 누적계산하여 이를 해당입력지진의 액상화 발생특성치로 정하였다. 기존의 등가응력개념에 기초한 상세평가법과의 비교를 통한 타당성 분석결과, 본 평가법은 기존의 상세평가법보다 유효응력경로 및 응력-변형률 상관곡선 등 실제적인 지반거동변화에 관한 진동시험결과에 기초하여 지반의 고유특성을 결정하고 지반응답해석을 통해 증폭현상을 포함한 지반 내 지진거동변화와 지진시간이력이 보유하고 있는 지진특성을 충분히 반영하고 있으므로 신뢰성 높은 액상화 상세평가가 가능할 것으로 판단된다.


    The conventional method for assessment of liquefaction potential proposed by Seed and Idriss has been widely used in most countries because of simplicity of tests. Even though various data such as stress, strain, stress path, and excess pore water pressure can be obtained from the dynamic test, especially, two simple experimental data such as the maximum deviatoric stress and the number of cycles at liquefaction have been used in the conventional assessment. In this study, a new detailed assessment for liquefaction potential to reflect both characteristics of real earthquake motion and dynamic soil resistance is proposed and verified. In the assessment, the safety factor of the liquefaction potential at a given depth of a site can be obtained by the ratio of a resistible cumulative plastic shear strain determined through the performance of the conventional cyclic test and a driving cumulative plastic shear strain calculated from the shear strain time history through the ground response analysis. The last point to cumulate the driving plastic shear strain to initiate soil liquefaction is important for this assessment. From the result of cyclic triaxial test using real earthquake motions, it was concluded that liquefaction under the impact-type earthquake loads would initiate as soon as a peak loading signal was reached. The driving cumulative plastic shear strain, therefore, can be determined by adding all plastic shear strains obtained from the ground response analysis up to the peak point. Through the verification of the proposed assessment, it can be concluded that the proposed assessment for liquefaction potential can be a progressive method to reflect both characteristics of the unique soil resistance and earthquake parameters such as peak earthquake signal, significant duration time, earthquake loading type, and magnitude.


  • 주제어

    Critical resistible value .   Driving cumulative plastic shear strain .   New detail assessment .   Real earthquake records .   Shear strain time history.  

  • 참고문헌 (14)

    1. 국내 여건에 적합한 액상화 평가기법 연구 , 김수일;박인준;최재순 , 대한토목학회 논문집 / v.20,pp.129-139,
    2. 진동시험에 기초한 액상화 상세예측법 개발 , 김수일;최재순;강한수 , 한국지반공학회 2004 봄학술대회 / v.,pp.,
    3. 지반의 동적특성에 기초한 액상화 평가법 (I): 이론제안 , 최재순;홍우석;박인준;김수일 , 한국지반공학회 논문집 / v.18,pp.91-99,
         
    4. 지반의 동적특성에 기초한 액상화 평가법 (II): 타당성 검토 , 최재순;홍우석;박인준;김수일 , 한국지반공학회 논문집 / v.18,pp.101-112,
         
    5. The Disturbed State as a Phase Transformation Through Self-Adjustment Concept for Modelling of Mechanical Response of Materials and Interfaces , Desai, C. S. , Report to the National Science Foundation, Department of Civil Engineering and Engineering Mechanics / v.,pp.,
    6. Strain Space Plasticity Model for Cyclic Mobility , Iai, S.;Matsunaga, Y.;Kaneoka, T. , Soil and Foundation / v.32,pp.1-15,
    7. Sand Liquefaction in Hollow Cylinder Torsion under Irregular Excitation , Ishihara, K.;Yasuda, S. , Soil and Foundation / v.15,pp.45-59,
    8. Energy Dissipation in Inelasic Flow of Saturated Cohesionless Granular Media , Okada, N.;Nemat-Nasser, S. , Geotechnique / v.44,pp.1-19,
    9. Port and Harbor Research Institute , Handbook on Liquefaction Remediation of Reclaimed Land / v.,pp.,
    10. Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential , Seed, H. B.;Idriss, I. M. , Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division / v.97,pp.1249-1274,
    11. Evaluation of Liquefaction Potential Using Field Performance Data , Seed, H. B.;Idriss, I. M.;Arango, I. , Journal of the Geotechnical Engineering Division / v.109,pp.458-482,
    12. A study of Time Duration of Strong Earthquake Ground Motion , Trifunac, M. D.;Brady, A. G. , Bulletin of Seismological Society of America / v.65,pp.581-626,
    13. Strong Motion Duration and RMS Amplitude of Earthquake Records , Vanmarcke, E. H.;Lai, S. P. , Bulletin of Seismological Society of America / v.70,pp.1293-1307,
    14. 한국지진공학회 , 항만 및 어항시설의 내진설계 표준서 / v.,pp.,

 저자의 다른 논문

  • 최재순 (6)

    1. 1999 "국내 발생 지진규모를 고려한 액상화저항강도 산정" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 15 (6): 307~317    
    2. 2002 "지반의 동적특성에 기초한 액상화 평가법(I) : 이론제안" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 18 (1): 91~99    
    3. 2002 "지반의 동적특성에 기초한 액상화 평가법 (II) : 타당성 검토" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 18 (1): 101~112    
    4. 2002 "실지진하중을 이용한 포화사질토의 액상화 저항강도에 관한 실험적 연구" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 18 (4): 329~337    
  • 김수일 (73)

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