한국지반환경공학회 논문집 · 한국지반환경공학회

Slope Stability Analysis of Repeatedly Frozen and Thawed Slopes
동결 융해가 빈번한 비탈면의 안정성 변화 연구

Byeongseok Lee, Hyeoksang Jeong, Kihoon Eom, Dukhee Lee
이병석, 정혁상, 엄기훈, 이덕희

In Korea, where the four seasons are distinct and the climate has a strong influence, urban roadside slopes are closely connected to …
사계절이 뚜렷하여 기후 영향을 많이 받는 우리나라 도심 내 도로 비탈면은 시민 생활권과 밀접하게 연결되어 안전관리의 중요성이 더욱 높아지고 도로와 병행 설치된 …
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In Korea, where the four seasons are distinct and the climate has a strong influence, urban roadside slopes are closely connected to citizens' residential areas, which adds to the importance of keeping them safe. At the same time, aging of the facilities installed along roadside slopes is progressing, leading to revisions in related laws and efforts to unify slope maintenance agencies. Against this backdrop, the need for proactive prevention—eliminating risk factors in advance rather than relying on annually repeated maintenance—has emerged. On flat roads, repeated freeze–thaw cycles lower shear strength. Likewise, in the three-dimensional structure of vertically elevated roadside slopes, it is urgently necessary to identify and remove the causes of shear strength reduction due to freeze–thaw cycles. This study was prompted by the observation in the 2021 Seoul Roadside Slope Condition Survey that roadside slopes repeatedly affected by freeze–thaw cycles exhibit consistent patterns closely related to geographical conditions during winter. Based on this, shear strength test results from 21 sites and limit equilibrium analysis results from 29 sites were selected from existing data. By comparing and analyzing the characteristics of these hazardous roadside slopes, the study demonstrates that in climates with distinct seasons, the shear strength of roadside slopes varies depending on the slope orientation.

사계절이 뚜렷하여 기후 영향을 많이 받는 우리나라 도심 내 도로 비탈면은 시민 생활권과 밀접하게 연결되어 안전관리의 중요성이 더욱 높아지고 도로와 병행 설치된 비탈면 시설물의 노후화가 동시에 진행되어 관련법 개정과 시설물 유지관리 기관의 일원화가 추진된 바 있으며, 매년 반복되는 유지관리 방식에서 사전에 위험 요소를 제거하는 선제적 예방의 필요성이 대두되고 있다. 평면적 도로에서 동결융해가 반복될 경우 전단강도가 저하되는데 수직으로 융기된 입체적 형태의 도로 비탈면에서도 동결융해로 인한 전단강도 감소에 대한 원인 파악과 사전 제거가 절실히 요구된다. 본 연구는 ‘서울시 도로사면 실태조사 용역(2021년) 결과’에서 조사된 동결융해가 빈번한 위험 비탈면의 일정한 패턴은 겨울철 발생하는 지리적 조건과 밀접한 연관성을 갖고 있다는데 연구 필요성을 느끼고 기존 시행된 자료에서 전단강도 시험결과(21개소)와 한계평형해석 결과(29개소)를 분석 대상으로 선정하여 위험 비탈면들의 특징을 비교·분석함으로써 사계절이 뚜렷한 기후에서 도로 비탈면은 방위별로 전단강도가 달라지는 문제점을 증명하였다.
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October 2025
Performance Evaluation of Steel Fiber Reinforced Concrete Compressive Member Confined by Spiral Reinforcement
나선철근으로 구속된 강섬유 보강 콘크리트 압축부재의 성능평가

Jongsun Kim, Seungbeom Kang, Sunhee Kim, Wonchang Choi
김종선, 강승범, 김선희, 최원창

This study investigated the compressive behavior of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) and examined the confinement effects of the combined application of steel …
본 연구는 강섬유 보강 콘크리트의 압축 성능을 평가하고, 강섬유와 나선철근의 조합으로 인해 나타나는 구속 효과를 분석하였다. 강섬유는 후크형 및 아치형 강섬유를 활용하였으며, …
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This study investigated the compressive behavior of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) and examined the confinement effects of the combined application of steel fibers and spiral reinforcements. Both hooked-end and arched steel fibers were used. Additionally, spiral reinforcements were incorporated to experimentally investigate the compressive strength of SFRC. Tests revealed an increase in compressive strength of approximately 9.49~41.9% compared to that of plain specimens. Additionally, the maximum strength and toughness ratio were improved with higher steel fiber content.

본 연구는 강섬유 보강 콘크리트의 압축 성능을 평가하고, 강섬유와 나선철근의 조합으로 인해 나타나는 구속 효과를 분석하였다. 강섬유는 후크형 및 아치형 강섬유를 활용하였으며, 나선철근을 보강 요소로 추가하여 SFRC의 역학적 성능 및 거동 특성을 실험을 통해 분석하였다. SFRC 기둥 압축 실험 결과 무보강 실험체에 비해 약 9.49~41.9%의 압축 강도가 증가하여 강섬유 혼입율이 증가함에 따라 최대 강도 및 인성비가 향상되는 경향을 보였다.
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October 2025
Analyses of Spatial Interpolation Methods on Groundwater Level Considering Quarterly Fluctuations
분기별 변동성을 고려한 지하수위 공간보간 기법 분석

Sunghyuk Park, Teawan Bang, Wanjei Cho
박성혁, 방태완, 조완제

Ongoing climate change intensifies seasonal groundwater fluctuations, a critical parameter in geotechnical engineering directly influencing effective stress and subsurface structures. Such seasonal …
지하수위는 강수량, 하천 상호작용, 지질 및 지형 등의 복합적 요인에 의해 시·공간적으로 변동하며, 기초구조물의 안정성과 사용성에 지대한 영향을 미친다. 최근 이상기후와 장기 …
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Ongoing climate change intensifies seasonal groundwater fluctuations, a critical parameter in geotechnical engineering directly influencing effective stress and subsurface structures. Such seasonal variations affect geotechnical analysis accuracy (e.g., liquefaction, slope stability), yet current practice often neglects spatio-temporal variability by assuming static levels or using simple interpolation. To address this issue, this study analyzed quarterly fluctuations in groundwater levels and their relationship with topographical factors, using data from 266 boreholes and four monitoring wells in the Hyeongsan River basin, Pohang, South Korea. Three spatial interpolation techniques were applied using GIS (Geographic Information System) to estimate regional groundwater distributions, and their accuracy was evaluated against monitoring well data. Results showed that Kriging yielded the most stable performance with relatively low prediction errors. The spatial distribution and variability maps generated using this optimal method clearly demonstrated how groundwater fluctuations are influenced by topographical factors and revealed their regional patterns. These findings highlight the importance of incorporating seasonal variability and spatial continuity in groundwater modeling to improve the reliability of geotechnical design and risk assessment.

지하수위는 강수량, 하천 상호작용, 지질 및 지형 등의 복합적 요인에 의해 시·공간적으로 변동하며, 기초구조물의 안정성과 사용성에 지대한 영향을 미친다. 최근 이상기후와 장기 가뭄 현상의 반복은 이러한 지하수위의 시·공간적 변동성과 불규칙성을 심화시켜 적절한 지하수위 산정에 대한 연구의 필요성을 높이고 있다. 그러나 기존의 지하수위 산정 방식은 시추공의 단일 시점 자료에 국한되어 실제 변동 특성을 충분히 반영하지 못하며, 이는 지반공학적 해석 및 설계의 신뢰성 저하로 이어질 수 있다. 따라서 지하수위의 시·공간적 변동 특성을 정확히 평가하고 예측하기 위한 최적의 분석 방법론 제시가 요구된다. 본 연구는 포항시 형산강 일대를 대상으로 266개 시추공과 4개 관측정 자료를 활용하여 지하수위의 계절별 시계열 변동성과 지형 요인의 영향을 분석하였다. 또한, GIS 기반의 세 가지 공간보간 기법을 적용하여 관측정 수위와 비교하였고, 기법 간 예측 정합성을 검토하였다. 분석 결과, Kriging이 상대적으로 낮은 오차와 정밀한 예측을 보였다. 최종 선정된 Kriging 기법의 지하수위 분포 및 변동성 지도는 지표면 고도가 낮고 하천에 인접할수록 지하수위 변동 폭이 커지는 지형적 영향과 광역적 분포 특성을 보여주었다. 본 연구는 지하수위의 시·공간적 특성을 반영한 산정 기법의 기초자료를 제공함으로써, 향후 지반 안정성 평가 및 설계의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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October 2025
A Study on the Assessment of the Stability of the Peace Dam Through Water Level-Time Response Analyses
수위-시간 응답해석을 통한 평화의 댐의 안정성 평가에 관한 연구

Hoyeol Son, Jaehyun Kim, Youngjin Jeon, Seungkueon Seo, Cheolju Lee
손호열, 김재현, 전영진, 서승권, 이철주

This study evaluates the structural and hydrological stability of Korea’s tallest concrete-faced rockfill dam (CFRD, 125 m), the Peace Dam, by integrating …
본 연구는 국내 최대 높이 콘크리트 표면차수벽형 록필댐(CFRD, 125m)인 평화의 댐을 대상으로 Plaxis 3D 수치해석과 현장 계측 데이터를 통합하여 구조적 및 수문학적 …
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This study evaluates the structural and hydrological stability of Korea’s tallest concrete-faced rockfill dam (CFRD, 125 m), the Peace Dam, by integrating 3D numerical analyses with field monitoring data. The 3D numerical analysis of the rapid drawdown of the reservoir by 15.22 m within 72 hours, triggered by heavy rainfall and discharge from the Imnam Dam in North Korea in August 2020, showed maximum vertical and horizontal displacements of the dam crest of 0.029 m and 0.047 m, respectively, which were in good agreement with the measured values within 5%. Under the overtopping condition (EL. 273.77 m), the structural displacements and stress concentrations were limited to localised areas at the dam crest and joint sections, with factors of safety ranging from 1.19 to 1.30 across all sections, indicating no signs of structural risk. The use of non-cohesive material and analyses of shear strain and plastic yield zones confirmed that deformations and long-term settlements were effectively restrained. Based on the quantitatively good agreement among the analyses, field monitoring, and the multi-level stability assessments, this study demonstrates that the structural integrity and hydrological safety of the Peace Dam are maintained even under extreme fluctuations in the reservoir level and emergency conditions.

본 연구는 국내 최대 높이 콘크리트 표면차수벽형 록필댐(CFRD, 125m)인 평화의 댐을 대상으로 Plaxis 3D 수치해석과 현장 계측 데이터를 통합하여 구조적 및 수문학적 안정성을 평가하였다. 2020년 8월 강우와 북한의 임남댐 방류에 의한 72시간 내 15.22m 수위 급강하 사례에 대한 3차원 해석 결과 댐 정상부의 최대 연직변위와 수평변위는 각각 0.029m와 0.047m로 산출되었으며, 실측 계측값과 5% 이내로 일치하였다. 월류(EL.273.77m) 조건 해석에서 구조적 변위와 응력 집중은 댐 상부 및 접합부 국부에 한정되었으며, 모든 구간에서 안전율이 1.19~1.30으로 산정되어 구조적 위험 신호는 관찰되지 않았다. 비점토성 재료 적용, 전단변형률 및 소성항복영역 분석을 통해 변형과 장기 침하가 효과적으로 억제됨을 확인하였다. 본 연구는 해석과 계측의 정량적 일치, 다층적 안정성 평가를 근거로 극한 수위 변동 및 비상 상황에서도 평화의 댐의 구조적 건전성과 수문학적 안전성이 확보됨을 실증하였다.
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October 2025
Effect of Grain Size Distribution on the Response Acceleration of Soil-Pile-Superstructure Systems in Sandy Soils
사질토 입도분포가 지반-말뚝기초-상부구조물의 응답가속도에 미치는 영향

Kwangheui Park, Hongsig Kang, Kusik Jeong, Kwangkuk Ahn
박광희, 강홍식, 정구식, 안광국

Although grain size distribution is known to be a key factor affecting the dynamic characteristics of soils, systematic research remains limited due …
지반을 구성하는 입도분포가 지반의 동적 특성에 영향을 미치는 중요한 인자로 알려져 있지만 광범위한 입도분포로 인해 체계적으로 연구된 바는 미비하다. 이에 본 연구에서는 …
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Although grain size distribution is known to be a key factor affecting the dynamic characteristics of soils, systematic research remains limited due to the wide variability of distributions. In this study, 1g shaking table tests were conducted to examine the effect of grain size distribution in sandy soils on the response acceleration of soil-pile foundation-superstructure systems. Artificial silica sand was used to vary the grain size distribution of the sandy ground. The results showed that the maximum response accelerations in the ground, pile cap, and superstructure were influenced by the uniformity coefficient and effective grain size, which represent the grain size distribution of the soil adjacent to the pile foundation.

지반을 구성하는 입도분포가 지반의 동적 특성에 영향을 미치는 중요한 인자로 알려져 있지만 광범위한 입도분포로 인해 체계적으로 연구된 바는 미비하다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반의 입도분포 특성이 지반-말뚝기초-상부구조물의 응답가속도에 미치는 영향을 확인하기 위하여 인공규사를 이용해 사질토 지반의 입도분포 특성을 변화시켜 1g 진동모형실험을 수행하였다. 실험 결과 지반, 말뚝캡, 상부구조물에서의 최대 응답가속도는 말뚝기초에 인접한 지반의 입도분포 특성인 균등계수 및 유효입경에 영향을 받는 것으로 나타났다.
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October 2025