• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.31-45
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• 2019

In this study the spatial variability of soils is substantiated physically and numerically by using random field theory. Heterogeneous samples are fabricated by combining nine homogeneous soil clusters that are assumed to be elements of an adopted random field. Homogeneous soils are prepared by mixing different percentages of kaolin and bentonite at water contents equivalent to their respective liquid limits. Comprehensive characteristic laboratory tests were carried out before embarking on direct shear experiments to deduce the basic correlations and properties of nine homogeneous soil clusters that serve to reconstitute the heterogeneous samples. The tests consist of Atterberg limits, and Oedometric and unconfined compression tests. The undrained shear strength of nine soil clusters were measured by the unconfined compression test data, and then correlations were made between the water content and the strength and stiffness of soil samples with different consistency limits. The direct shear strength of heterogeneous samples of different stochastic properties was then evaluated by physical and numerical modelling using FISH code programming in finite difference software of $FLAC^{3D}$. The results of the experimental and stochastic numerical analyses were then compared. The deviation of numerical simulations from direct shear load-displacement profiles taken from different sources were discussed, potential sources of error was introduced and elaborated. This study was primarily to explain the mathematical and physical procedures of sample preparation in stochastic soil mechanics. It can be extended to different problems and applications in geotechnical engineering discipline to take in to account the variability of strength and deformation parameters.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.25-30
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• 2022

흙막이 벽체의 시공 중 안정성을 확보하기 위하여 시공현장의 지반 정보를 조사하는 것은 매우 중요한 일이다. 흙막이 벽체 시공단계에서 지반의 정보는 지반조사를 통해 확인하고 있지만, 실제 지반 정보의 특성은 결과와 상이할 수 있다. 실시간으로 흙막이 벽체의 안정성을 분석하기 위해서는 실제 지반의 상태를 반영하는 것이 중요하다. 또한 벽체가 불안정하다고 판단 시 벽체의 안정성을 확보하기 위하여 적절한 솔루션을 제공해야 한다. 본 연구는 차분진화 알고리즘을 통하여 실제 지반의 정보를 예측하고 흙막이 벽체의 디지털 트윈을 통하여 흙막이 벽체의 안정성을 실시간으로 판단하는 기법을 제시하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2C호
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• pp.81-90
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• 2009

본 연구에서는 터널의 강관삽입형 천단보강공 설계 시 강관의 작용하중을 내공변위-제어법으로 산정하고, 주변지반과 보강공의 상호거동을 보다 실제적으로 고려할 수 있는 하중전이법을 적용하여 지반변위와 보강용 강관의 단면력 등 터널의 거동을 분석하였으며, 그 결과를 FLAC-3D 및 실제 계측결과와 비교 분석하였다. 본 연구결과, 제안기법으로 산정한 굴착단계별 터널의 변위는 수치해석 및 계측결과와 유사한 경향을 보이나, 강관의 보 거동에 따른 국부적인 변위발생에 따라 수치해석 결과보다는 약간 큰 결과를 보였다. 본 제안기법은 해석과정이 용이하며 수치해석 결과 및 계측결과와 잘 일치하여 터널 천단보강공의 예비설계에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권1호
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• pp.27-37
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• 2024

The roof-filling body system stability plays a key role in gob-side entry retained (GER). Taking the GER of the 1103 belt transportation roadway in Heilong Coal Mine as engineering background, stability analysis of roof-filling body system was conducted based on the cusp catastrophe theory. Theoretical results showed that the current design parameters of 1103 belt transportation roadway could ensure the roof-filling body system stable during the resistance-increasing support stage of the filling body and the stable support stage of the filling body. Moreover, a verified global numerical model in FLAC3D was established to analyze the failure characteristics including surrounding rock deformation, stress distribution, and plastic zone. Numerical simulation indicated that the width-height ratio of the filling body had a great influence on the stability of the roof-filling body system. When the width-height ratio was greater than 0.62, with the decrease of the width-height ratio, the peak stress of the filling body gradually decreased; when the width-height ratio was greater than 0.92, as the distance to the roadway increased, the roof stress increased and then decreased. The theoretical analysis and numerical simulation findings in this study provide a new research method to analyze the stability of the roof-filling body system in GER.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.203-212
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• 2009

지하고준위 방사성폐기물 처분장 근계영역에서의 거동을 예측하는 것은 처분장 설계나 안전성 평가에 중요하다. 본 연구에서는 3차원 유한차분 코드를 이용하여 처분장 설계인자 및 재료물성으로 구성되는 7가지 인자에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 민감도 분석 결과 처분공 간격, 터널 간격, 냉각시간과 암반의 열전도도가 다른 인자에 비해 영향이 큰 것으로 나타났다. 처분장 주변의 암반과 완충재 온도의 통계적인 분포를 구하기 위해 backpropagation 인공신경망 기법이 적용되었다. 학습된 인공신경망의 적합성을 평가하기 위해 무작위로 선정된 입력 인자에 대한 예측이 실시되었다. 인자 값의 변화가 ${\pm}10%$ 인 경우, 신경망은 1% 오차로 신뢰할 수 있는 예측 결과를 보임을 알 수 있었다. 이렇게 학습된 신경망은 다양한 경우에 대한 신속한 온도 예측에 활용할 수 있었다. 완충재와 암반의 온도는 각각 평균 $98^{\circ}C$, $83.9^{\circ}C$ 표준편차는 $3.82^{\circ}C$ 와 $3.67^{\circ}C$로 나타났다. 인공신경망을 이용함으로써 암반과 완충재 온도를 $1^{\circ}C$ 변화시키기 위해 필요한 설계 인자의 조정 범위를 추정할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권3호
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• pp.299-311
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• 2022

Water-resisting key stratum (WKS) between coal seams is an important barrier that prevents water inrush from goaf in roof under multi-seam mining. The occurrence of water inrush can be evaluated effectively by analyzing the fracture of WKS in multi-seam mining. A "long beam" water inrush mechanical model was established using the multi-seam mining of No. 2+3 and No. 8 coal seams in Xiqu Mine as the research basis. The model comprehensively considers the pressure from goaf, the gravity of overburden rock, the gravity of accumulated water, and the constraint conditions. The stress distribution expression of the WKS was obtained under different mining distances in No. 8 coal seam. The criterion of breakage at any point of the WKS was obtained by introducing linear Mohr strength theory. By using the mechanical model, the fracture of the WKS in Xiqu Mine was examined and its breaking position was calculated. And the risk of water inrush was also evaluated. Moreover, breaking process of the WKS was reproduced with Flac3D numerical software, and was analyzed with on-site microseismic monitoring data. The results showed that when the coal face of No. 8 coal seam in Xiqu Mine advances to about 80 m ~ 100 m, the WKS is stretched and broken at the position of 60 m ~ 70 m away from the open-off cut, increasing the risk of water inrush from goaf in roof. This finding matched the result of microseismic analysis, confirming the reliability of the water inrush mechanical model. This study therefore provides a theoretical basis for the prevention of water inrush from goaf in roof in Xiqu Mine. It also provides a method for evaluating and monitoring water inrush from goaf in roof.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.27-40
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• 2003

본 연구에서는 프리텐션을 적용한 쏘일네일링 공법을 제시하고, 프리텐션 쏘일네일링 시스템에 대한 변위제어방식 현장인발시험을 총 9회 실시하여 프리텐션 쏘일네일링 구조체의 관련 설계변수인 쉬스관 길이 및 고정콘 유 무 등에 대한 영향에 대해 분석하였으며, 아울러 프리텐션 하중의 평가도 다루어 졌다. 또한 응력제어방식 현장인발시험을 총 3회 실시하여, 일반 쏘일네일 및 프리텐션 쏘일네일의 장 단기적인 인발-변형 특성 등을 비교 분석하였다. 계속해서, 프리텐션 쏘일네일링 시스템의 안정성 평가를 위해, 예상파괴면 및 최소안전율을 결정하기 위해 사면안정해석 등에 주로 적용되고 있는 전단강도감소기법을 이용한 수치해석적 접근방법의 제시 및 분석 등이 이루어졌다.