• 한국지반공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.13-20
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• 2001

외부하중의 작용방향에 의한 암반의 강도 및 변형이 달라지는 것을 강도 이방성, 또는 변형이방성이라 정의되어 진다. 강도 또는 변형 이방성은 층리진 퇴적압, 박층모양의 변성암, 균일하게 절리가 나있는 암석에서 흔히 볼 수 있다. 이러한 강도이방성에 대한 경험적 및 이론적 관점에서의 파괴 규준은 Jaeger(1960), McLamore와 Gray(1967), Donath(1972), Nova(1980), Hoek과 Brown(1980), Ramamurthy(1985)등 많은 학자들에 의해서 연구되어져 왔다. 본 논문에서는 셰일에 대한 삼축 압축시험을 통하여 층리각도에 따른 강도 이방성을 확인하고, 점착력, 내부 마찰각 및 재료상수의 물성치를 회귀분석을 통하여 구하였다. 또한, 수정된 Hoek과 Brown, Ramamurthy 등의 식을 통해 기존의 파괴규준식 및 수정된 식이 강도이방성적 특성을 나타내는 이 지역 셰일에 대한 적용가능성을 논하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.174-180
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• 2011

횡등방성 암석의 강도해석에 활용할 목적으로 이방성 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 제안하였다. 제안된 파괴조건식에서는 Pietruszczak & Mroz(2001)가 제안한 조직텐서를 도입하여 마찰각과 점착력을 조직텐서의 스칼라함수로 정의하였다. 두 강도정수의 이방성은 주응력좌표계와 재료 주좌표계의 상대적 회전을 바탕으로 계산된다. 이방성 파괴조건식을 최대로 하는 임계면을 찾는 방법이 Lagrange 승수법에 기초하여 제안되었다. 수치삼축압축 시험을 실시한 후 삼축압축강도와 파괴면 경사각 분석을 통하여 제안된 이방성 파괴함수의 성능을 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.169-179
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• 2003

암석의 절리면 전단강도의 이방성을 연구하기 위하여 인공절리면을 형성한 시편에 대한 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 즉 낮은 수직응력 상태에서 전단 방향에 따른 전단강도, 전단강성 및 마찰각을 구하기 위한 실험을 실시하였다 그 결과 낮은 수직응력하에서 전단 강도 및 강성은 전단 방향에 따라 이방성을 보이며, 특히 수직응력 2.45 MPa미만에서 뚜렷하였다. 그리고 수직응력이 증가할수록 절리면의 이방성 효과는 감소하였다. 따라서 낮은 수직응력 하에서 전단강도 및 강성값을 보다 정확히 구하기 위해서 Barton의 식에 전단방향을 고려한 보정함수 F(a)를 반영하여 새로이 수정식을 제안한다.

• 터널과지하공간
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• 제10권1호
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• pp.70-79
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• 2000

입자수, 압력, 온도일정의 앙상블(NPT-ensemble) 분자동력학(MD) 시뮬레이션을 이용하여 300$^{\circ}$K에서 $\alpha$-quartz의 결정축에 따른 일축압축강도를 계산하고, 자연산 $\alpha$-quartz 단결정 코아를 제작하여 일축압축강도시험을 실시하였다. $\alpha$-quartz 단결정 코아에 대한 일축압축시험에서 측정된 결과에 의하면 재하 방향이 c축에 평행한 경우가 수직인 경우보다 높은 강도를 나타내지만, MD 시뮬레이션에서 계산된 완전무결함 $\alpha$-quartz의 경우 이와 반대의 결과를 보이고 있다. 두 경우 모두 재하방향에 따른 강도 이방성을 보이고 있으나, 그 이유는 서로 다르다. MD 시뮬레이션에 의해 계산된 무결함 $\alpha$-quartz의 강도 이방성은 결정구조의 차이에 기인하는 것으로 사료된다. 이에 반해 일축압축시험을 통해 측정된 $\alpha$-quartz의 강도 이방성은 결정성장과정에서 생기는 주상 미세결함에 의해 영향을 받는다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.119-127
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• 2007

임계면법을 적용하여 횡등방성 암석의 강도이방성을 해석하는 방법을 제안하였다. 암석의 파괴는 Hoek-Brown 파괴기준을 따르는 것으로 가정하였다. Hoek-Brown의 경험적 파괴기준식에 대응되는 Mohr 포착선식을 이용하고 강도상수인 m과 s를 방향에 따른 스칼라 함수로 정의하여 이방성 파괴함수를 구성하였다. 이방성 파괴함수를 최대고 하는 임계면의 방향을 찾기 위하여 직접 최적화기법의 하나인 공액구배법을 적용하였다. 횡등방성 안석에 대한 기존 이방성 강도모델이 대부분 삼축압축실험과 동일한 응력조건에서만 적용할 수 있는데 반하여 이 연구에서 제안된 방법은 일반적인 3차원 응력조건에도 쉽게 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 삼축압축실험의 모사를 통하여 얻어진 삼축압축강도와 파괴면의 경사에 분석을 통하여 제안된 방법의 적합성을 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.194-201
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• 2008

횡등방성 암석의 인장강도 특성 해석을 위하여 새로운 이방성 인장파괴함수를 제안하였다. 제안된 함수에서 인장강도는 연약면과 수직한 방향에서 최소가 되며 연약면과 평행한 방향쪽으로 지수함수적으로 증가하면서 최대값에 수렴된다. 제안된 이방성 인장파괴함수는 실험적으로 측정이 가능한 3개의 강도정수로 정의된다. 제안된 함수를 임계면법에 적용하여 연약면의 방향성에 따른 횡등방성 암석의 인장강도 및 파괴면의 방향을 탐색할 수 있는 수치해석적 기법을 제시하였다. 문헌에 보고된 횡등방성 암석의 직접인장시험 결과를 모사함으로써 제안된 방법의 적합성을 검토하였다. 수치해석결과와 직접인장시험 결과는 전반적으로 유사한 결과를 보여주었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권5호
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• pp.423-434
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• 2015

본 연구에서는 필러 폭과 모형재료의 강도가 서로 다른 등방성 및 이방성 암반 내 쌍굴터널의 모형실험을 통해 얻어진 터널의 변형과 필러부 균열이 발생한 이축압력 자료를 이용하여 터널 간 이격거리, 지반 강도, 등방성 및 이방성이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 모형재료의 일축압축강도에 대한 균열개시압력의 백분율을 균열개시압력비율이라고 정의할 경우, 강도가 큰 지반에 시공되는 쌍굴터널은 강도가 작은 지반에 비하여 균열개시압력 값은 크지만, 균열개시압력비율은 작게 나타났다. 이에 비해 필러 폭이 큰 쌍굴터널은 필러 폭이 작은 경우에 비하여 균열개시압력 값이 클 뿐 아니라 균열개시압력비율도 크게 나타나, 필러 폭은 쌍굴터널 안정성에 영향을 미치는 주된 요소로 판단된다. 지반의 등방성과 이방성 여부도 터널 안정성에 영향을 미쳤는데, 이방성 모형은 등방성 모형에 비해 균열개시압력과 균열개시압력비율이 작을 뿐 아니라 필러부에 존재한 기존 불연속면을 따라 균열이 발생하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.165-172
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• 2000

이방성 암반의 역학적 거동은 해당 암반의 이방성 각도에 따라 다양한 거동을 하게 되므로 터널이나 지하구조물들이 이방성 암반 내에 위치하는 경우, 이러한 특성을 고려한 설계 및 시공이 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 먼저, 실내시험을 통하여 편마구조에 대한 역학적 특성을 규명하고 실내시험으로부터 구한 강도특성들을 이용하여 시험편 모델에 대한 유한차분해석을 수행하였으며, 시험편의 파괴메커니즘에 대한 수치해석적 분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 요약하면, 1)비교적 경암에 속하는 화강편마암임에도 불구하고, 퇴적층리나 불연속면을 가진 이방성 모델의 시험결과와 동일하게 편마구조의 각도변화에 따라 파괴강도의 경향을 뚜렷하게 구분할 수 있었으며, 전단강도시험을 제외하고 일반적으로 $\beta$:60$^{\circ}$에서 가장 적은 강도치를 나타내었다. 2) 횡등방성 모델을 이용하여 시험편에 대한 유한차분해석을 수행한 결과, 편마구조의 각도에 따라 응력분포 및 변형특성이 변화함을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.737-746
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• 2006

본 연구에서는 리브로 보강된 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 관로의 탄성 좌굴 강도를 산정하였다. 보강된 리브의 두께, 높이, 배치 간격은 관로의 좌굴 강도에 영향을 미치는 주요 인자이다. 또한, GFRP 재료는 이방성 재료이므로, 재료의 방향별 강성 또한 관로의 좌굴강도에 영형을 미치는 인자로서 고려되어야할 부분이다. 이러한 매개변수를 적용하여, 직교 이방성 재료로 구성된 리브 보강 관로의 좌굴 강도를 유한요소 해석을 이용하여 매개변수를 수행하고, 회귀분석을 통하여 좌굴 강도 산정을 위한 간략식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.111-120
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• 2008

포항지역 일원에 분포하는 이암을 대상으로 암석의 파괴강도에 대한 유도이방성을 분석하기 위하여 인공절리면을 갖는 이방성 암석에 대한 일축 및 삼축압축시험을 수행하였다. 시험결과, 일축압축강도와 삼축압축강도의 최소치는 인공절리면의 각도 ${\beta}=30^{\circ}$에서 나타났으며, 이방성 유형은 어깨형태(shoulder type)를 보였다. 또한 일축압축시험에서의 이방율을 산정한 결과, $R_c=9.0$으로 나타나 매우 높은 이방성에 속한 반면, 삼축압축시험에서 이방율은 $1.29{\sim}1.98$ 정도의 낮은 이방성으로 나타났다. Ramamurthy(1985) 파괴규준식에 n 지수를 도입하여 일축압축시험결과를 분석한 결과 ${\beta}=0^{\circ}{\sim}30^{\circ}$에서는 n=1인 곡선과 ${\beta}=30^{\circ}{\sim}90^{\circ}$에서는 n=3인 곡선이 가장 적절한 값을 예측하는 것으로 나타났다. 또한 삼축압축시험결과를 Ramamurthy 파괴규준식을 적용하여 분석하기 위해 매개변수 산정에 관한 Ramamurthy 제안식에 일축압축강도에서의 이방율을 도입하여 제안식을 일부 수정하였다. 이를 이용하여 매개변수를 재산정하고 Ramamurthy 파괴규준식에 적용한 결과 전반적으로 실험치와 잘 일치되는 것으로 나타났다. 또한, Jaeger(1960), McLamore & Gray(1967) 및 Hoek & Brown(1980)의 파괴규준을 적용하여 이암의 파괴강도에 대한 이방성을 살펴보았다.