• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.117-128
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• 2000

불연속 암반의 역학적, 수리적 거동을 현실적으로 해석하기 위한 가장 중요한 요소 중의 하나는 실제 현상을 정확히 모사할 수 있으면서도, 사용하기 쉬운 절리 모델의 개발에 있다. 본 연구에서는 거친 단일 암석 절리의 역학적 거동을 모사하기 위해 기존의 거칢각 손상을 고려한 절리 거동의 탄소성 구성모델을 각각 1차 거칠기와 2차 거칠기의 개념을 사용하여 확장하였다. 제안된 모델을 개별체 유한요소법을 이용하여 수치해석 프로그램을 작성하였다. 거칠기 특성과 손상상수를 달리하여 실시한 변수 해석을 실시한 결과, 제안된 모델은 다양한 형상의 거친 절리의 전단 및 팽창을 수치적으로 잘 근사할 수 있었다. 실험실에서 실시된 단일 절리의 일방향 및 주기전단시험 결과와 수치해석 결과를 비교하였으며, 이를 통해 제안된 모델의 타당성을 검증하였다. 제안된 역학 모델에 충전물 생성계수와 역학 간극과 수리 간극의 관계를 고려한 수리 거동 모델을 도입하였으며, 단일 절리의 전단-수리 시험 결과와의 비교 해석을 실시하였다. 전단에 따른 절리면 사이의 투수계수 중가는 충전물 생성 및 간극 분포의 일정화 경향으로 인해 일정 전단 변위 이후에는 일정해지는 특성을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.366-377
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• 2000

불연속 암반의 역학적, 수리적 거동을 현실적으로 해석하기 위한 가장 중요한 요소 중의 하나는 실제 현상을 정확히 모사할 수 있으면서도, 사용하기 쉬운 절리 모델의 개발에 있다. 본 연구에서는 거친 단일 암석 절리의 역학적 거동을 모사하기 위해 기존의 거？각 손상을 고려한 절리 거동의 탄소성 구성모델을 각각 1차 거칠기와 2차 거칠기의 개념을 사용하여 확장하였다. 제안된 모델을 개별체 유한요소법을 이용허여 수치해석 프로그램을 작성하였다. 거칠기 특성과 손상상수를 달리하여 실시한 변수 해석을 실시한 결과, 제안된 모델은 다양한 형상의 거친 절리의 전단 및 팽창을 수치적으로 잘 근사할 수 있었다. 실험실에서 실시된 단일 절리의 일방향 및 주기전단시험 결과와 수치해석 결과를 비교하였으며, 이를 통해 제안된 모델의 타당성을 검증하였다. 제안된 역학 모델에 충전물 생성계수와 역학 간극과 수리 간극의 관계를 고려한 수리 거동 모델을 도입하였으며, 단일 절리의 전단-수리 시험 결과와의 비교 해석을 실시하였다. 전단에 따른 절리면 사이의 투수계수 증가는 충전물 생성 및 간극 분포의 일정화 경향으로 인해 일정 전단 변위 이후에는 일정해지는 특성을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.279-288
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• 2001

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 발달된 절리를 개별적으로 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 더욱이 2조 이상의 주절리군을 갖는 절리암반의 경우, 개별 블록의 거동을 모델링하는 것은 불가능하다. 따라서, 불연속편을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 터널의 경우에는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 2조의 절리군을 고려할 수 있는 편재절리모델을 이용하여 절리암반터널의 거동이 평가되었고, 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법이 제시되었다. 이를 위해, 강도감소기법이 사용되었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.119-128
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• 2005

절리 암반의 역학적 물성 및 거동 평가가 터널 및 지하구조물의 설계에 매우 중요하다 할지라도, 그것은 항상 매우 어려운 문제로 간주되어 왔다. 암반 거동을 모사하는데 있어서 어려움중의 하나는 적절한 구성 모델을 선정하는 것이다. 이러한 한계점은 PFC와 같이 사용자로 하여금 암반의 구성 모델을 요구하지 않는 개별요소 프로그램의 개발과 함께 극복되어질 것이다. 본 연구에서는 도로터널 현장의 30\;m\;\times\;30\;m\;\times\;30\;m 절리 암반블록을 대상으로, 시추 및 지표 지질조사를 통해 얻어진 절리의 기하학적 형태자료를 근거로 개별균열망이 작성되었다. 개별균열망 모델의 절리 형상을 근거로 절리가 없는 상태에서 점차적으로 절리군을 추가해가면서 2차원 PFC모델이 만들어졌다. 또한 각각의 PFC모델에 대한 수치모사를 통하여 각 모델의 응력-변형율 곡선이 얻어졌다. 응력-변형율 곡선으로부터 절리 암반의 역학적 물성이 결정되었다. 절리의 존재는 암반의 역학적 물성에 상당한 영향을 미쳤으며, 더욱 중요한 것은 PFC모델의 역학적 거동은 기존의 수치모델에서 요구되는 구성 모델에 의하여 결정되지 않는다는 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.217-228
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• 1999

본 논문에서는 절리암반에서 발생하는 지하수 유동과 굴착된 지하공동으로의 지하수 유입량을 해석하는 대표체적법, 비대표체적법 및 절리망 해석법을 소개하고 절리의 수와 공동의 직경을 변화시키면서 각 해석법의 특징과 결과를 비교하였다. 선처리 과정으로서 다수의 절리가 서로 교차하는 절리암반의 등가 수리전도계수를 산정하는 이론과 계산 과정(일명, 순차적 해석)이 소개되었다. 유한요소망과 절리도 및 순차적 해석을 이용하여 445개 요소 각각의 등가 수리전도계수를 계산하였으며 절리암반의 비균질 수리전도성과 대표물성 결정에 관해 논의하였다. 대표체적법에서는 대표물성을 통해 절리암반의 균질화가 이루어졌으며 따라서 절리밀도, 공동의 직경 및 수리전도대비의 증가에 따른 지하수 유입량의 증가도 규칙적이며 일관성 있는 경향을 보였다. 비대표체적법에서는 암반의 비균질성이 요소 단위로 해석에 반영됨으로써 유입량의 변화 양상은 불규칙하였으나 특성 치수가 증가함에 따라 대표체적법의 결과에 접근하는 경향을 보였다. 절리망 해석은 절리밀도, 공동크기 및 절리망과 공동의 교차 여부 등에 가장 민감하게 반응하였으나 해석결과의 신뢰도가 개별 절리에 관한 자료에 너무 의존하게 되는 단점이 있다. 제한된 범위에서 수집될 수밖에 없는 현장 절리자료의 불확실성을 감안할 때 대표체적법과 비대표체적법이 실질적으로 더 합리적인 해석방법으로 인식되었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.118-131
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• 2001

우리 나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지 할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두 가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권1호
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• pp.68-75
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• 2015

암반에는 단층 절리 층리 균열 편리 벽개 등 불연속면이 포함되어 있다. 따라서, 불연속면을 포함한 암반의 역학적 거동은 연속체와는 다르게 불연속면의 역학적 거동에 좌우된다. 본 연구에서는 불연속면을 고려한 암반의 안정변형해석기법을 제안하고, 암반 붕괴재난현장에 적용했다. 암반 불연속면을 고려하여 평사투영법에 의한 안정해석과 개별절리요소를 포함한 유한요소법에 의한 변형해석 프로그램을 개발하여, 실제 암반 붕괴 재난현장 지역에서의 해석결과와 비교 및 검토를 하였다. 암반 현장에 적용하여 결과를 비교 검토함으로써, 암반의 파괴 거동 해석에 있어서 개발한 불연속면을 고려한 암반의 안정변형해석법의 적용성에 대한 검증을 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.109-119
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• 2001

우리나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수, 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36 m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.505-513
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• 2014

본 논문은 암반지층에서 다양한 암반종류 및 절리조건들을 고려하면서 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 절리의 영향을 조사한 것이다. 이를 위해 본 연구는 먼저 기존 선행연구에 대해서 살펴보고 그 다음으로 기존 선행연구의 한계를 극복하기 위하여 개별요소법에 근거한 수치해석적 매개변수해석을 수행하였다. 수치해석은 매개변수로서 암반종류 및 절리조건(절리면의 전단강도, 절리경사각 및 절리군의 수)을 고려하였으며, 지반과 굴착벽체의 상호작용하에 발생된 토압의 크기 및 분포특성이 조사되었다. 이와 더불어, 암반지층에서 발생된 토압과 토사지반에서의 경험토압인 Peck토압이 서로 비교되었다. 비교결과 절리가 형성된 암반지층에서 발생된 토압은 암반의 종류 및 절리조건에 따라서 크게 영향을 받았으며 토사지반에 대한 Peck의 경험토압과 서로 다른 결과를 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.234-248
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• 1998

거친 절리면의 수직팽창 특성이 전단거동에 미치는 영향을 고려할 수 있는 새로운 전단거동 구성법책을 탄소성이론에 근거하여 제시하였다. 공식화 과정에서는 항복함수 및 소성포텐셜 함수로 Barton의 경험적 강도식들이 이용되었다. 전단강도의 경화 및 연화현상을 반영시키기 이해 mobilized JRC 개념이 적용되었다. 최대전단강도 이전과 이후의 JRC 변화는 절리면 전단방향 소성일의 함수로 표현할 수 있다고 가정하였다. 제안된 구성모델을 개별체 절리 유한요소에 적용하여 실행시켰다. 경계조건을 달리한 수치 직접전단시험을 통하여 제안된 모델을 검증하였다. 해석결과는 여러 문헌에 보고된 실험결과들과 잘 일치하였다. 또한 제안된 모델은 거친 절리면의 전단시험에서 특징적으로 나타나는 현상들을 잘 모사할 수 있음을 보였다.