• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.269-283
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• 2005

기존의 전단강도 모델에서 거칠기와 전단강도를 실제보다 과소평가 하고 있는 문제의 원인을 파악하기 위하여 먼저 거칠기의 발현 특성, 거칠기 계수의 특성, 거칠기 계수에 미치는 측정 간격과 만곡 (waviness)의 효과 등을 검토하였다. 그 결과, 이러한 문제에는 거칠기의 발현특성의 고려 부족, 거칠기 계수의 오용, 거칠기의 측정 과정에서의 엘리어싱 (aliasing)이 중요한 역할을 하는 것으로 확인하였다. 확인된 결과를 토대로 문제점을 개선하기 위한 실질적인 방법을 제안하였다. 거칠기 측정 방법에서는 카메라 방식의 3D 스캐너를 사용하는 것이 기존의 방법보다 유효한 것으로 확인하였다. 측정간격은 엘리어싱을 막기 위하여 전단강도에 영향을 주는 작은 돌출부의 1/4 이하가 되어야 한다. 거칠기 정량화 면에서는 거칠기 계수를 돌출부의 규모별로 2개의 성분으로 구분하여 전단 모델에 적용하여야 하는 것으로 분석되었다. 이를 위하여 돌출부의 소성파괴 개념에 근거하여 거칠기를 만곡과 요철로 구분할 수 있는 구분 기준을 제시하였으며, 새로운 전단강도 모델을 제안하기 위한 토대를 마련하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권1호
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• pp.89-96
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• 2014

절리면의 전단강도를 결정하는 중요한 인자로 알려진 암반 절리면의 거칠기는 여러 가지 방법에 의해 연구되어 왔다. 하지만, 거칠기를 구성하는 요소인 1차 거칠기와 2차 거칠기를 분리하여 거칠기를 평가하려는 시도는 매우 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 인장절리 시험편을 이용하여 직접전단시험을 통해 2차 거칠기 요소를 파괴하고 이를 거칠기 파라미터를 이용하여 정량화 하였다. 거칠기 파라미터는 수직응력과 측정 간격이 증가할수록 감소하였으나, 1.5 MPa 이상의 수직응력에서는 일정한 경향을 나타내지 않았다. 또한 전단 반대방향의 거칠기 면적 감소율은 거칠기 파라미터가 증가할수록 감소하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.494-507
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• 2011

암석의 절리면 거칠기 평가에 있어서 최적의 거칠기 파라미터를 선택하는 것은 중요한 문제이다. 선행연구에서 절리면 거칠기의 평가는 여러 가지 통계적 방법에 의해 2차원적으로 이루어져왔다. 본 연구에서는 Barton과 Choubey(1977)가 제안한 표준 프로파일(JRC)을 3차원 표면으로 확장하고, 표면평균기울기를 적용하여 절리면 거칠기를 정량화 하였다. 그리고 $Z_2$, Ai파라미터와 비교하여 표면평균기울기를 이용한 거칠기 정량화의 타당성을 검증하였으며, 복제시료를 이용한 절리면 전단시험을 통하여 전단강도와 표면평균기울기의 관계를 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.85-97
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• 2001

Tse와 Cruden(1979)에 의해 암석 절리면 거칠기 정량화에 대한 연구가 시작된 이후 통계적인 정량화방법, 프랙탈 차원을 이용하는 방법 그리고 스펙트럼 분석을 이용하는 방법이 제안되었다. 이러한 통계적 정량화방법은 치수의존적이라는 단점이 있으며, 프랙탈 차원을 이용하는 방법은 크로스오버 차원이라는 문제점이 있는 것으로 평가되고 있다. 이 문제점들을 보완하는 방법으로 스펙트럼 분석법이 제시되어 많은 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 Barton과 Choubey(1977)가 제안한 10개의 절리면 프로파일을 수치화하고 통계적 분석, 프랙탈 차원 분석 그리고 스펙트럼 분석을 실시하여 이들 문제점을 살펴보고 스펙트럼 분석법이 위상이 변조된 프로파일에 대하여 문제가 있음을 확인하였다. 이들 문제점을 해결하기 위하여 측정간격과 프로파일의 기울기를 의미하는 통계적 파라미터의 관계를 선형으로 회귀분석하였다. 이렇게 구한 10개의 1차식의 기울기와 절편은 JRC와 매우 상관성이 높게 나타났다. 이 기울기와 절편을 거칠기 정량화의 변수로 사용함으로서 통계적 분석법에서의 치수의존적인 문제와 스펙트럼 분석에서의 위상변조의 문제를 해결하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.183-196
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• 2006

카메라 방식의 3D 스캐너로부터 구한 암석 절리면의 거칠기를 만곡과 요철의 거칠기 성분으로 구분하였다. 거칠기의 구분 기준은 이전의 연구에서 도출된 것을 적용하였으며, 구분 방법으로는 디지털 필티링 기법을 사용하였다. 원래의 프로파일과 구분한 프로파일을 사용하여 금속 주형을 제작하였으며, 정밀한 가공을 위하여 WEDM(Wire-cut Electric Discharge Machining)을 사용하였다. 고강도 석고를 사용하여 시편을 복제하였고, 절리면 전단시험을 실시하였다. 낮은 연직응력 범위와 높은 연직응력 범위에서 전단시험을 실시하고, 거칠기의 규모와 연직응력에 따른 발현 특성을 분석하였다. 절리면 전단강도 예측을 위한 새로운 상관식을 제안하였으며, 이 상관식은 거칠기의 발현 특성과 거칠기 계수의 특성을 모두 효과적으로 고려할 수 있었다. 그러므로 거칠기의 구분에 의한 정량화가 절리면 전단강도 예측을 위한 효과적인 방법이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.106-119
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• 2012

암석 절리면의 거칠기는 대부분 2차원 프로파일의 기하학적 특징에 초점을 맞추어 기술되어 왔다. 그러나 거칠기를 합리적으로 평가하기 위해서는 수직 및 전단하중하에서 실제 접촉 상태에 놓여 발현되는 유효 거칠기 특성을 적절히 반영할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 편마암 인장 절리의 복제 시험편에 직접전단시험을 수행하고 전단 방향에 따른 강도 및 거칠기 특성을 고찰하였다. 이 과정에서 절리면의 3차원 형상을 삼각형 요소의 집합으로 재구성하고, 각 요소의 거칠기를 전단 방향에 따른 활성, 비활성 미세거�s각을 이용하여 정의하였다. 수치적 알고리즘을 이용하여 최대전단강도 발현 시 접촉면의 위치와 면적을 예측한 결과, 접촉면의 분포는 미세 거�s각의 분포와 밀접한 관계를 보였으며, 활성거�s각을 갖는 요소만이 전단 거동에 주도적인 역할을 수행하였다. 따라서 활성거�s각의 분포 특성을 모사할 수 있는 확률밀도함수를 제시하고, 이 과정에서 얻어지는 활성거칠 기계수 $C_r$을 암석 절리면의 새로운 거칠기 정량화 계수로 제안하였다. 각 시험편에 대한 전단방향에 따른 $C_r$과 실험 결과를 비교한 결과, $C_r$이 절리면의 거칠기를 정량화하고 전단 강도를 예측하는 데 있어 매우 유용한 파라미터임을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.516-523
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• 2016

절리면의 거칠기는 암반의 역학적, 수리적 거동에 중요한 영향을 미치는 요인이다. 따라서 이를 해석하기 위한 여러 가지 구성 모델 및 거칠기 정량화 연구가 실험적, 경험적으로 수행되어 왔다. 최근 3D 프린팅 기술의 발전은 특정 거칠기를 갖는 절리면을 생성하는 데 활용될 수 있으며 본 논문에서는 이에 적합한 절리면 생성기법을 소개하고 정량적 평가를 수행하였다. 프랙탈 이론에 따른 랜덤중점변위법을 적용하였으며 생성된 절리면의 거칠기 평가는 $Z_2$의 분포를 계산하여 수행하였다. 그 결과 입력변수 제어를 통하여 목표로 한 거칠기를 구현할 수 있었으며 더 나아가 특정 거칠기 이방성비를 갖는 절리면을 생성할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.229-238
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• 2002

본 연구에서는 절리면 거칠기를 정량적으로 산출하기 위하여 표면 거칠기 계수, Rs를 이용한 측정방법을 제안하고, 이를 바탕으로 절리면 거칠기가 절리면 전단강도에 미치는 영향을 제시하였다. 제시된 Rs를 이용하여 새로운 절리면 전단강도 모델을 제안하였다. 연구 결과, 표면 거칠기 계수인 Rs는 암반의 절리면 거칠기를 정량적으로 표현할 수 있는 유용한 방법이 될 수 있음을 알 수 있었다. Rs에 의한 암코아 규모의 절리면 거칠기 측정에는 최대 측정간격으로 2mm, 최소 측정 길이로 5cm가 적당하나, 이를 대규모의 현장 절리면에 확대 적용하기 위해서는 변동규모(scale of fluctuation), $\delta_u$를 도입하여야 한다. 절리면 거칠기가 작은 경우, 전단강도는 절리면에서의 미끄러짐으로 유발되었으나, 거친 절리면에서의 전단강도는 거칠기의 일부분이 파괴됨으로 인하여 발생됨을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.210-219
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• 2015

본 연구에서는 설문조사 기법인 델파이 방법을 이용하여 RMR 분류법과 Q 분류법에 정성적인 지표로 제시되어 있는 불연속면의 거칠기 평가분류를 정량화하였다. 패널을 선정하고 웹상에 설문조사 사이트를 개설하여 불연속면의 거칠기에 대한 설문조사를 실시하였다. 총 3회의 걸쳐 설문조사를 수행하였으며, 설문조사에는 표준 프로파일과 몬테카를로 시뮬레이션 기법이 적용되어 표준 프로파일과 동일한 미소 평균거?각(Ai)을 갖는 프로파일을 이용하였다. 각 설문이 종료된 후에는 전체의 설문 결과를 배포하여 다음 설문 시에 전체의 의견과 자신의 의견을 비교하여 의사결정을 할 수 있도록 하였다. 설문 결과에 대하여 합의도와 수렴도를 나타내었으며, 설문조사가 회를 거듭할수록 합의도와 수렴도가 높아지는 경향을 보였다. 이에 3차 설문조사 결과를 일정한 합의의 수준에 도달하였다고 판단하고, 이를 이용하여 각 암반분류법의 거칠기 평가기준을 구분하고 분류의 범위를 정량화하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.196-204
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• 2012

거칠기에 대한 정량화는 암석 절리의 강도 및 변형, 수리특성 등을 연구함에 있어서 매우 중요하다. 이 연구는 절리 거칠기를 모사하고 거칠기의 속성을 고찰하였다. 프랙털 파라미터와 프로파일 특성치를 입력변수로 설정하여 랜덤중점변위법에 기반한 이차원적 정상성 브라운 프로파일이 생성되었다. 또한, 랜덤중점변위법을 사용하여 삼차원적 거칠기 면을 모사하는 절차가 제시되었다. 이 연구의 거칠기 모사기법은 절리 거칠기와 관련된 해석적 연구를 수행하기 위한 요소 기술로 활용될 수 있다. 자기유사 거칠기 프로파일에 대하여 통계적 거칠기 파라미터를 적용한 결과 미소 거칠기의 기울기와 관련된 $Z_2$, $SL_{ave}$, $SD_{SL}$ 등의 통계적 파라미터는 상관구조, 진폭 등의 거칠기 속성을 고려할 수 있으나 측점간격의 변화에 영향을 받는 것으로 나타났다.