• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.225-236
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• 2000

웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.559-572
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• 2020

본 연구에서는 현지 암반의 진삼축 응력 조건과 온도 변화를 고려한 공벽 안정성 실험을 수행하고, 심부 지하의 응력 조건과 압력 조건에서 암석의 열역학적 거동을 관찰하였다. 중국 황색 사암과 국내 황등 화강암 시료를 이용하여 진삼축압축실험을 진행하였다. 역학 실험은 각각 9가지 구속압 조건에서 수행되었고 열역학 실험은 화강암 시료를 이용하여 6가지 구속압 조건에서 시료를 60℃~100℃로 가열하여 수행하였다. 역학 실험 결과 공벽 파괴가 발생하는 최대 주응력은 중간 주응력에 비례하는 것을 확인하였다. 열역학 실험에서는 온도 증가에 따라 공벽의 응력장에 열응력이 추가되어 공벽 파괴가 추가적으로 발생하는 것을 확인하였다. 실내 실험 결과를 분석하기 위해 모기쿨롱 파괴 기준식을 사용하여 분석하였다. 원통형 시료에 대한 전통적인 삼축압축시험 결과와 진삼축 조건 하의 공벽 파괴 실험 결과가 모두 진삼축 파괴 기준식인 모기쿨롱 파괴 기준식에 잘 부합됨을 확인하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
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• pp.155-159
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• 2009

화약류를 이용한 균열제어공법은 자원 및 석유개발, 토목 등 다양한 분야에서 적용되어 오고 있다. 암반을 대상으로 균열제어설계를 위해서는 다양한 암반의 물성과 가압방식의 변화에 따른 파괴과정을 이해할 필요가 있다. 본 연구에서는 반무한 암반 내 시추된 원형공벽에 임의의 입사파가 작용하여 주변에 균열이 전파하는 동적파괴현상을 수치해석적으로 모사하였다. 탄성정수는 국내의 암반분류에서 적용하는 물성치를 사용하였으며 하중가압속도는 1-100MPa/${\mu}s$의 범위까지 변화시키며 암반 내 균열전파양상을 살펴보았다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권4호
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• pp.37-42
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• 2003

화약발파에 의한 암반의 파괴는 폭약의 열화학적 반응에 의해 생성되는 에너지가 주위 암반으로 전달되면서 발생한다. 폭약의 반응은 매우 짧은 시간에 격렬하게 이루어지므로 실험적 관찰이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 암반을 대상으로 발파할 경우 암반의 불균질성, 이방성으로 인해 동일한 조건으로 실험을 하더라도 특성상 정량적 정성적으로 똑같은 상황을 반복적으로 재현하여 실험하는 것도 불가능하다. 따라서 폭약으로부터 발생하는 에너지와 암반으로의 전달과정은 암반 파괴의 에너지원으로서 매우 중요하면서도 명확히 파악되지 않은 부분이다. 본 논문에서는 수치해석적 방법으로 발파원과 암반의 거동을 모델링하여 발파원의 특성이 암반 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 주요 결과로는 발파원과 관련된 입력 자료로서 감쇠상수와 발파공벽에 가해지는 압력의 증가시간에 따라 암반의 동적거동이 상이하게 나타났으며, 동적 거동을 결정짓는 두 입력 변수의 상호관계를 유도할 수 있었다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 1999년도 제2회 학술발표회
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• pp.217-239
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• 1999

일반적으로 사면에 대한 조사방법은 지표지질조사를 실시하여 불연속면의 정보를 획득하는 것이 보편화 된 방법이나 제한된 영역의 정보만을 획득하게 되는 문제점을 가지게 된다. 일반적으로 절취사면에서 활동면 또는 활동가능면을 추정하는 방법으로 토모그래피, 전기비저항탐사, 탄성파 탐사와 같은 지구물리탐사 방법을 이용하나 최근에 사용된 카메라 장치를 이용하는 방법은 시추공벽의 화상을 촬영하여 직접 육안으로 확인 할 수 있는 방법으로 다른 방법들에 비해 보다 확실한 방법이라고 생각된다. 그러므로 본 논문은 고속도로 현장에서 붕괴가 발생된 사면의 활동면 위치를 파악하기 위해 총 4 개공의 시추를 실시하였고 BIPS(Borehole Image Processing System) 장비를 도입하여 활동면의 위치를 파악하였다. 그 결과, 철탑구간은 지표에서 20m 하부구간까지 암질이 매우 불량하고 점토층이 충전된 파쇄대층이 존재하고 철탑좌측구간은 이미 인장균열이 발생되었으며 점토층이 충전된 층리면 존재하고 층리면은 사면방향으로 경사져 붕괴가능성이 클 것으로 나타났다. BIPS 결과는 사면안정대책 방안에 수립하는 데 이용하여 억지말뚝으로 사면보강공을 선정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.389-410
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• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$를 사용하여 시멘트 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥의 발파과정에서 나타나는 폭발과 파괴현상을 모사하여 보았다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였다. 현장 발파실험에서는 철근콘크리트 기둥을 대상으로 초안폭약을 사용하여 발파하고 그 파괴거동을 고속카메라를 이용하여 관찰하였다. 모사과정에서는 철근의 규격과 입자요소의 크기에 따른 해석시간을 고려하여 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥을 대상으로 제안된 폭원모델링 기법을 적용하여 해석을 실시하였다. 해석결과 나타난 저항선의 이동속도는 $17\~24\;m/s$로서 실험치 $14\~18\; m/s$를 약간 상회하고 있으나 제안된 폭원모델링 기법을 사용한다면 암석이나 기타 재료들에 대한 발파과정에서 나타는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.111-123
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• 2010

강관합성 현장타설말뚝은 굴착시 공벽보호를 위해 사용되는 강관케이싱을 구조재로 보고 내부에 콘크리트를 채운 합성말뚝으로서 외부 강관이 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝의 강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 현장 적용성을 분석하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 시험결과 강관 선단부 즉, 강관합성-콘크리트 경계면이 구조적으로 취약하며 휨에 대한 저항력이 작기 때문에 내부 철근망을 설치하여 이 부분을 보강할 필요가 있었다. 또한 강관합성-콘크리트 경계면이 휨모멘트의 영향을 받지 않는 충분히 갚은 깊이에 위치하고 주변지반의 구속효과가 발휘되는 경우에는 강관합성 현장타설말뚝의 하부 콘크리트 재료에 대한 허용강도가 증가하므로 강관합성 현장타설말뚝의 설계하중을 증가시켜 경제적인 설계가 기능해질 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제17권4호
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• pp.525-534
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• 2007

선단 확장식 소일네일링 공법의 특징은 천공홀보다 큰 직경의 특수 비트로 공저 30cm 정도를 확장하고, 천공직경보다 큰 쐐기형 몸체를 접어서 공저에 삽입한 다음, 쐐기형 몸체를 펼쳐 공벽에 밀착되도록 한 후 그 주위를 그라우팅하고 지반에 정착시키는 공법이다. 본 연구에서는 개발된 공법의 효과를 입증하기 위해 길이 1,300mm, 폭 1,000mm, 높이 1,100mm의 토조에 모형지반을 조성한 후 인발 및 하중재하실험을 실시하였고, 동일한 실험조건으로 일반 소일네일링과 비교하였다. 선단 확장식 네일링이 일반 네일링 공법에 비하여 인발력은 23% 정도 증가하였으며, 벽체의 수평변위는 $1.2{\sim}9.1%$ 정도 감소하였다. 또한 네일에 작용하는 축력은 선단 확장식은 7tonf, 일반 네일은 5tonf이후에서 크게 증가하였으며, 축인장 변형율 분석결과 예상 파괴선이 변체로부터 먼거리에 선단 확장식이 위치하고 있음을 확인하였다. 이들 결과로부터 선단 확장식 네일링이 일반적인 소일네일링 공법에 비하여 보강효과 면에서 우수한 공법임을 입증하였다.