• 지질공학
• /
• 제32권4호
• /
• pp.643-659
• /
• 2022

최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되고 있다. 지중 유체 주입은 공극압 및 지중응력 교란과 지층의 역학적 불안정성을 야기할 수 있어, 유체 주입에 대한 다공탄성 수치 모형 구축이 요구된다. 본 연구에서는 순차적인 COMSOL-PyLith-COMSOL 유체 주입-유발지진 다공탄성 수치 모사를 수행한다. 유한요소 상용 소프트웨어인 COMSOL을 이용해 단층에 가해지는 쿨롱 파괴 응력(CFS) 변화를 시간에 따라 추적하였고, CFS 변화량이 임계값(예, 0.1 MPa)을 초과할 경우, 모형의 정보(기하구조, 물성 등)를 유한요소 오픈소스 코드인 PyLith로 이동시키는 알고리즘을 구축했다. PyLith는 단층의 미끄러짐을 모사하고, 미끌림에 의한 변위장을 획득한다. 이후 변위장을 COMSOL로 이동시켜 지진에 의한 응력 및 표면 변위를 계산한다. 수치 모사 결과, 주입 기간 중엔 주입정 근거리에서 큰 변화(공극압, CFS 변화 등)를 보였고, 주입 종류 후에는 잔류 응력이 원거리 영역으로 확산하는 양상이 나타났다. 이는 주입 종료 후 지속적인 모니터링의 필요성을 제안한다. 또한, 단층과 주입층 물성(예, 투수계수, Biot-Willis 계수)에 따른 CFS 변화량 비교는 주입정 위치 선정 시 주입층 및 주변 지층에 대한 물성 파악이 중요함을 의미한다. 단층 미끄러짐 양에 따른 표면 변위 및 이암층에 가해지는 편차응력은 다양한 단층 미끌림 시나리오 설정의 필요성을 지시한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.761-768
• /
• 2012

이 연구는 강섬유 혼입률에 따른 피복두께와 GFRP 보강근의 부착특성을 부착응력-미끌림 관계를 통하여 평가하였다. 실험변수로는 강섬유 혼입률을 0%, 1%, 2%로 하였고 피복두께는 보강근 직경($d_b$)의 $1.5d_b$와 $5.4d_b$로 하였다. GFRP 보강근의 직경은 D13과 D16 두 가지를 사용하였으며, 비교실험을 위하여 이형철근을 사용하였다. 실험 결과 피복두께에 따 상이한 파괴형태를 취했으며, 작은 피복두께를 갖는 $1.5d_b$의 경우 쪼갬파괴 형태를 취했고 충분한 피복두께인 $5.4d_b$를 갖는 경우 뽑힘파괴 형태를 취했다. 이에 강섬유 혼입률을 증가시켰음에도 파괴형태에는 영향이 없었다. 그러나 강섬유 혼입률의 증가에 따라 최대부착응력 도달 후 급작스런 부착응력 감소폭이 감소하였다. 또한, 작은 피복두께를 갖는 경우 최대부착응력에 도달 전에 파괴되면서 강섬유 혼입률에 따른 부착응력의 차이가 거의 없었지만, 충분한 피복두께를 갖는 경우에는 최대부착응력에 도달 하면서 강섬유 혼입률 증가에 따라 부착응력이 증가하였다. 이는 강섬유의 가교작용으로 인해 콘크리트 내부의 미소균열 및 쪼개짐 균열의 성장을 억제하였기 때문으로 판단되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.251-260
• /
• 2001

반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 연성능력을 예측하기 위하여 철근콘크리트 보의 부재 축방향 변형률 ミx값의 예측이 필요하다. 가력이력이 다른 9개의 철근콘크리트 보의 실험에 의하면 축방향 변형률 $\varepsilon$$_{x}$는 부재 회전각과 하중이력에 의하여 큰 영향을 받는다 이 논문에서는 하중이력의 영향을 평가할 수 있는 $\varepsilon$$_{x}$의 모델 및 평가식이 제안되었다. 연구에서는 단면 해석법을 통하여 하중이력에 따른 $\varepsilon$$_{x}$의 변화를 고찰한 후, 단면해석과 실험결과를 근거로 하여 $\varepsilon$$_{x}$의 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 부재 축방향 변형률을 다음의 4가지 경로로 구분하였다. 경로 1 : 휨항복 이전 또는 제하(除荷)시 $\varepsilon$$_{x}$의 기울기의 증감(增減)률은 동일하다. 경로 2 : 휨항복 이후 $\varepsilon$$_{x}$는 급격히 증가한다. 경로 3 : 사인장 균열의 폭이 닫혀지는 미끌림 구간으로 $\varepsilon$$_{x}$는 변화하지 않는다. 경로 4 : 동일한 부재 회전각 R$_{m}$ 에서 반복하중을 받을 경우 $\varepsilon$$_{x}$는 반복하중의 수에 반비례하여 증가한다. 부재 축방향 변형률을 예측하기 위하여 제안된 식은 하중이력이 다른 9개 철근콘크리트 보의 실제 $\varepsilon$$_{x}$값을 최대 15% 차이에서 추적하였고, 하중이력의 차이에 의한 $\varepsilon$$_{x}$값의 변화를 평가하였다.

• 지질공학
• /
• 제31권2호
• /
• pp.187-197
• /
• 2021

산사태 연구에서 풍화대 안에 분포하는 점토광물의 함유량은 매우 중요한 요소이다. 산사태 발생과 관련된 지하 구조를 파악하고 미끌림 면을 확인하기 위해 일반적으로 지구물리탐사를 수행하는데 특히 전기비저항 단면이 많이 사용된다. 이 연구에서는 풍화대에 분포하는 카올리나이트와 몬모릴로나이트와 같은 점토광물에 의한 전기전도도의 증가효과(전기비저항의 감소효과)를 해석하기 위해 병렬모델 아치의 방정식을 이용하였다. 점토의 전기전도도는 광물의 종류 및 그 비표면적과 양이온 교환능력에 따라 달라진다. 간극수의 전기비저항이 증가함에 따라 매질의 전체 비저항과 지층인자는 작아지는데 카올리나이트에 비해 몬모릴로나이트가 훨씬 작게 나타난다. 또한 공극률이 커지고, 고결인자가 작아질수록 지층인자가 감소하는 것으로 나타난다. 점토광물에 대한 병렬모델 아치의 방정식을 현장자료에 적용하기 위해 2014년 땅밀림 산사태가 일어난 충남 태안 신진도리에서 수집되어 처리·해석된 전기비저항자료를 사용하였다. 기존의 실험식에서 카올리나이트의 함유량에 따라 결정되는 계수들을 활용하여 풍화대의 전기비저항 값들을 계산하고 이들을 전기비저항 수치모델링에 포함시켰다. 점토 함유량을 변화시켜 만든 여러 개의 이론자료들 중에서 현장자료와 가장 근접하는 모델자료를 선택하여 이에 입력된 점토 함유량 10%를 이 지역의 풍화대에 대한 점토 함유량으로 추정하였다. 땅밀림 연구에서 처음 시도된 전기비저항 자료를 이용한 점토 함유량의 추정기법은 차후 점토 함유량 외에 전기비저항에 영향을 미치는 다른 인자(공극률, 포화도, 간극수의 전기비저항)들에 대한 자료를 확보하고 이들을 수치모델링에 먼저 포함시켜 수행할 때 더욱 그 신뢰성은 더욱 높아질 것으로 기대된다.

• 암석학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.157-169
• /
• 2019

경상남도 하동군 화개면 지리산 불일폭포에 분포하는 선캄브리아시대 고원생대의 화강암질편마암 노두에서 관찰되는 중생대 백악기 이후에 형성된 것으로 추정되는 슈도타킬라이트를 대상으로 야외 산상과 구조지질학적 특성, 암석기재, 전자현미경 관찰, 지화학적 분석 등을 수행하였다. 연구지역 노두에서 동일한 전단영역에 발달한 취성변형작용의 산물인 단층암은 슈도타킬라이트와 엽리상 파쇄암으로 분류된다. 이들 중에서 단층작용에 수반된 암회색 슈도타킬라이트들의 산출형태는 수 mm~수 cm 단위의 두께로 단층면을 따라 발달한 '단층세맥형'과 단층세맥형의 슈도타킬라이트로부터 그 용융물이 주변암에 주입되어 형성된 '주입세맥형'으로 구분된다. 이들 슈도타킬라이트의 암석 슬랩과 박편에서는 유리질 내지 탈유리화된 기질부에 석영, 알칼리장석, 사장석, 흑운모 등 잔류광물들의 쇄설성 조직, 만입경계가 발달한 반정, 반응연, 산화물의 물방울 모양구조, 행인상구조, 빠른 냉각으로 형성된 유리, 유동구조 등이 관찰된다. 또한, 슈도타킬라이트의 주성분 및 광물의 조성은 일반적인 염기성 암맥과 달리 모암인 화강암질편마암의 조성과 거의 동일하게 나타난다. 이상의 관찰과 분석은 아주 천처에서 고속 미끌림의 지진성 단층운동으로 발생한 마찰열로부터 모암의 마모와 선별적인 용융의 결과로 생성된 슈도타킬라이트임을 지시한다. 본 연구에서 완전히 규명하지 못한 슈도타킬라이트의 명확한 생성연대, 생성 온도와 깊이, 운동학적 특성과 관련한 단층의 변위와 길이, 단층 미끌림 속도 등에 관해서는 후속연구로부터 밝힐 예정이다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.513-521
• /
• 2009

최근 들어 외부 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 외적 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증 가량이 결정된다. 또한 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 외 부 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하기 위하여 강선량, 긴장력 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 외부 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험 결과에 의하면 균열발생 이전의 외부 강선 PSC 부재는 부착 강선 PSC부재와 거동 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 그러나 균열이 발생한 이후의 거동에서는 철근의 항복하중, 극한하중, 강선 응력 등이 외부 강선 부재에서의 값이 부착 강선 부재에 비해서 작게 나타나고 있다. 하중-강 선 변형률 관계에서 보면, 외부 강선 부재들의 경우, 하중 증가에 따른 외부 강선 변형률의 증가량은 초기 긴장력의 크 기 순서와 거의 반대의 순서로 외부 강선의 변형률이 증가한 것으로 나타났으나, 다만 초기 긴장력이 크다할지라도 강 선의 유효응력이 작은 경우의 강선 변형률은 강선의 유효응력이 큰 부재들보다는 다소 작게 증가하고 있는 것으로 나 타났다. 외부 강선 부재의 콘크리트에 발생된 압축 변형률의 크기는 외부 강선의 유효응력 크기 순서와 일치하는 것으 로 나타나, 콘크리트의 압축변형률은 외부 강선의 유효응력에 비례함을 알 수 있다. 실험 결과와 기존의 설계식과 비교 해본 결과, ACI-318에 의한 결과는 긴장력 혹은 유효응력이 차이를 전혀 반영하지 못하고 있고 특히, 그 결과가 실험 결과보다 상당히 작게 나타나, 지나치게 보수적인 것으로 판단된다. 한편 AASHTO 1994는 ACI-318과는 다르게 강선량, 초 기 힘 및 유효응력 등의 변화에 적절하게 영향을 받고 있는 것으로 나타났지만 내부 비부착 강선의 실험 결과를 이용 하여 작성된 이유로 외부 강선 실험 결과보다 지나치게 큰 결과를 유발하고 있는 것으로 평가된다. 이러한 이유로 외 부 강선의 극한응력을 정확하게 예측할 수 있는 새로운 규정이 필요하다.