• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.181-187
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• 2012

방재분야에서 컴퓨터 시뮬레이션 방법을 이용한 많은 연구는 재산 피해를 줄이고 인명을 구할 수 있다. 불연속변형해석법(DDA)은 불연속성 암반의 거동을 해석하기 위한 새로운 컴퓨터 시뮬레이션 방법이다. 현실적으로 대부분의 암반사면은 3차원적 문제이기 때문에 2차원 변형해석은 적용하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 3차원 불연속변형해석법 관한 이론을 기술하였으며, 불연속성 암반에서의 컴퓨터 시뮬레이션 기법으로 새롭게 개발한 3차원 불연속변형해석법을 제안하고, 암반사면의 파괴 거동에 적용했다. 암반사면 현장에 적용하여 결과를 비교 검토함으로써, 암반사면의 변형과 파괴 메커니즘 해석에 있어서 개발한 3차원 불연속 변형 해석법의 적용성에 대한 검증을 하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2009년도 학술발표회 논문집
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• pp.153-159
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• 2009

불연속변형해석(DDA)은 유한요소법(FEM)과 개별요소법(DEM)의 장점을 모두 가지고 있는 해석법이다. 3차원 불연속변형해석의 안정성과 해석속도는 접촉찾기(Contact Detection) 알고리즘과 벌칙스프링(Penalty spring)을 이용한 접촉처리 알고리즘에 의해 크게 좌우되는데, 블록의 꼭지점(vertex) 간의 접촉이 발생할 경우, 적합한 접촉면을 결정하는 과정에서 많은 해석오류와 시간적 손실이 발생할 가능성이 있다. 본 연구에서는 블록의 꼭지점에 내접하는 구(inscribed sphere)를 삽입하여 가상의 접촉점과 접촉면을 생성하는 알고리즘을 연구하였다. 이로 인해 발생할 수 있는 해석의 오차의 크기를 확인하고, 간단한 불연속 변형해석의 해석 실례에 적용해 보았다.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.305-315
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• 2005

불연속 변형해석은 에너지 최소화원리를 이용하여 전체 행렬을 구성하는 유한요소법과 개별블록의 대변위를 모사할 수 있는 개별요소법의 장점을 모두 가지고 있는 해석법이다. 이 연구에서는 불연속 변형해석에서 해석결과에 문제점이 있는 접촉문제를 개선하는 시도로써 불연속 변형해석에서 정의하는 접촉 중 선-선 접촉을 해석하는 새로운 기법을 적용하였다. 이를 위해 접촉쌍의 개념을 이용하여 새로운 7 가지의 선-선 접촉의 상태를 정의하고 이에 따른 새로운 전단거동 결정 방법과 개폐수렴반복해석에서의 수렴조건, 접촉찾기 등의 세부알고리듬을 제시하였다. 또한 블록간의 접촉에 의해 작용하는 마찰력을 기존의 점하중 형태에서 선하중의 형태로 개선하는 식을 유도하여 새 알고리듬에 적용하였다.

• 터널과지하공간
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• 제9권2호
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• pp.149-157
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• 1999

불연속 변형 해석법(Discontinuous Deformation Analysis Method)은 1988년에 Shi에 의해 개발되었으며, 암반-구조물 상호작용 모델링에 매우 효율적인 해석법이다. 이 해석법에서 암반은 유한하고 변형가능한 블록으로 간주되며, 암반의 대변형 및 이동이 가능하다. 그 후, DDA 방법에 대한 여러가지 보완사례가 발표되었으나, 균열이 발달한 암반의 지표 또는 지중 굴착 모델링에 긴요한 지하수-암반블록 상호작용 모델링은 불가능하다. 본 논문에서는 암반 블록 사이의 수리 력학적 커플링을 고려하기 위한 새로운 방법이 제시된다. 또한, 이 방법이 보완된 새로운 DDA해석법의 적용 예가 제시된다. 본 연구결과 암반 균열 사이를 흐르는 지하수는 터널의 안정성에 나쁜 영향을 미친다는 사실이 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권1호
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• pp.25-32
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• 2000

본 논문에서는 기존의 불연속 변형 해석(DDA)방법에 대한 두 가지 방향의 새로운 개선 방법들이 제시되었다. 이 개선 방법들은 암반에 연속적인 하중 재하 또는 제하, 그리고 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 가이닝에 의한 보강으로 구성되었다. 이 방법들에 의하여 추가로 개선된 새로운 DDA프로그램에 대한 몇 가지 적용 예들이 제시되었다. 또한, 경부고속철도 공사의 일부인 운주 터널의 지하굴착에 대한 시뮬레이션을 통하여 굴착순서, 그리고 록볼트와 숏코리트에 의한 보강이 터널안정에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 부적절한굴착순서는 터널의 안정성에 악영향을 미치나, 록볼트와 숏크리트에 의한 보강은 터널을 안정화 시킨다는 사실을 밝혀내었다. 그 결과 두 가지 개선방법이 추가된 DDA프로그램은 지하구조물 설계에 있어서 유용한 해석방법으로 사용될 수 있다는 사실을 보여주었다. 특히 시공단계(굴착, 보강)를 보다 사실적으로 시뮬레이션 할 수 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.600-606
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• 2006

실제 지반은 경계가 없는 무한상태로 존재하기 때문에 지반구조물의 동적거동을 유한요소법을 이용하여 해석할 시 모델의 영역을 성립하는 것은 특별한 고려가 필요하다. 유한요소법에서의 동적해석은 파동의 전달을 포함하기 때문에 모델의 경계에서 인공적인 경계조건이 필요하다. 인공적인 경계 조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.227-237
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• 1993

본 연구는 vertical drain well 설치지반의 보다 더 실제적이고 합리적인 변형해석을 목적으로 drain well 타설로 인하여 발생하는 well 주변 점토층의 교란(smear)영향, well과 인접점토층의 강성차이에서 오는 접합면 변형의 불연속거동 표현이 가능한 유한요소해석 방법을 제시하고자 하는데 목적이 있다. 유한요소해석의 구성은 변형의 지배방정식으로서 Biot의 압밀이론을 근간으로 여기에 흙의 구성식과 접합요소이론을 결합하여 이루어진다. 본 논문에서 제시한 해석법의 정도는 Siriwardane과 Ghaboussi 등이 사용한 지반에 적용하여 검증한 바 있다. 여기에서는 이를 다시 모델지반과 실제지반에 대해서 유한요소해석법을 적용하여 강성이 다른 이질재료간 경계에서의 불연속변형의 영향에 따른 지반내 거동특성을 살펴보고 이것을 함께 고려한 해석법의 정도를 알아보고자 한 것이다. 그 결과는 침하에 있어서 매우 만족스럽다고 보아지지만 간극수압등에는 잘 일치하지 않는 점이 있어 앞으로의 더 많은 연구가 필요하다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.331-343
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• 2003

주입공법은 터널 등 지하구조물의 보강법으로 적용사례가 증가하고 있으나, 그 효과의 공학적 평가에 관한 연구는 매우 부족한 실정이며, 특히 절리를 포함한 불연속암반의 주입재에 의한 역학적 특성변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 형편이다. 따라서 본 연구에서는 주입에 의한 불연속암반의 변형특성을 규명하기 위하여 절리군의 경사, 절리군의 간격을 달리한 절리암반모형을 제작한 후, 이에 대한 주입전후에 대한 이축압축시험을 실시하여 변형특성을 조사하였다. 또한 시멘트현탁액 주입공법이 적용된 고속도로터널에 대한 3차원 유한차분해석을 실시하여, 이를 현장계측자료와 비교함으로써 해석의 타당성을 검토하였다. 주입후 절리 암반모형에 대한 이축압축시험결과, 절리암반의 하중-변형곡선은 주입전의 비선형에서 선형적으로 변하였으며, 변형계수도 증가하는 것으로 나타났다. 절리간격과 최소주응력이 커짐에 따라 주입전 변형계수에 대한 주입후 변형계수의 비가 지수함수적으로 감소하는 경향을 보였다. 주입전후의 이축압축시험결과로부터 주입전 암반의 변형계수와 주입후 암반의 변형계수의 관계를 지수함수로 표현한 경험식으로 제시하였다. 현지암반의 주입에의한 보강효과를 3차원 유한차분법을 이용하여 해석한 결과, 주입공법이 적용될 경우 터널의 천단과 측벽에서 발생되는 변위는 현저하게 감소하는 것으로 해석되었으며, 굴착이 진행됨에 따라 발생하는 변위의 양상이 현장 계측결과와 유사한 경향을 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.304-315
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• 2003

본 논문에서는 수리역학적 알고리즘을 활용한 DDA법을 이용하여 콘크리트 중력댐 기초에서 부양력과 침투에 의한 암반 불연속면의 영향에 대해 연구하였다. 본 논문은 콘크리트 중력댐의 기초에서 부양력과 침투를 예측하는 방법을 보여준다. 댐의 안정성에 미치는 불연속면의 방향, 간격, 위치 등에 대한 변수의 중요성을 연구하기 위하여 민감도 분석이 수행되었다. 본 연구결과 절리를 통한 지하수의 흐름과 좋지 않은 지질학적 조건은 콘크리트 중력댐의 기초에서 전형적인 선형 또는 이중선형 압력 분포의 가정에서 예측한 값을 넘어서는 특별한 부양력의 결과를 나타낸다. 일반적으로, 수리역학적 알고리즘을 활용하는 DDA 프로그램은 균열 암반에 건설되는 중력댐의 설계에 훌륭한 방법으로 이용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.15-28
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• 2020

본 연구는 개별요소법을 이용하여 삼차원 불연속절리망 시스템의 강도 및 변형계수를 추정하기 위해 제안된 기법을 소개하였다. DFN(discrete fracture network) 시스템에서 개별 절리는 유한 길이의 정사각 평면으로 취급하였다. 해석영역은 무결암과 유사한 거동을 하도록 설정된 가상절리와 실제 개별 절리의 조합으로 형성된 다면체로 이산화하였다. 제안된 기법의 적용성을 검토하기 위하여 확정적 및 추계론적 삼차원 DFN 시스템으로 이루어진 한 변이 10m인 정육면체 해석영역에 대하여 개별요소법에 의한 강도 및 변형계수를 추정하는 수치실험이 수행되었다. 또한, 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 DFN 시스템의 강도 및 변형 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 제안된 기법은 삼차원 DFN 시스템의 이방적 강도 및 변형 특성을 효과적으로 추정하는 것으로 평가되었다.