• 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.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.573-586
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• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.66-81
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• 2021

본 연구는 삼차원 절리텐서 파라미터와 DFN(discrete fracture network) 블록의 변형특성 간의 상관성 분석을 수행하여 절리텐서의 방향성분 및 일차불변량이 절리성 암반의 변형계수 및 전단탄성계수에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적 방향성을 갖는 1~2개의 절리군을 사용하여 절리의 빈도 및 길이분포의 변화에 따라 생성한 총 224개의 DFN 블록에 대하여 절리텐서 파라미터가 산정되었다. 또한, 정육면체 DFN 블록에 대하여 개별요소법을 활용하여 서로 직교하는 세 방향으로 변형특성이 추정되었다. 절리텐서의 일차불변량이 증가할수록 변형계수 및 전단탄성계수는 대체로 저감되는 양상을 나타내지만, 감소폭이 줄어들어 일차불변량이 특정 기준값을 상회하면 변형계수 및 전단탄성계수는 거의 일정한 값을 유지하였다. 삼차원 DFN 블록에 대한 지향적 변형특성은 대응하는 방향의 절리텐서성분과 멱함수의 강한 상관관계를 도출하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권3호
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• pp.271-285
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• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.65-77
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• 2005

최근 도심지 고층 구조물의 수가 증가하면서 수명이 오래된 구조물에 대한 재건축 수요가 증가하고 있는 실정이다. 기존 구조물을 철거하는 방법에는 기계식 해체 공법과 발파 해체공법이 있으나 10여층 이상의 고층건물일 경우 발파해체공법을 사용하는 겅이 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 발파해체공법을 사용할 경우, 발파에 앞서 미리 그 붕괴거동을 예측하는 일은 안전한 발파를 위해서 뿐만 아니라 발파해체의 실패를 방지하기 위해서 필수적으로 요구된다. 과거의 연구에서 이차원 입자결합모델을 사용하여 구조물 해체과정을 모사한 사례가 있었지만, 실제 발파붕괴 거동을 적절히 모사하는 데는 많은 제약이 있었다. 본 연구에서는 개별요소법을 기반으로 입자결합모델을 사용한 상용 프로그램인 PFC3D를 사용하여 구조물의 3차원 해체발파를 모사하였다. 삼차원 해석에서는 해석 시간이 오래 걸리는 단점으로 인하여 현실에 가까운 모사를 완성할 수 없었지만 몇 가지 입력변수를 바꾸어가며 그들의 효과를 관찰하였다. 보다 현실에 가까운 결과를 얻기 위해서는 입력변수의 설정과 부재 특성의 모사에 보다 많은 노력이 필요할 것으로 보인다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.59-72
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역의 백악기 흑운모 화강암에 대하여 삼차원 개별체 수치해석 기반의 응력-변형 해석을 수행하고 절리성 암반의 강도 및 변형특성을 평가하였다. 절리성 암반의 역학적 특성에 대한 규모효과 및 REV를 규명하기 위한 워크플로우가 제시되었으며 연구지역에서 결정된 REV(representative elementary volume) 크기의 DFN(discrete fracture network) 큐브 블록에 대한 블록강도, 변형계수, 전단탄성계수, 체적탄성계수 등의 강도 및 변형 파라미터가 산정되었다. 연구지역의 역학적 REV 크기는 15 m 큐브로 평가되었으며 DFN 큐브 블록의 평균 블록강도 및 평균 변형계수는 각각 신선암의 52.8% 및 57.7%로 추정되었다. 연구지역의 절리성 암반은 역학적으로 뚜렷한 직교이방성을 나타내는 것으로 평가되었으며 삼차원 수치해석을 통하여 산정된 변형 파라미터를 이용하여 선형-탄성의 직교이방성 구성모델이 도출되었다. 연구지역에 대한 직교이방성 구성모델은 등가의 연속체 해석을 통한 터널 및 지하공간의 안정성 평가에 활용될 수 있다.