• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.317-327
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• 2024

대규모 암반 사면에서 비연속성의 절리계가 발달할 때, 계단상 활동면에 의한 사면 파괴가 발생할 수 있다. 계단상 활동면은 절리-절리 활동면 또는 절리-암교 활동면으로 구분할 수 있으며, 절리-암교 활동면에서 암교는 절리와 평행한 전단 저항과 절리에 수직인 인장 저항을 제공한다. 계단 경로 파괴는 활동 암괴의 하중에 의해 암교의 파괴가 발생하여 암교 양단의 두 절리가 연결되며 발생한다. 암교의 길이가 동일하다면 암석의 인장강도가 전단강도에 비해 낮으므로 절리에 수직으로 형성된 암교가 파괴에 취약하며, 불연속면 간격/길이의 비가 작을수록 계단 경로 파괴의 가능성이 커진다. 비연속성의 절리가 발달하는 암반 사면의 계단상 활동 파괴 위험에 대한 평가를 위해서는 체계적인 불연속면 조사 및 분석을 통해 계단 경로 파괴면을 구성하여 한계 평형 해석 또는 수치 해석 등의 안정성 평가를 수행하여야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.241-247
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• 2001

절리가 발달한 암반사면의 경우, 토사사면의 안전율 평가를 위해 널리 이용되는 한계평형법을 이용한 해석법은 파괴 활동면을 가장할 수 없기 때문에 사용이 곤란하다. 한편, 비등방 탄소성 모델(편재절리모델)을 사용하여 2조의 절리군을 가진 암반사면의 안전율을 계산할 수 있는 방법이 개발되었지만, 이 방법은 개별절리를 효과적으로 고려하지 못한다. 본 연구에서는 개별절리를 고려한 불연속체 해석에 의한 암반사면의 안정성 해석시 사면의 안전율을 평가하는 기법을 개발하였다. 이를 위해, 절리 전단강도 감소기법을 적용하였으며, UEDC의 내장 언어인 FISH를 사용하여 프로그램을 개발하였다. 또한 실제 절리 암반사면을 대상으로 절리를 측정하고, 개발된 기법에 의한 사면의 안전율을 구하였으며, 동일한 사면에 대해 등가연속체로 가정한 편재절리모델 해석을 수행하여 결과를 비교하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.45-51
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• 2003

암반 내에서 주입재는 토사지반에서와는 달리 절리면을 따라 맥상으로 주입되며 그 결과 암반 내의 불연속면의 특성을 변화시키게 된다. 그러므로 그라우팅 후 암반의 변형특성은 주입재가 주입되는 절리의 방향, 절리의 특성, 그리고 현지암반의 응력상태에 따라 달라지게 된다. 즉 그라우팅에 의한 보강효과를 정확히 평가하기 위해서는 암반 내의 불연속면의 특성과 주입재의 특성이 암반의 변형거동에 미치는 영향을 규명하여야 한다. 그러나 현재까지 현장에서 적용되고 있는 그라우팅공법은 시공자의 경험에 의존하고 있으며, 그 효과에 대한 검증도 현장에서의 탄성파속도 측정, 투수시험 등을 통하여 평가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 그라우팅에 의한 댐 기초 암반절리면의 전단변형특성을 파악하기 위해서 자연암석 절리면에 OPC(Ordinary Portland Cement)와 Micro Cement를 각각 주입하여, 주입재의 종류, 절리면 거칠기의 평균진폭(a)에 대한 주입두께(t)를 변화시켜가면서 암석절리면 직접전단시험을 실시한 실험결과들을 비교 분석하여 최대전단강도, 잔류전단강도 등의 전단특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.439-449
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• 2011

터널의 페이스매핑(face mapping)을 신속하고 신뢰성 있게 수행하기 위하여 디지털 사진으로부터 3차원 좌표의 점군(point cloud)을 생성하고 이로부터 절리면의 방향과 간격 및 암질지수(R.Q.D), 절리면 거칠기 등을 분석하였다. 분석결과를 공학적 암반분류 방법인 RMR(Rock Mass Rating)과 Q 시스템에 입력하여 보강방법을 결정하고 터널을 시공하였다. 그 결과 터널 페이스매핑 작업의 안전성을 높이면서, 분석부터 보강작업까지의 시간을 절약하였다. 또 터널 막장면의 디지털 영상과 공학적 암반분류용 정보를 객관적으로 평가하고 필요 시재분석이 가능하도록 보존함으로써 보강등급 결정과 터널보강 방법의 신뢰도를 높였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.322-331
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• 2007

산악지형이 우세한 강원도 지역 내 도로 및 철도 노선에는 수많은 암반 절개 사면들이 존재하며 이들 사면들은 각각 담당 기관별로 유지관리되고 있다. 사면의 위험도를 평가할 때 모든 암반사면에 대한 정밀조사를 수행하기에는 전문 인력과 예산 면에서 거의 불가능하다. 이러한 암반사면의 효율적 관리를 위해서는 1단계로 현장 실무자가 암반사면의 위험도를 개략적으로 평가하여 암반사면의 기본적인 정보를 관리하는 한편, 이를 바탕으로 위험사면을 선정하여 전문가에 의해 후속 정밀조사를 실시하도록 하는 2단계 평가가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 문헌 조사 및 전문가에 의한 정밀현장조사와 분석을 통하여 현장실무자가 손쉽게 사용할 수 있도록 단순화된 암반사면위험도평가법을 개발하였으며 전문가에 의한 현장적용을 통해 타당성을 검토하였다. 개발된 KSMR은 적은 평가항목에도 불구하고 SMR을 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 KSMR에 의한 평가시 사면높이를 고려한 결과 전문가에 의한 위험도평가등급과의 오차가 약간 감소하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.1-11
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• 2001

우리나라 지질의 특성은 토층의 두께가 얇아서 보통 10m이상만 굴착해도 암반층이 나타나므로 대규모 지하굴착 공사시 암반층에서의 토압분포 산정방법이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 암반층 암압산정시 기존의 경험식인 Terzaghi-Peck, Tschebotarioff식 등을 그대로 적용하는 것은 암반층의 점착력을 대부분 무시하게 되므로 실제 강도를 과소 평가하게 된다. 따라서 암반에서의 절리경사각, 절리면 전단강도, 지반 상재하중등을 고려한 쐐기형 블럭(Wedge Block)의 수평활동력을 산정하는것이 실제 암반층 토류구조물에 작용하는 암압과 근접할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 뒷채움 흙이 점착력을 갖는 흙인 경우 쐐기형상으로 파괴가 일어난다고 가정하여 Coulomb 토압이론을 확장하여 힘의 평형 조건을 이용해 Prakash-Saran(1963)이론과 절리면의 전단강도 결정공식 $\tau$=c+$\sigma$tan $\Phi$를 적용해서 암반층에 작용하는 암압을 산정하였다. 산정된 이론식을 이용하여 절리면 충전물의 상태 변화에 따른 절리면 전단 강도와 절리경사각을 바꿔가면서 해석해 본 결과, 암반층은 자체의 점착력과 내부마찰각이 크므로 절리방향과 경사각이 굴착면을 향해 어떻게 정해지느냐에 따라서 토압이 작용하기도 하고 작용하지 않을 수도 있다. 본 연구에서 산정된 이론식은 향후 절리면 전단강도 산정시 필요한 강도정수, 절리면의 방위와 상태, 과잉측압, 동적하중, 지진을 비롯한 많은 지반정수(Parameter)들을 보다 엄밀히 산정하고, 특히 암반층에 작용하는 지하수위 효과등을 고려하여, 실제 현장에서 계측된 많은 자료와의 분석을 통해 그 적용성이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.622-640
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• 2009

원유 비축기지 저장공동과 같이 상하로 긴 형상의 대규모 공동에서 횡방향의 지압이 과도하게 작용하면 천정부의 응력집중과 측벽의 암반 변위가 과도하게 발생하여 저장공동의 불안정 요인이 된다. 특히 지압의 절대 크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음(popping)과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴(spalling) 현상을 동반한다. 이 글에서는 대규모 지하저장공동 굴착시 실제 발생한 과지압으로 인한 문제 사례에 대해 소개한다. 저장공동 굴착시 관찰된 암편 및 숏크리트 탈락과 균열 발생 현상을 관찰하고 암반 계측결과 분석을 통해 과지압의 현상을 진단하였다. 과지압 구간의 현재 상태 및 원안 설계안에 대해 연속체 및 불연속체 안정성 해석을 실시하여 문제의 심각성을 평가하였다. 이를 통해 굴착 형상 변경 및 특수 보강 방안을 제안하였으며 제안된 안의 보강효과에 대한 수치해석 평가 결과를 재검토 하였다. 이들 결과를 종합하여 과지압구간 보강안을 도출하였으며 상시 안정성 감시 대책으로 현장 암반의 미소파괴음 계측 방안을 제시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제30권2호
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• pp.29-42
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• 2012

발파 시 자유면의 이동은 대상암반의 역학적 특성 및 발파조건, 특히 암반의 불연속면 특성과 폭약의 종류, 장약량, 저항선, 공간격, 공간 또는 열간 기폭시차 및 전색상태 등 여러 가지 변수들에 의해 달라지며, 이는 발파진동의 크기, 폭음 및 파쇄도에 커다란 영향을 미친다. 현재 국내 노천발파 현장의 발파설계는 대부분 인접 보안물건에 대한 안전성을 최우선으로 하고 있으나 대규모 발파가 이루어지는 노천현장에서는 발파 시 자유면의 이동을 분석하여 진동을 제어하고 파쇄도를 향상시키기 위한 최적 조건의 발파 설계를 하는 것은 매우 중요하다. 고속 디지털 동영상 분석을 통하여 발파 후 최초 자유면 암반의 움직임, 전색의 적정성, 발파암의 이동 궤적, 발파암의 이동방향과 속도, 최적의 기폭시스템 분석이 가능하다. 외국에서는 이와 같은 방법이 발파설계 및 평가를 위한 유용한 도구로 활용되고 있으나 국내에서는 그 연구가 미미하다. 따라서 본 연구는 디지털 고속 동영상 분석에 의한 최적 발파설계 및 평가에 대한 기초적인 연구를 수행하였다. 셰일과 화강암으로 구성된 대규모 노천 발파현장 2개소에서 Emulsion과 ANFO 두 종류 폭약에 대한 암반 파쇄과정을 촬영한 디지털 고속동영상을 분석하여 자유면 암반의 변위, 이동속도 등을 분석하고 2차원 유한요소 해석 프로그램인 AUTODYN을 사용하여 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 암반에 변위가 발생되는 반응시간, 발파 후 자유면 암반의 이동형상에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 및 디지털 고속 동영상을 분석한 결과, 암반의 종류에 관계없이 발파공 전면 자유면 암반의 이동형상은 주상 장약부의 중간 부근에서 변위 및 이동속도가 가장 크게 발생되어 가운데 부분이 활처럼 휘어진 형상을 나타내었다. 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 자유면 암반에 변위가 발생되는 반응시간의 경우 Emulsion 폭약이 ANFO보다 폭굉압력 및 폭속이 크고 초기 변위 반응시간이 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.37-44
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• 2018

본 연구는 시특법에 따른 비탈면 상태평가에 활용되는 절리암면비탈면의 가중치에 대한 수정안을 제안했다. 일반적으로 평가 항목수정 및 각 항목별 가중치 부여와 항목별 평가 기준에 대한 연구는 Delphi 방법 및 AHP 방법 등 전문가의 경험에 의존하는 의사결정기법으로 결정되어 왔다. 본 연구에서는 보다 합리적인 결과를 얻기 위하여 기존의 주관적인 방법뿐만 아니라 비탈면의 점검 및 진단 데이터를 활용한 통계적 기법을 함께 활용하여 객관적인 가중치를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 절리암반 비탈면의 점검 데이터를 활용하여 엔트로피의 개념을 적용한 객관적인 가중치를 산정하고, AHP 기법에 의한 주관적 가중치는 전문가의 의견을 토대로 산정하였다. 그리고 두 가지를 결합하여 수정가중치가 제안하였으며, 그 결과, 도출된 절리암반 비탈면의 수정 가중치는 인위적 요인과 손상상태 항목들이 높은 가중치를 갖는 것으로 나타났다. 수정된 평가 기준을 향후 비탈면 세부지침 개정 등에 반영되면 보다 합리적인 절리암반 비탈면의 상태안정성 파악이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.231-238
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• 2005

본 연구에서는 유동저항이론을 기초로 하여 연속다공체, 분리단열망 및 연속다공체-분리단열망 공존암반과 같은 3가지 암반을 대상으로 암반 특성에 따른 지하수 유동저항 개념 모델링 및 관계식을 제안하였다. 정상상태조건에서 밀도변동은 고려하지 않았으며 유한 체적법을 이용하였다. 각종 물성치는 블록 중심에서 정의되고, flux는 블록면에서 정의되는 staggered 격자 체계하에서 모든 블록에 대해 Darcy 법칙이 적용되었다. 접촉면에서의 투수계수는 인접면 중심에서 정의된 물성치의 조화평균값을 사용하였다. 유동저항개념을 이용하여 인접한 블록간의 상대압력차와 flux의 관계를 표현하였다. 개개의 단열에서의 유동은 다공암반에서 이용된 방정식과 동일한 형태의 2차원 방정식으로 모사되었다. 본 논문에서 제안된 모델은 추후 다양한 암반 특성별 유동 모사 기법을 개발하는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다.