• 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.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.41-57
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역에 분포하는 백악기 흑운모 화강암에 대한 사례연구를 통하여 DFN(discrete fracture network) 유동해석 기반의 REV(representative elementary volume) 크기 및 삼차원 수리전도텐서 추정을 위한 워크플로우를 제시하였다. 연구지역을 대표하는 이차원 DFN에 대하여 절리텐서의 일차불변량을 이용하여 절리의 빈도 및 길이가 보정되었다. 현장수압시험을 수행하여 선형의 등가유로관으로 취급된 현장의 절리에 대한 유효수리간극이 추정되었다. 연구지역의 이차원 DFN 블록에 대한 REV의 크기는 블록 크기에 따른 지향적 블록수리전도도의 변화를 분석하여 20 m × 20 m으로 결정하였다. 연구지역의 이차원 DFN에 대하여 산정된 지향적 블록수리전도도는 현장의 수리적 거동과 관련하여 강한 이방성을 지시한다. 다양한 방향으로의 이차원 DFN에서 산정된 지향적 블록수리전도도를 바탕으로 연구지역의 절리성 암반에 대한 삼차원 수리전도텐서가 추정되었다. 삼차원 수리전도텐서의 주성분 방향은 현장에서 구분된 주 절리군의 방향과 일치한다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.279-288
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• 2001

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 발달된 절리를 개별적으로 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 더욱이 2조 이상의 주절리군을 갖는 절리암반의 경우, 개별 블록의 거동을 모델링하는 것은 불가능하다. 따라서, 불연속편을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 터널의 경우에는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 2조의 절리군을 고려할 수 있는 편재절리모델을 이용하여 절리암반터널의 거동이 평가되었고, 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법이 제시되었다. 이를 위해, 강도감소기법이 사용되었다.

• 자원환경지질
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• 제49권1호
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• pp.31-41
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• 2016

본 연구는 절리의 방향분포가 절리성 암반의 수리적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 등가파이프 연결구조에 기반을 둔 이차원 DFN(discrete fracture network) 유체유동 해석 프로그램 코드를 개발하고 수치실험을 수행하였다. 수치실험에 사용된 이차원 DFN 시스템은 경계효과를 고려하여 $32m{\times}32m$ 영역의 중앙에서 $20m{\times}20m$ 크기의 DFN 블록이다. 두 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 고정하고 절리군 선주향의 평균과 표준편차를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 15개의 DFN 블록에 대하여 매 $30^{\circ}$ 간격으로 회전하면서 총 12 방향으로 구현한 총 180개 DFN 블록에서 블록수리전도도가 산정되었다. 또한, 각각의 DFN 블록에서 이론적 블록수리전도도, 주 수리전도도텐서 및 평균블록수리전도도를 추정하여 비교분석한 결과, 절리군의 평균 교차각이 작을수록 절리 방향분포의 변동성이 이차원 DFN 시스템의 등가연속체 취급 가능성 및 블록수리전도 특성에 더욱 영향을 미치는 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.118-124
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• 2008

흙막이 구조물에 대한 발파진동 허용기준을 설정하고 10 m 이내 근거리 발파를 실측하여 흙막이 구조물에 전달되는 진동규모를 확인하였다. 또 시험발파 계측데이터로부터 발파작업이 흙막이 구조물과 배면지반에 미치는 영향을 평가하였다. 연구결과 $0.5{\sim}2.0kg$ 범위의 발파작업은 흙막이 구조물과 배면지반에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었으나 발파압력에 의한 암반블록의 이동 영향을 고려하여 최소저항선의 2배 정도를 이격하여 발파할 것을 추천한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.275-283
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• 2010

최근 터널의 정보화 설계시공이 중요시 되어지고 있다. 암반에는 절리, 단층, 균열, 층리, 단열 등의 불연속면이 많이 포함되어 있다. 따라서, 암반 불연속면이 터널의 거동을 좌우하고 있다. 본 연구에서는 터널의 정보화 설계시공을 위한 키블럭 해석기법을 제안하고, 초대단면 터널현장에 적용했다. 제안한 해석기법은 불연속면의 연속성을 고려하여, 블록의 형상에 관계없이 모든 형상의 블록이 인식 가능하여 복잡한 굴착면에 적용가능하다. 터널현장에서의 해석결과를 비교 검토하여, 본 연구에서 개발한 터널의 정보화 설계시공을 위한 키블럭 해석기법의 타당성과 적용성에 대한 검증을 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.291-303
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• 2002

본 연구에서는 삼차원 역학적 해석과 수리-역학 상호작용 해석에 동시에 적용할 수 있도록 불연속면자료를 이용하여 삼차원 블록을 만드는 프로그램을 개발하였다. 삼차원 블록의 역학적 해석을 위해 Shi가 개발한 이차원 불연속변형 해석의 이론을 삼차원으로 확장하여 프로그램을 개발하고 실제 블록에 적용하여 변위를 계산하였다 수리해석과 수리-역학적 상호작용 해석을 위해 기존의 이차원 불연속변형 해석의 수리-역학 상호작용 모델링 연구를 삼차원으로 확장하여 삼차원 불연속면을 고려한 수리-역학 상호작용해석을 실시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.351-358
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• 1998

현장에서 측정된 절리 trace 길이에 의거하여 영속성을 산정할 수 있는 통계적 분석법을 개발하였다. 이 방법에서는 잠재적 키블록과 불연속면의 상대적인 규모에 따라 절리 trace 기링 또는 원형절리의 직경에 대한 확률밀도분포를 이용한다. 대규모 지하공동의 설계 및 안전적 굴착에 대한 개발된 분석법의 활용성을 설명하기 위하여 규모 및 영속성이 다른 잠재적 키블록의 안정성을 고찰하였다.

• 자원환경지질
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• 제50권1호
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• pp.61-71
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• 2017

본 연구는 절리의 빈도 및 길이분포가 절리암반의 수리지질학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 이차원 불연속절리망 (DFN; discrete fracture network) 유체유동 해석을 바탕으로 한 수치실험을 수행하였다. 두개의 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 51개의 DFN 시스템에 대하여 $0^{\circ}$부터 매 $30^{\circ}$ 간격으로 총 12 방향으로 구현한 총 612개의 $20m{\times}20m$ DFN 블록에서 방향에 따른 블록수리전도도가 산정되었다. 또한, 각각의 DFN 시스템에서 이론적 블록수리전도도와 더불어 주 수리전도도텐서, 평균 블록수리전도도 등이 산정되었다. 절리군의 빈도의 증가 또는 길이의 평균 및 표준편차 증가에 따라 임의 방향으로의 블록수리전도도는 증가하며 DFN 시스템에 대한 등가연속체 취급 가능성이 높아지지만, 절리군 간의 빈도 차이가 커지면 블록수리전도도의 이방성 증대로 인하여 등가연속체 취급 가능성이 낮아질 수 있는 것으로 평가되었다. 두 절리군의 교차각이 작을수록 등가연속체 특성은 빈도 및 길이분포의 변화에 상대적으로 더욱 영향을 받는 것으로 평가되었다. 등가연속체로 취급하기 어려울 정도로 두 절리군의 교차각이 작아도 절리군의 빈도 또는 길이 분포가 증가하면 등가연속체 취급 가능성은 높아진다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.475-483
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• 2016

지하공동 굴착현장에서 관찰되는 절리분포 양상에 대한 자료를 기반으로 굴착과정에서 형성될 수 있는 사면체 블록의 형상, 규모 및 붕락 가능성을 절리 영속성을 고려하여 예측하는 수치해석 기법을 개발하였다. 절리 영속성 분석결과를 이용하여 절리면의 확장성에 따른 개착면에서의 표출정도 및 블록형성 가능성 해석을 수행하는 기능을 고안하여 기존에 개발된 결정론적 3차원 블록해석모델에 접목시켰다. 개선된 수치해석모델의 신뢰성을 고찰하기 위하여 실제 블록 붕락이 발생된 굴착현장에 대한 해석을 수행하였다. 조사된 절리분포 양상에 의거하여 대표 방향성을 설정하고 잠재적 블록 형성을 분석하여 붕락된 블록 형상에 부합된 해석 결과를 도출하였으며, 이에 근거하여 굴착과정에서의 붕락 진행 미캐니즘을 블록형상을 고려하여 고찰하였다.