• 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.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.451-471
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• 2006

암반공학 관련 국책과제로부터 암반공학 분야의 주요 연구과제와 연구 내용을 분석해 본 견과를 요약하면 다음과 같다. $\cdot$ 암반공학은 암석 혹은 현지 암반의 변형, 파괴 그리고 변위에 대한 것을 주 연구 내용으로 하고 있으며, 지질학적인 기초를 요구하는 학문이다. 암반내에 존재하는 불연속면은 지하공간을 포함하는 암반의 거동을 결정하는 가장 중요한 변수이다. $\cdot$ 현장조사와 시험의 기본적인 목적은 암반의 강도 정수의 결정과 현지 암반의 응력 상태를 규명하는데 있으며, 실험실 시험 혹은 현장 시험은 반드시 대상 암반의 역학적 거동을 대표할 수 있도록 수행되어야 한다. $\cdot$ 수치해석의 견과는 그 결과가 비록 정량화되었더라도 정성적인 기준에 의해 평가되는 것이 타당하다. 암반의 변위 거동을 면밀하게 계측하여야 NATM의 기본 개념에 맞는 올바른 터널과 지하공간의 설계와 시공이 가능하며, 암반 사면의 안정성을 분석하는데 있어 역해석에 의해 산정된 강도 정수가 전제되어야 할 것으로 평가된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 암반역학위원회 학술세미나 논문집
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• pp.85-115
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• 2003

토공작업시 굴착난이도(토층, 리핑암, 발파암)를 판정하는 기준으로는 암반의 강도, 풍화정도, 불연속면 간격과 같은 여러 가지 암반의 공학적 특성 및 지반의 탄성파 속도 등이 사용된다. 그러나 실제 토공 작업시의 굴착난이도 평가는 탄성파 탐사와 같은 암석ㆍ암반의 정량적인 판단기준에 근거하지 않고 단지 현장 기술자들의 육안관찰에 의존하여 굴착난이도를 구분하고 있는 실정이다. 본 논문은 실내시험 및 현장시험, 현장굴착난이도 평가 및 탄성파탐사 등을 실시하여 여러 암석에 대한 강도특성을 파악한 것을 근거로 현장에서 사용할 수 있는 암반굴착난이도 평가법의 Checklist를 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권2호
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• pp.86-96
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• 2004

GSI, RMR Q와 같은 암반분류법들을 광산 갱도설계에 적용하기 위해서 수정을 통하여 사용하고 있다. GSI시스템은 Mohr-Coulomb과 Hoek-Brown 강도와 관련된 유일한 암반분류법이며 수치해석을 위한 입력자료로 사용될 수 있는 암반의 공학적 성질을 계산할 수 있는 간단한 방법을 제공하는 암반분류법이다. RMR값의 측정뿐 만아니라 GSI 대한 상세한 조사가 대성광업 제천광업소와 한국공항의 평해석회석 광산에서 수행되었다. 그리고 RMR과 Q시스템의 문제점에 대해서도 언급하였고 GSI를 근거로 하여 신선암의 강도, 암반의 강도, 탄성계수와 실험실의 Mohr-Coulomb의 강도상수인 c$_{m}$ 과 $\phi$$_{m}$ 을 결정하였다. 그리고 GSI와RMR의 상관관계에 대해서도 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.479-489
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• 2009

터널 굴착시 굴진면 전방의 지반상태를 사전에 파악하는 것은 터널의 안정성을 증가시킴과 동시에 시공성을 향상시켜 경제적인 터널 시공을 할 수 있도록 한다. 이에 본 연구에서는 터널 천공시 획득되는 천공데이터를 이용하여 굴진면 전방의 암반강도를 예측하고자 하였다. 이는 암반강도가 현장에서 암반분류 및 지보패턴 설계 등의 핵심인자로 가장 보편적으로 활용될 뿐만 아니라, 암반강도의 변화를 통해 굴진면 전방의 지반상태 변화를 예측하는데도 활용할 수 있기 때문이다. 이를 위해 본 연구에서는 다양한 강도 특성을 보이는 균질한 암석시험편을 대상으로 착암기 종류를 변화시켜가며 천공실험을 수행하였다. 실험결과 천공속도는 다른 천공데이터들과 착암기의 종류 및 암석의 강도에 따라 고유한 값을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 동일한 암석에 대해 천공시 타격압이 증가하면 천공속도는 선형적으로 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 터널 시공 현장에서 착암기의 제원, 현장 계측 데이터 및 천공속도와 암반강도의 상관관계를 이용하여 터널 굴진면 전방의 암반강도를 예측할 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1995년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.67-81
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• 1995

암반 구조체를 해석하기 위해서는 파괴전의 응력-변형률 거동뿐만 아니라 파괴를 구성하는 삼차원 응력 상태를 알아야 한다. 암반의 파괴를 지배하는 조건을 결정하기 위해서는 일반적인 삼차원 파괴기준이 필요하다. 암반의 파괴를 이루는 응력상태를 파악하기 위해 많은 실험적 연구가 수행되었으며 특히 장비의 사용에 있어서 하중 메카니즘과 시료의 경계조건의 개선에 많은 연구가 진행되었다. 암반의 파괴조건을 설명하는 데에는 이러한 기본적인 기준들 이외에도 경험적인 기준들이 사용되어 왔다. Hoek 와 Brown 은 비등방성 재료의 강도에 대해 연구하였고 순수암(intact rock)의 강도에 대한 경험적인 기준을 제안하였다. (중략)

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.289-296
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• 2014

압축공기에너지 및 고압 천연가스 등의 고압 유체의 지하저장을 위한 저장공동 상부 암반의 융기에 대한 안정성 검토를 위한 간이해석기법을 개발하고 그 적용사례를 소개하였다. 본 해석기법은 저장공동 상부에 원통형의 파괴모델을 가정하고 한계평형해석을 실시함으로써 융기에 대한 안전율을 계산한다. 원통형 파괴면에 작용하는 마찰저항력 계산에는 Mohr-Coulomb 강도기준식을 대신하여 Hoek-Brown 강도기준식을 적용함으로써 무결암의 강도특성 뿐만 아니라 암반 상태도 고려할 수 있도록 하였다. 다양한 암반 조건에서의 적용사례 및 암반 강도 정수의 민감도 분석 결과, 저장공동 상부 암반의 융기는 Mohr-Coulomb 강도기준식에 보다 민감함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.304-317
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• 2009

대부분의 결정질 암석은 압축강도에 비해 인장강도가 현저하게 낮으므로 근본적으로는 인장에 의한 취성파괴의 형태를 나타낸다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 과지압을 받는 심부터널 주변 암반의 취성파괴 특성을 파악하기 위하여 국내 대표 암종인 흑운모 화강암과 화강암질 편마암의 대심도 암석시료에 대한 손상제어시험을 수행하고, 이로부터 점착력과 마찰각의 변화특성을 파악하였다. 또한 그 결과를 이용하여 CWFS 모델을 구성하고, 이 모델을 지하심부에 굴착되는 터널에 적용하여 터널주변 암반에 발생하는 취성파괴 양상 및 파괴가능 심도를 M-C 모델 결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권9호
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• pp.71-74
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• 2010

암반에 근입된 현장타설말뚝 시공 시, 말뚝 선단부의 위치 및 강도는 반드시 확인되어야 한다. 그러나, 실제 현장타설말뚝의 시공 시 굴착액 등으로 인하여 선단부의 위치 및 강도 확인이 힘든 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 현장타설말뚝 굴착장비에 간단히 부착하여 선단부 암반의 위치 및 강도를 측정할 수 있는 정적관입기를 개발하였다. 일련의 실내교정을 통하여 만들어진 정적암반관입기는 여러 현장에서 수행된 검증시험을 성공적으로 수행하였고, 이에 따라서 현장타설말뚝 선단부의 위치 및 강도 확인을 가능하게 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.73-85
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• 2014

암반설계에 필요한 암반의 강도정수 값을 산정할 시에는, 암반 내 원위치시험이 극히 제한적이며 비용이 고가여서 주로 Hoek-Brown 파괴기준을 이용한 추정식을 사용하고 있다. Hoek-Brown 파괴기준식을 사용할 때에는 이 식을 Mohr-Coulomb 파괴기준식으로 변경하여야 지반의 강도정수 값을 추정할 수 있다. 그러나 파괴기준의 변경과정은 계산 및 분석단계 등 여러 단계를 거쳐야 하는 불편함이 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 접할 수 있는 다양한 조건의 암반상태를 모델링한 후, 일차적으로 Hoek-Brown 파괴기준을 이용하여 강도정수 값을 산정하였다. 그 결과를 분석하여 RMC, 암석의 일축압축강도(${\sigma}_c$), 암석계수($m_i$)의 3가지 사용요소를 이용하여 한번의 계산과정을 통해 암반의 강도정수를 추정할 수 있는 추정식 및 현장에서 손쉽게 강도정수를 산정할 수 있는 추정도표를 제안하였다. 이러한 제안 도표 및 제안식을 기존의 Hoek-Brown 및 Mohr-Coulomb 파괴기준식과 비교, 검토함으로써 본 제안의 타당성을 검증하였다.