• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.98-98
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• 2010

그라우팅은 지반의 공학적인 강도증가를 통한 지지력 향상 및 암반의 투수성 저감을 통해 지하수 유동을 억제하기 위하여 대규모 토목공사 현장의 균열암반 및 댐 또는 제방 등의 지역에서 많이 시행되고 있다. 본 연구는 균열암반지역에서 그라우팅 효과 확인을 위하여 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 마이크로 시멘트(MC)를 사용하여 그라우팅을 수행하였으며, 그라우팅 전후에 물리검층(시추공영상촬영, 초음파 텔레뷰어검층)을 이용하여 그라우팅 효과 정도를 파악하였다. 연구지역은 경상북도 영주시 평은면 지역으로, 지질은 선캠브리아기 안구상편마암에 시대미상의 흑운모 화강암이 관입을 하였고, 이를 제4기의 충적층이 부정합으로 피복되어 있다. 그라우팅은 일반구간과 단층대구간으로 구분하여 실시하였으며, 두 구간의 이격거리는 서로의 간섭을 피하기 위해 약 40m 간격으로 선정하였다. 주입재(OPC, MC)는 5개의 주입공에서 triangle 방향으로 주입하였으며, 주입정도를 확인하기 위하여 각 구간에 2공씩 확인시추를 하였다. 두 개의 site중 일반구간의 보통 포틀랜드시멘트 주입결과 평균주입량은 48.2kg/공이며 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 1.62kg/m이며, 마이크로시멘트의 평균주입량은 49.6kg/공이며 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 3.86kg/m로 나타났다. 단층대 구간에서는 보통 포틀랜드시멘트의 평균주입량이 40.0kg/공이며, 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 2.75kg/m이며, 마이크로 시멘트는 평균주입량이 56.5kg/공, 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 3.15kg/m로 나타났다. 마이크로시멘트의 주입압은 보통 포틀랜드시멘트에 비해 상대적으로 낮았으며, 그라우팅 개선효과 역시 상대적으로 양호한 것으로 나타났다. 그라우팅 효과확인을 위한 물리검층의 초음파텔레뷰어 해석결과 상대암반강도는 주입전 $250{\sim}750\;kgf/cm^2$, 주입후는 $400{\sim}800\;kgf/cm^2$으로 그라우팅에 의한 암반강도의 상승을 확인할 수 있었고, 시추공영상촬영 분석에서는 시추코어만으로 얻기 힘든 시멘트 충진구간을 직접 확인할 수 있었다. 초음파텔레뷰어의 경우 파쇄대의 분포 및 암반강도 측정을 통한 그라우팅 파악은 가능하였으나 파쇄대 충진물을 확인할 수가 없는 단점이 있었고 이를 시추공영상촬영을 통해 보완할 수 있었다. 다만 물리검층의 경우 그라우팅에 의한 공의 손실로 동일공에 의한 반복 조사가 아닌 경우가 대부분이어서 그라우팅 효과에 대한 정확한 비교가 어려웠으며 추후 이를 보완하기 위한 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.13-26
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• 2012

암반으로 이루어진 지반에 지하철, 철도, 도로터널 및 지하 저장소 등 지하공간을 적극 활용하기 위해서는 암반의 특성을 고려한 물성치를 확보하는 것이 중요하다. 모든 현장에서는 직접적으로 암반의 변형계수를 측정하여 설계에 반영하는 것이 바람직하나, 방대한 암반지반에 대한 변형계수 물성치를 확보하기 위해 계측을 실시하는 것은 난해한 실정이다. 따라서, 일반적으로 터널설계 시 RQD, RMR 등을 이용하여 선행연구자들이 제안한 식을 많이 이용하고 있다. 그러나 이들 제안식들의 경우 대부분이 해외사례연구를 통한 경험식이므로 국내 암반의 강도 및 변형특성에 맞는 변형계수를 추정해 내는 데에는 제한이 있을 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 기존에 쓰여지고 있는 경험식의 적용성을 고찰하기 위하여 RMR법에 의해 암반을 분류한 국내현장 7개소를 선정하여 공내재하시험에 의한 실측값과 경험식에 의한 산정된 변형계수를 비교하여 그 상관관계를 규명하고자 하였다. 공내재하시험에 의한 실측값과 선행연구자들에 의해 제안된 식으로 산정된 변형계수의 비교 결과, RMR지수가 50 이상인 경우에는 실측값과 제안식에 의해 산정된 암반의 변형계수가 상관성이 없는 분포를 보였다. 반면 RMR 지수가 50 이하인 경우에는 편마암, 화강암, 화강편마암은 기존의 제안식과 유사한 경향을 나타내었고, 셰일 및 사암 등 일반퇴적암의 경우는 상관성이 없는 것으로 나타나 적용이 난해할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.49-57
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• 2010

이 연구에서는 정수압 지압 조건의 암반에 굴착되는 원형 터널의 탄소성 거동 해석을 위해 GSI 지수의 변형률연화를 고려한 탄소성 해석법이 제안되었고, 그 적용성이 검토되었다. 제안된 수치해석법은 Lee & Pietruszczak(2008)의 탄소성 해석방법을 수정하여 개발되었다. 터널 주변 암반에서는 발파와 굴착에 의한 암반의 손상으로 GSI 지수의 저하가 야기될 수 있다는 가정 하에 GSI 지수의 변형률연화 개념을 도입하였다. 일반화된 Hoek-Brown 식의 강도정수들은 GSI 값을 이용하여 경험적으로 계산할 수 있으므로 GSI 지수의 변형률연화 개념을 도입함으로써 이 강도정수들의 변형률연화가 해석에 반영되도록 하였다. 제안된 방법의 적합성을 검토하기위하여 여러 해석조건에서 원형터널의 탄소성 해를 구하고 그 결과를 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.189-198
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• 2009

현재 국내 외에서는 유류 지하 비축 공동, 식품 저장 공동 등과 같은 지하구조물 건설에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 지하공동의 안정성을 평가할 때 형상비나 굴착면적을 비롯하여 지하공동이 굴착될 암반의 절리 발달 상태는 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 형상비가 지하공동의 안정성에 미치는 영향을 안전율 중심으로 분석하였다 이를 위해 양호한 암반 내에 시공되는 공동의 네 가지의 형상비를 가정하고, 토피고, 측압계수, 절리의 간격, 강도 및 방향을 달리하여 민감도 분석을 실시하였다. 공동의 안정성은 강도감소기법을 이용하여 수치해석에 의해 얻은 안전율을 사용하여 평가되었다. 본 논문은 향후 불연속면을 포함한 암반에 시공되는 지하공동 설계 및 안정성 평가에 도웅이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.63-70
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• 2000

불연속성 암반의 강도특성이나 변형특성에 대한 해석중 가장 중요한 점은 불연속면의 정량적인 파악과 조사방법에 있다. 그러나, 실질적으로 불연속면의 조사 인자들이 암반의 역학적인 특성과의 관계에 대하여는 분명한 해답을 내릴 수 없는 단계에 있다. 본 연구에서는 첫째로 불연속면의 현장 조사 항목 중 절리밀도, 절리길이, 절리 간격을 변화시키면서 암반의 탄성계수와의 상호관계를 밝히고 둘째로, 불연속성 암반의 탄성계수에 직접적인 관계를 가지며 불연속성 암반의 탄성계수를 정리할 수 있는 새로운 인자를 제안하는 것이 목적이다. 해석방법으로는 불연속성 암반의 기본모델로써 난수발생법에 의하여 불연속면을 발생시킨 기본단위구조를 가정하고 이를 균질화법과 유한요소법을 이용한다. 이들 방법을 통한 수치해석으로 불연속성 암반의 탄성계수를 구한다. 그 결과 불연속면의 조사항목과 탄성계수와의 상호관계성 뿐만 아니라 불연속성 암반의 탄성계수와 선형적인 관계를 가지는 새로운 파라메타로써 영향면적률을 제안한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.5-13
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• 2003

국내의 경우 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 계산하는데 있어 일축압축강도를 이용하는 경험적인 방법으로 설계를 수행하고 있다. 이러한 경험적인 설계방법들은 설계시 상당한 불확실성을 내포하는 것으로 나타났다. 최근에는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항에 영향을 주는 모든 인자를 고려하는 설계법도 제안되었다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력에 영향을 미치는 인자에는 여러 가지가 있는데 이중 굴착면의 거칠기는 암반에 근입된 말뚝의 전단거동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 연구에서는 국내 현장타설말뚝의 암반부 굴착벽면의 거칠기 특성을 조사, 분석하여 설계에 적용할 수 있는 거칠기 정수를 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권1호
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• pp.32-42
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• 2007

암반구조물의 파괴는 초기응력의 크기, 무결암의 강도 그리고 단층이나 절리와 같이 암반 내에 존재하는 불연속면의 상태에 의해 좌우된다. 일반적으로 고심도에 건설되는 암반구조물의 경우 높은 현지응력과 공동 굴착에 따른 유도응력으로 인해 공동 경계면에서 스폴링이나 슬래빙과 같은 취성파괴가 발생할 수 있다. 최근 고심도에 건설되는 암반구조물이 증가함에 따라 취성파괴의 발생사례가 증가하고 있으며, 더욱이 국내의 저심도 구간에서도 스폴링 현상이 보고되어 취성파괴에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 그러나 아직까지 취성파괴에 대해 명확하게 규명되지 않아 본 보고에서 취성파괴현상을 규명하기 위해 수행되었던 기존 연구결과를 중심으로 취성파괴와 그 특징에 대하여 요약정리하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제38권3호
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• pp.15-29
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• 2020

본 논문에서는 Hoek-Brown (HB) 파괴기준을 Holmquist-Johnson-Cook (HJC) 콘크리트 재료모델에 접목시킴으로써 LS-DYNA 상에서 암반발파를 모델링할 때 현장암반의 고유한 특성이 잘 반영될 수 있도록 도모하였다. 이것은 많은 지질학적 불연속면을 포함하고 있는 현장암반이 지니고 있는 독특한 특징을 강조하기 위함이다. 두 모델의 접목은 HB 파괴기준으로 HJC 재료모델의 정적 강도 부분을 교체함으로써 이루어지며, 교체과정은 통계학적 곡선적합 기법에 의해 수행된다. 본 논문에서는 접목의 과정이 상세하게 소개되며, 획득된 HJC 재료모델의 사용에 대한 실례도 제시된다. 제시된 수치계산은 현장의 석회암 암반의 단일공 발파에 대한 평면변형률 모델링으로서 LS-DYNA가 제공하는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법과 다중재료 라그랑주-오일러(MMALE) 정식화 기법을 조합하여 수행된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.5-15
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• 2013

본 연구에서는 Hoek-cell을 이용한 실내모형실험 및 개별요소해석을 수행하여 말뚝의 직경, 암반의 강도와 불연속면 조건이 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단부 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 영향인자를 선정하였고, 실제 현장재하시험 데이터베이스를 구축하여 암반근입 현장타설말뚝의 극한선단지지력 예측식을 제안하였다. 또한, 제안된 극한선단지지력 산정식을 현장재하시험 결과와 비교 분석하여 그 적용성을 검증하였다. 그 결과, 시험말뚝이 근입된 암반의 불연속면 특성을 고려하지 못하고 일축압축강도만을 이용하여 극한선단지지력을 예측하는 기존 제안식들이 일부 재하시험 결과를 과도하게 예측하는 데 비해, 본 연구의 제안식은 선단부 거동 영향인자를 반영하여, 현장말뚝의 극한선단지지력을 적절히 예측하고 있음을 확인할 수 있었다.