• 터널과지하공간
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• 제20권2호
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• pp.105-111
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• 2010

본 연구에서는 연약지반기초 및 암반사면 거동 계측 도구로서 스파이럴 볼트 변형률계의 적용 가능성을 살펴보고자 한다. 이 변형률계가 지중에 설치되었을 때, 지반에 대한 인발 저항성이 높아 지반 보강용으로 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 유연성의 특징을 가지고 있기 때문에 지반의 거동 상태를 파악하는데 유용하게 이용될 수 있다. 연약지반기초에 대한 스파이럴 볼트의 변형률 계측결과, 변형률 측정 초기에는 안정한 상태를 보이다가 400일이 경과한 시점에서는 스파이럴 볼트 변형률계의 윗부분과 중간부분에서 큰 변화가 관찰되었다. 이러한 변화는 동일한 시기에 강수량 증가와 함께 빈번하게 발생한 진도 1~2의 지진에 의한 영향으로 지반이 이완되어 야기한 것으로 분석된다. 암반사면에 대한 스파이럴 볼트의 변형률 계측결과, 측정시작일로부터 50일 동안에 안정한 상태를 보였으며 50~160일 기간에는 매설길이 4.2 m 지점(P6)의 변형률 게이지에서 가장 큰 변형률을 보였다. 그러나 P6 변형률 게이지를 제외한 나머지 게이지는 특이한 변화를 보이지 않았다. 스파이럴 볼트 변형률계의 측정결과를 종합적으로 살펴보면 측정대상인 연약지반기초와 암반사면은 안정적인 것으로 판단된다. 본 연구에서 소개하는 스파이럴 볼트 변형률계는 연약지반기초 및 암반사면 거동의 모니터링과 동시에 대상지반의 보강에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.295-306
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• 2010

암석과는 달리 절리암반은 변형률 의존적 변형특성(탄성계수 및 감쇠비)을 나타낸다. 탄성파를 이용한 현장실험을 통해 미소변형률 수준에서 암반의 최대탄성계수를 얻을 수 있으며 이를 내진 설계에 반영하고 있으나, 미소 변형률 이상의 중변형률($10^{-4}{\sim}0.5%$) 영역의 동적거동에 대한 실험적인 규명과 이에 대한 수치적 적용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 변형률 의존적 전단탄성계수 및 감쇠비의 비선형 거동 특성을 반영하여 동적해석을 수행할 수 있는 FLAC3D 해석 모듈을 개발하였다. 리커 웨이브의 파동 변화를 분석하여 개발된 모듈에 대한 검증을 수행하였다. 절리 암반의 탄성파 전파특성과 동적 거동특성을 모사할 수 있는 절리암반 공진주 시험장비를 통하여 현장에서 채취한 절리암반의 변형률 의존적 전단탄성 계수의 감쇠 특성과 감쇠비의 증폭 특성을 획득하였다. 개발된 비선형 해석 모듈에 실험으로부터 획득된 거동 특성을 반영하여 수직구와 사갱의 접속부에 대한 내진 안정성 평가를 수행하였다. 내진해석 결과, 비선형 해석이 선형 해석보다 더 큰 연직변위와 수평변위 결과를 나타냈다. 라이닝의 휨압축응력은 수직구과 사갱의 접속부에서 집중되는 것으로 나타났으며 비선형해석의 경우 라이닝에 더 큰 휨압축응력이 발생되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 변형률 의존적 절리암반의 비선형 거동특성을 보다 깊이 있게 이해하고 해석 및 설계시 고려할 수 있을 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.139-146
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• 2000

지하 채굴에 따른 침하와 수리전도도의 변화 양상에 관하여 조사를 하였다. 채굴 후 암반내 발생하는 변형률과 변형률 의존 수리전도도와의 상호 관계를 나타내는 식을 얻기 위하여 절리 암반을 등가 다공질 매질로 고려하였으며, 단일 절리의 수리전도도는 평행판 이론을 적용하여 결정하였다. 해석 결과에 따르면 채굴 후 암반내 수리전도도의 변화는 침하에 의해 발생한 변형률에 직접적으로 연관이 있는 것으로 나타났다. 채굴적의 폭을 증가시킴에 따라 최대 침하량과 수리전도도의 크기가 증가하였다. 절리 간격은 수리전도도의 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제27권1호
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• pp.21-31
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• 2009

터널의 굴착이나 응력 재분포에 의해 터널 주변에는 암반 손상대(EDZ) 구간이 발생하게 되며, 이는 암반의 역학적 수리적 물성변화를 초래하여 추가적인 균열발생 및 지하수의 주요 공급로 역할을 하게 된다. 본 연구에서는 방사성폐기물 처분연구시설(KURT)을 대상으로 현장실험을 통해 암반변형계수를 측정하였고, 이를 바탕으로 손상대 영역을 세분화하여 FLAC2D를 이용한 전산해석을 실시하였다. 실험결과 KURT 주변에는 측정지점에 따라 0.6~1.8m의 손상영역이 발생하였으며, 손상대 구간의 변형계수 값은 주변 암반 변형계수의 약 40%에 해당하였다. 암반손상대로 인해 KURT 내 터널변위는 약 65%의 추가변위가 발생하였고, 최대 주응력은 58% 감소되었음을 확인하였다. 또한 손상대 영역의 고려로 인해 터널의 좌 우측 하단부에 발생되었던 소성 영역이 터널의 천정 및 바닥부근으로 확대되는 경향을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.465-479
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• 2008

저심도 터널 굴착시 예상되는 암반 거동을 정량적으로 파악하기 위해 계층 분석적 의사결정 방법과 암반 공학 시스템 방법을 적용하여 암반 거동 지수를 산정하였다. 복잡하고 조직화되지 않은 암반 거동을 효과적으로 결정하기 위해 쌍대 비교 매트릭스를 이용하는 계층 분석적 의사결정 방법과 상호 영향 매트릭스를 이용하는 암반 공학 시스템 방법을 적용하였고, 전문가 의견의 불확실성을 극복하고자 퍼지 델파이 방법을 적용하였다. 저심도 암반 터널 굴착 시 예상되는 암반 거동 유형으로 소성 변형, 낙반과 낙석을 제시하였다. 각각의 암반 거동 유형을 결정하기 위해 일축압축강도, 암질 지수와 절리 조건을 포함하는 암반 내생적 매개변수, 응력, 지하수와 지진 조건을 포함하는 암반 외생적 매개변수와 굴착 매개변수를 고하였다. 이를 서울 지하철 O호선 O공구 설계에 적용하여 예상되는 암반 거동 유형을 정량적인 암반 거동 지수로 제시하였다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.387-394
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• 2000

지하 채굴에 따른 침하와 수리전도도의 변화 양상에 관하여 조사를 하였다. 채굴 후 암반내 발생하는 변형률과 변형률 의존 수리전도도와의 상호 관계를 나타내는 식을 얻기 위하여 절리 암반을 등가 다공질 매질로 고려하였으며, 단일 절리의 수리전도도는 평행판 이론을 적용하여 결정하였다. 해석 결과에 따르면 채굴 후 암반내 수리전도도의 변화는 침하에 의해 발생한 변형률에 직접적으로 연관이 있는 것으로 나타났다. 채굴적의 폭을 증가시킴에 따라 최대 침하량과 수리전도도의 크기가 증가하였다. 절리 간격은 수리전도도의 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.257-268
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• 2005

일반적으로 현지 암반은 강도의 변화가 심 한 다양한 불연속면들을 포함하여 불균질하고 불연속성 을 나타낸다. 절리, 단층, 균열, 층리와 같은 불연속면들은 암반의 강도와 변형특성을 좌우하는 중요한 요인이다. 결과적으로, 지하공동의 안정성은 무결암의 역학적 특성뿐만 아니 라, 공동의 기하학적 형상과 관련하여 불연속면들의 공간적 분포와 역학적 특성에 크게 영 향을 받는다. 따라서 지하심부의 응력 조건에서의 공동설계를 위해서는 불연속 암반의 거동에 대한 정확한 이해가 필수적이다. 암반역 학 분야의 발전에 의하여 등방성 암반에서 의지 하공동 설계를 위한 기준이 제시되고 있으나, 불연속성 암반의 변형 거동은 불명확성 이 여전히 존재한다. 본 연구에서는 연속체절 리모델을 적용하여 불연속성 암반내의 지하공동 주변의 소성영역의 크기, 응력분포 및 변형거동에 대하여 매개변수의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. Mohr-Coulomb 파괴 이론에 의한 탄소성 유한차분법을 적용하였으며, 비조합 유동법칙과 완전소성 물질거 동을 가정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권3호
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• pp.225-232
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• 2010

본 연구에서는 절리에 작용하는 수직변형과 전단 팽창을 고려할 수 있는 수정된 3차원 변형률 의존성 수리전도도 변화 방정식을 제안하였다. 현지 암반을 직교절리가 발달한 매질로 가정하기 때문에 제시된 방정식을 사용하여 수리전도도의 이방성을 평가할 수 있다. 현지암반의 변형계수를 필요로 하는 탄성계수감소비를 손쉽게 결정하기 위하여 GSI와 교란계수를 기초로 하는 경험식을 사용하였다. 현지 암반 내에 존재하는 절리는 일반적으로 전체좌표계와 평행하지 않고 기울어져 있는 경우가 많기 때문에 기울어진 방향에서의 수리전도도를 구하기 위하여 변형률 회전식을 사용하였다. 해석 결과 GSI가 증가함에 따라 수리전도도는 감소하는 것으로 나타났다. 교란계수는 수리전도도의 변화 거동에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 특히 GSI가 50 이상인 암반의 수리전도도 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 해석되었다. 절리의 경사도 수리전도도 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다.