• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.279-288
• /
• 2001

암반내에 존재하는 불연속면은 지하구조물의 안정성에 큰 영향을 미친다. 불연속면을 해석하기 위한 구성법칙에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 객관적인 거칠기 파라미터를 이용한 전단거동 모사에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 정량적인 거칠기 파라미터를 이용한 두 가지의 새로운 구성방정식을 만들어 절리 거동을 모사하였다. 첫 번째 구성법칙은 탄소성 이론에 근거하여 두께가 없는 개별절리요소 이용한 방법이고, 두 번째 구성법칙은 3차원 레이저 변위 측정 데이터를 직접 이용하여 Ohnishi가 제안한 거칠기 손상모델을 도입하였다. 제안된 두 모델을 가지고 직접 전단시험을 모사해본 결과 실제 실험에 나타나는 변형률 경화 및 연화현상 그리고 잔류전단강도와 같은 현상을 볼 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제6권1호
• /
• pp.10-18
• /
• 1996

Arched openings are generally excavated in underground construction works. Since stress distribution around openings depends on geological structure in rock mass, any shape of arched openings fully conformed with in-situ stress condition should be recommended to maintain mechanical safety of structures. Shape of arched openings is specified by both roof curvature and height-width ratio, and especially this report presents deformation behaviors related with roof curvature. Scale model tests and numerical studies of various shaped openings are conducted, where rectangular opening shows the greatest convergence. Through the anlayses of various arched opengings, as radius of roof curvature is increased, roof lowering and sidewall closure are remarkably increased, whereas floor heaving is increased little by little. By the way, it is useful that displacements of openings are roughly estimated in the stage of preliminary investigation. To find out elastic displacements of arched openings with any roof curvature, regressional formula and charts by least square method are represented. In addition elastoplastic deformation behavoirs of arched openings concerning associated adn non-associated flow rule are discussed.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2012

본 논문에서는 서울OO고속도로 건설공사 노선에 있는 2곳의 광폭 4차로 터널의 계측항목별 측정결과를 정리한 계측분석 자료를 근거로 하여 터널굴착에 따른 주변지반의 움직임과 각 지보부재의 효과를 파악하고 공사의 안전성 및 경제성을 재평가하고자 하였다. 터널 노선에 대한 사전 지질조사 및 주변 구조물 현황을 조사 분석하여 터널굴착에 따른 주변 지반, 각 동바리 부재의 변위, 응력의 변화를 파악하여 설계, 시공의 안전성과 경제성을 확인하고, 또한 설계 기준값과 계측치를 비교 분석하여 실제 현장조건에 맞는 지보 수준을 평가하였다. 평가 결과 대부분의 구간에서 기준치(30mm)이하의 변형결과를 보였고 암반등급에 따라 시공된 지보재의 수준이 과대하게 산정되었음을 알 수 있었다. 따라서 공사의 효율성 및 경제성의 측면에서 고려해볼 때, 향후 지보재의 적정수준에 대한 발전된 연구가 진행되어야할 필요가 있다고 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제25권5호
• /
• pp.423-434
• /
• 2015

본 연구에서는 필러 폭과 모형재료의 강도가 서로 다른 등방성 및 이방성 암반 내 쌍굴터널의 모형실험을 통해 얻어진 터널의 변형과 필러부 균열이 발생한 이축압력 자료를 이용하여 터널 간 이격거리, 지반 강도, 등방성 및 이방성이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 모형재료의 일축압축강도에 대한 균열개시압력의 백분율을 균열개시압력비율이라고 정의할 경우, 강도가 큰 지반에 시공되는 쌍굴터널은 강도가 작은 지반에 비하여 균열개시압력 값은 크지만, 균열개시압력비율은 작게 나타났다. 이에 비해 필러 폭이 큰 쌍굴터널은 필러 폭이 작은 경우에 비하여 균열개시압력 값이 클 뿐 아니라 균열개시압력비율도 크게 나타나, 필러 폭은 쌍굴터널 안정성에 영향을 미치는 주된 요소로 판단된다. 지반의 등방성과 이방성 여부도 터널 안정성에 영향을 미쳤는데, 이방성 모형은 등방성 모형에 비해 균열개시압력과 균열개시압력비율이 작을 뿐 아니라 필러부에 존재한 기존 불연속면을 따라 균열이 발생하였다.

• 지질공학
• /
• 제13권2호
• /
• pp.193-205
• /
• 2003

양산단층과 동래단층 사이를 통과하여 건설하는 지방도를 포함하는 조사지역에는 중생대 백악기에 분출 및 관입한 안산암질암, 세립질 화강암, 반상 화강암 및 흑운모 화강암이 분포한다. 또한 이 지역은 양산단층과 동래단층 사이에서 북동방향의 명곡단층과 북북동방향의 법기단층이 발달하고 있다. 이 지역의 절리의 특성은 화강암이 분포하는 지역에서 절리의 경사각이 30도 미만의 sheeting joint가 발달하며 이외 경사각이 70도 이상 고각의 절리는 북동방향, 북서 방향 및 거의 동서방향의 3조의 절리군이 발달한다. 이들 절리의 간격은 대개 20cm이상의 보통의 간격상태로 암반이 심하게 파괴되지 않았음을 볼 수 있고, 또한 벽면강도도 일반적으로 100MPa이상으로 원암의 강도와 차이를 보이지 않아 절리가 심하게 변형작용을 받았다고는 볼 수 없다 따라서 이 지역은 양상단층과 동래단층인 두 대단층의 사이에 위치하는 암반이지만 이들 단층의 손상대(Damage zone)의 범위가 좁아 지반 상태가 비교적 양호한 것으로 판명되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제25권4호
• /
• pp.359-372
• /
• 2015

암반에는 단층, 절리, 층리 등의 불연속면이 많이 포함되어 있다. 이러한 불연속면은 기하학적 복합성에 의해 복잡한 구조로 나타난다. 이 연구는 스텝으로 배열된 두 전단균열의 끝에서 나타나는 구조 발달을 수치해석적으로 연구하였다. 이 연구에서는 PFC2D(Particle Flow Code) 프로그램을 이용하여 두 전단균열의 끝에서 형성되는 초기균열(incipient fracture)뿐만 아니라 초기균열에서 덧자라는 균열의 성장과정을 살펴보았으며, 균열 발생 시 나타나는 주변응력상태를 관찰하였다. 모든 실험 결과에서는 균열 끝에서 발생한 초기 균열 대부분이 인장균열에 의한 것으로 나타났으며, 균열의 전파각은 초기에 $30{\sim}57^{\circ}$에서 실험이 더 진행되면 저각으로 발달하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.351-359
• /
• 2007

지반재료중의 하나인 암반의 물성평가 및 원지반상에서의 역학적 암반거동 평가를 위하여 다축(이축 혹은 진삼축) 압축실험이 수행되고 있다. 이러한 다축압축 실험의 경우에는 적용되는 경계조건에 따라 실험체내의 내부 응력이 예상과 다르게 작용하게 되며 결국 실험결과의 왜곡을 발생시킬 수 있으므로 적절한 경계조건의 설정은 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 하중재하판과 실험체의 경계면상에서 발생할 수 있는 마찰저항을 감소시키기 위하여 사용된 철제 빗살구조의 재하판에 대한 구조 설계 방법을 제안하고자 한다. 각 빗살의 길이 및 단면의 계산을 위하여 각 빗살은 고정단에 지지된 단순보와 고정단에 지지된 기둥의 형태로 가정되었으며 좌굴과 실험체의 변형에 따른 빗살의 처짐을 고려하는 방법이 적용되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제25권2호
• /
• pp.144-154
• /
• 2015

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제29권6호
• /
• pp.425-438
• /
• 2019

본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형 실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제9권1호
• /
• pp.64-71
• /
• 1999

균열면을 제어하는 발파방법의 하나로서 노치성형 발파공을 이용한 방법의 균열발생 특성을 2차원 및 3차원 유한요소 해석방법을 이용하여 고찰하였다. 균열제어를 위한 모델로는 노치가 성형된 발파공과 일반적인 원형 발파공을 대상으로 하였으며, 발파 압력에 대한 암반의 동적 반응, 탄성 및 소성 변형의 발생 특성, 그리고 이로 인한 발파 균열의 성장 전파 특성을 분석하여, 균열의 능동적 제어와 보다 효율적인 발파가 이루어 질 수 잇는 조건들을 규명하고자 하였다. 해석 결과 일반 발파공의 정하중 탄성 모델의 경우 공반경의 약 3배인 6cm 까지 집중된 응력의 크기가 파괴강도를 초과하는 것으로 나타났으며 탄소성 모델의 경우 균열이 전파거리는 공반경의 145배인 30cm 가지 확장되었다. 또한 폭 5mm 길이 30 mm 의 노치가 가공된 발파공의 경우 정하중하에서 공반경의 23배인 46cm 까지 균열이 진전되었으며, 균열의 방향은 노치 첨단의 방향으로 생성되는 것으로 나타났다.