• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.373-385
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• 2022

굴착기의 어태치먼트 형태로 사용하는 드럼커터는 현장에서 다양한 작업이 가능한 굴착기와 연계하여 사용하는 점에서 그 효용이 크다. 본 연구에서는 굴착기에 설치된 드럼커터 어태치먼트를 이용하여 노출된 암반사면을 대상으로 굴착 시 나타나는 유압과 변형률을 측정하여 드럼커터에 작용하는 하중과 토크를 추정하였다. 굴착기의 붐과 암의 작업각도와 sumping, lowering작업에 따라 8가지 작업모드로 구분하고 작업모드에 따른 유압과 작용력 변화를 분석한 결과, 유압과 유량은 드럼커터 어태치먼트의 제작사양에서 고려된 범위 내에서 문제없이 구동될 수 있음을 확인하였다. 드럼커터 어태치먼트에 작용하는 평균 하중과 토크는 제작사양의 범위 안에 있었지만, 최대하중은 제작사양의 4배까지 나타났다. 높은 지반강도의 영향으로 sumping이 적정하게 이루어지지 못한 점과 일부 위치에서 불연속면의 포함 등으로 인하여 굴착기의 붐과 암의 각도에 따른 하중과 토크의 경향을 발견하지 못하였다. 그러나 해당 결과는 높은 강도의 지반을 굴착할 경우에 드럼커터 어태치먼트에 나타나는 하중과 토크의 범위를 파악하는데 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.320-327
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• 2011

본 연구는 ○○ 석회석 광산의 화강암 폐석을 이용한 부순 모래를 전색재로 이용하기 위하여 그 현장의 주변에서 쉽게 구할 수 있는 바다 모래, 강 모래, 점토와 물의 전색재와 동일한 조건으로 모르타르 블록의 시험발파를 통해 전색효과에 대한 비교가 이루어졌다. 이때 모르타르 블록은 폭 50 cm, 길이 50 cm와 높이 70 cm로 제작하였다. 전색재료들에 대한 물리.역학적 특성을 알아보기 위하여 체가름 시험, 직접전단시험과 압출시험이 수행되었다. 모르타르 발파시험에서 전색길이 10 cm 및 20 cm에 대하여 폭발 충격압에 따른 강봉의 축방향 변형율과 전색재의 분출속도가 동적 변형율 측정기에 의해 측정되었다. 강봉의 축방향 변형율은 화강암 부순 모래가 가장 크게 나타났으며, 전색재의 분출속도는 물을 전색재로 사용하였을 때 가장 작은 값을 보이고 있다. 이 결과는 사용된 전색재의 발파 공내 다짐단위중량, 입도분포, 전단저항 및 압출시험결과와 상호 연관성을 보이고 있다. 전색재의 분출속도와 축방향 변형률은 서로 지수적으로 반비례하는 경향을 나타낸다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.493-505
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• 2013

본 수치해석논문에서는 절리와 단층대를 포함한 지열저류층에 수리자극을 가할 시 수반되는 유도지진과 단층대의 변형을 개별요소법을 사용하여 모델링하였다. 수채해석기법은 2차원 입자유동코드를 기반으로 하며 수리역학적 상호작용기법과 미소파괴음의 모멘트텐서 역산알고리즘이 결합되었다. 수치해석의 주요결과로는 시공간적으로 변하는 유도지진의 분포와 규모 그리고 단층대의 변형(파괴 및 전단변위)과 주입유체압력의 시공간적 분포와의 상관관계이다. 첫 번째 수치해석으로부터 절리가 분포하는 지열저류층에서의 수리자극에 의한 유도지진의 분포는 주입유체의 점성에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 주입유체의 점성이 낮은 경우 (1 cP), 유도지진의 발생범위가 큰 것으로 나타났으며, 주입 후 발생하는 유도지진의 개수와 규모 또한 높게 나타났다. 단층대가 존재하는 지열저류층의 수리자극 모델링의 결과, 주입정의 위치가 단층대와 가까운 경우 작은 주입수 압력분포(<0.1 MPa)로도 단층대의 파괴와 전단변형을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서 소개한 수치해석기법은 수리자극을 통한 지열저류층 개발 시 유도지진의 분포와 규모를 실제 유체주입작업전에 예측할 수 있게 함으로써 지열에너지개발 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 지질공학
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• 제29권3호
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• pp.223-236
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• 2019

전기비저항탐사는 지질 분포나 단층 파쇄대의 유무 등의 지질 구조, 지층의 풍화 및 변질 정도, 지하수 등을 파악하기 위하여 광범위하게 활용되는 탐사기법이다. 본 연구에서는 지하 전기비저항의 분포특성을 분석하기 위하여 총 6개 측선을 중심으로 울릉도 나리분지와 알봉분지 주변 지하 칼데라 퇴적층과 지질 구조를 파악하기 위하여 기존의 쌍극자배열법(A 방법과 C 방법)의 탐사결과와 함께 변형된 쌍극자배열법(D 방법)을 적용하여 연구를 수행하였다. 본 연구결과, 변형된 쌍극자배열법을 적용하여 최적의 지하 비저항 분포단면 분석을 통해 퇴적층과 연약대가 분포하는 구간인 500 ohm-m 이하의 저비저항대와 화산암체인 조면안산암질 암류가 분포하는 5,000 ohm-m 이상의 고비저항대의 경계를 명확하게 파악할 수 있었다. 알봉분지의 퇴적층은 평균 50~100m 내외, 나리분지의 퇴적층은 평균 약 100~200m 내외의 두께로 분포하는 것으로 추정되며, 칼데라 단층으로 추정되는 이상대는 지표부근에서 탐사심도 하부까지 500 ohm-m 이하의 저비저항대가 수직으로 연장성을 가지면서 암반 내 연약대와 구분되는 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.296-305
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• 1999

많은 터널 현장에서 계측을 수행하고 있지만, 일반적인 역해석 방법으로 이 계측자료를 통해 라이닝에 작용하는 변형율과 응력 등의 역학량을 추정하기는 어렵다. 그 이유는 현장에서 계측이 가능한 적은 변위수로부터 라이닝의 응력상태를 추정할 수 없기 때문이다. 계측의 시간과 비용을 고려해 볼 때, 계측자료를 이용할 수 있는 기법의 개발은 시급한 연구과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 터널계측에서 계측 가능한 소수의 변위로 전테 라이닝의 변위와 응력 등의 역학량을 계산할 수 있는 역해석 모델을 개발하였다. 역해석 방법으로서 복공 외면에 작용하는 외력의 자승이 최소화될 때 해를 구하는 방법을 사용하였다. 라이닝 외면에 작용하는 하중을 가정하여 유한요소법으로 변위와 응력을 계산하고, 여기서 얻은 몇개의 변위를 계측 변위로 가정하여 역해석 모델에 입력함으로써 절점 변위, 요소의 변형율 및 응력 등을 다시 구하였다. 처음 계산된 변위와 역계산으로 구한 변위를 비교함으로써 모델의 신뢰성을 평가하였다. 자동계측으로 라이닝의 비교적 정확한 계측을 수행하고 있는 지하철 한강 하저터널 현장에서 얻은 계측변위를 개발한 역해석 모델을 적용하여 실제 계측한 응력과 유사한 결과를 얻었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.383-396
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• 2015

모래자갈층에서 터널굴착 시 발생하는 지표침하에 의해 지상빌딩에 발생하는 손상도를 분석하였다. 모래자갈층의 두께와 터널까지의 심도는 약 20m이고 터널의 폭과 높이는 각각 12m, 8.6m이다. 터널은 막장전방을 3열의 강관다단그라우팅으로 보강하면서 시공하였다. 터널시공 중에 빌딩주변 36개소에서 지표침하를 계측하였고 이를 이용하여 3차원 지표침하면을 구하고 빌딩의 위치에 따라 처짐비와 수평변형율로 빌딩의 손상도를 평가하였다. 시공 중 계측된 지표침하는 약 1~4mm로 작았고 빌딩은 수평압축변형을 받는 상태가 되어 빌딩에 손상이 발생하지 않았다.

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.109-116
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• 2011

본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉 실험장비를 적용한 압열인장 실험을 수행하여, 암석의 동적인장강도 및 변형률 속도를 평가하였다. 시료가 파괴되기 전에 시료 내 동적 응력평형상태를 확보하기 위하여 펄스쉐이핑 기법으로 입사파의 증가시간을 제어하였다. 압열인장 실험시료는 Inada 화강암, Kimachi 사암, Tage응회암을 정밀하게 가공하여 제작되었다. 결과로서, Inada 화강암의 동적인장강도는 정적인장강도의 11.9배 이였으며, Kimachi 사암과 Tage 응회암은 각각 8.5배, 9.2배로 평가되었다. 고속카메라를 이용하여 시료 내 축 하중 방향으로 발생하는 인장균열의 발생양상을 관찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권2호
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• pp.143-154
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• 2014

본 연구에서는 지오메카닉스모델을 이용한 가스하이드레이트 회수 생산 과정에서의 해리 발생 및 이에 따른 주변 퇴적층의 역학적 변형을 시뮬레이션 하였다. 지오메카닉스모델은 TOUGH+Hydrate와 FLAC3D 해석 코드를 순차적으로 반복해석하는 기법으로 감압법을 이용한 가스하이드레이트 회수 생산과정에서의 온도, 압력, 포화도 변화가 생산정 주변 퇴적층 내 유효응력, 강성 및 강도 변화에 미치는 영향을 고려할 수 있는 특징이 있다. 회수생산 방식에 따른 모델해석결과 비교를 통해, 감압법과 열자극법을 병행하는 경우 초기 생산량 증대를 가져올 수 있음을 보였다. 또한, 미고결 점토질 퇴적층에서의 회수생산 시 사암층에 비해 상대적으로 변형이 크게 발생함을 보였다.