• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.313-325
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• 2006

본 연구에서는 이방성 암반의 방향성 및 측압조건이 터널 변형거동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 서로 다른 15가지 이방성 터널 모형에 대해 축소모형실험을 실시하였다. 이를 위해 모래 석고 물의 중량비를 달리한 모형재료에 대한 물성 실험을 통하여 모형재료의 특성을 연구하였다. 대부분의 이방성 터널 모형은 응력이 집중되는 곳에서 전단파괴 현상을 보였으며 절리면을 따라 미끄러짐이 발생하여 절리면의 경사 방향이 터널 변형거동에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 절리 경사가 $30^{\circ}$보다 작은 모형에서는 반팽창현상이 두드러지게 나타났으며 절리경사가 $50^{\circ}$인 모형은 측압조건에 관계없이 수직 및 수평 내공변위가 가장 작게 나타나 실험된 모형중에서 가장 안정적인 모형으로 판단된다. 또한 모형터널의 파괴 및 변형양상은 측압계수 조건에 따라 매우 상이하게 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2012

본 연구에서는 사암과 셰일이 교대로 반복되는 호층 지질구조를 가진 암반에서 복공이 설치되어 운영중인 기존 터널의 인근에 단면 형태가 다른 신설 터널을 건설할 경우, 신설 터널의 시공중 안정성을 검토하기 위하여 축소모형실험을 실시하였다. 이러한 비대칭 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 하중조건이 서로 다른 네가지 모형을 제작하였고 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 0.5D인 모형의 경우 필라에서 발생한 균열은 모두 호층 지질구조상 지층 경계면에서 발생하였고 지층간 전단변위가 필라 피괴의 중요한 인자로 작용하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력수준에서 균열이 발생할 뿐 아니라 같은 압력 수준에서 터널의 내공변형량은 더 크게 나타나 터널의 안정성이 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 또한 하중조건을 달리한 경우에는 측압계수가 1.0일 때 터널 안정성이 우수한 것으로 나타났으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.280-287
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• 2013

터널의 안정성 평가방법 중 유한요소법이나 유한차분법과 같은 수치해석을 수행하면 정밀한 지반거동을 예측할 수 있으나 터널노선 전구간에 대한 수치해석은 경제적으로 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 이론해를 사용하고 이를 적용할 수 있도록 터널을 등가면적의 원형으로 가정하여 터널 전구간에 대한 안정성을 분석하는 방법을 제시하였다. 이를 실제 터널에 적용하여 터널 전구간에 대해 예상되는 변형거동과 정량적인 변형률 및 소성반경을 계산하였고 이로부터 변형을 적정한 수준 이내로 제한하기 위한 지보압을 제시하였다. 적용 결과 제안된 방법은 전체 터널 구간에 대한 신속한 안정성 평가와 주요 불안정 구간에 대한 정밀 해석이나 계측설계와 같은 후속조치를 위한 정량적 자료를 제공할 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.225-236
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• 2001

암반 절리면의 거칠기는 전단강도 및 변형거동에 가장 중요한 영향을 미치는 요소 중의 하나이다. 절리면은 전단변형이 발생하는 동안 손상을 받게 되고 이에 따라 거칠기각은 연속적으로 낮아진다. 절리면의 수직팽창성과 강도 경화 및 연화현상도 거칠기의 변화와 관련이 있는 것으로 이해되고 있다. 따라서 절리면의 거칠기의 변화를 효율적으로 반영시킬 수 있는 수치해석 모델의 개발이 중요하다. 이 연구에서는 탄소성이론을 바탕으로 거칠기 변화를 고려할 수 있는 탄소성 응력-변형 증분식을 유도하여 절리면 거질기 변화가 절리면 전단거동에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는데 이용하였다. 유도된 탄소성 증분식을 검증하기 위하여 수치 주기전단시험을 실시하였다. 수치시험결과 개발된 탄소성 증분식은 거친 절리면의 주기전단시험에 나타나는 일반적인 현상들을 모사하는데 효과적임을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제4권1호
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• pp.1-12
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• 1994

일반적으로 암반에는 크고작은 크랙들이 많이 분포하고있다. 이들 크랙들은 그 암반의 역학적 거동에 크게 영향을 미친다는 것은 알려진 사실이다. 본 연구에서는 암반의 역학적 거동에 미치는 크랙의 기하학적 영향과 그 크랙에 집중하는 응력의 크기가 해석되었다. 이를 위해, 모델실험으로서 여러 크랙셀을 가지는 모르타르 공시체를 제작하였으며, 이들 공시체을 가지고 일축압축실험을 실시하였다. 실험도중 크랙의 발생과 지전을 직접 그리고 연속적으로 관찰하기위해 비데이시스템이 설치되었다. 또한 응력-변형 곡선 역시 퍼스날 컴퓨터에의해 기록되었다. 이들의 수치해석은 유한요소법과 균질화 이론에 의해 해석되었다.이들 해석친느 암반중에 분포하는 크랙의 진전 메카니즘과 역학성을 정량적으로 잘 설명해준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.1013-1028
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• 2017

본 논문은 원형 자유면을 이용한 암반 파쇄에 대한 수치해석적 연구이다. 암반 파쇄시 균열 발생에 대한 메커니즘을 알아보기 위하여 수치해석을 통해 응력 및 변형율 경로를 분석하였다. 수치해석 결과로부터 균열선의 주응력 분석으로 최대 주응력을 산출하여 취성 재료의 파괴와 균열 진전에 대하여 분석 규명하였다. 또한 본 연구결과를 통하여 암반파쇄시 균열 진전 방향이 전환되는 거동 메커니즘을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.214-218
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• 2008

본 연구에서는 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)를 이용하여 변형률 속도에 따른 이방성 화강암의 동적파괴 과정을 조사하였다. 실험결과 변형률 속도가 증가할수록 에너지 흡수량 및 최대응력이 증가하였다. 최대응력은 모든 방향에서 변형률 속도에 의존적이나 역학적 이방성에 민감하지는 않았다. 변형률 속도가 증가할수록 탄성파속도가 많이 감쇠되고, 모든 방향에서 변형률 속도에 의존적이며 강한 암석일수록 감쇠가 빠르게 일어났다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.247-260
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• 2014

KURT 2단계 구간에 대한 암반역학 모델을 설정하기 위하여 대상지역의 암반을 지질특성과 절리발달정도에 따라 총 6개의 암반 단위체로 구분하였다. 연구지역 암반은 대부분 화강암 그룹인 G1, G2, G3 단위체로 이루어져 있으며, 관입암 그룹인 D1, D3 단위체가 소규모로 분포한다. 또한 단층파쇄대로 이루어진 불량한 암반인 F3 단위체가 KURT 2단계 구간의 입구를 가로지르는 형태로 분포한다. 암반의 상태를 파악하기 위하여 시추조사 자료를 바탕으로 RMR, Q-system, RMi 등 3종류의 암반분류법으로 암반을 분류하였고, 선행 연구들에서 제안된 다양한 경험식과 암반분류 결과를 이용하여 암반의 변형계수, 강도, 점착력, 마찰각 등의 지반정수를 계산하였다. 최종적으로 각 암반 단위체에 대한 대표 암반분류 값과 대표 지반정수 값들을 산정하여 연구지역의 암반역학 모델을 설정하였다. 이 연구에서 설정된 암반역학 모델은 KURT 2단계 구간에 대한 설계와 안정성 예측 연구에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제26권4호
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• pp.593-600
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• 2016

본 연구에서는 국내의 107개 터널 설계 과정에서 수행한 현장 및 실내시험 자료 4,280개를 이용하여 암반 및 무결암의 역학적 특성을 암종 및 강도별로 분석하였다. 분석된 물리 및 역학적 특성은 단위중량, 점착력, 내부마찰각, 변형계수, 탄성계수, 포아송비, 일축압축강도, 인장강도, 투수계수, 비중이다. 평균값의 분석 결과에 의하면 편마암은 비중, 화강암은 투수계수, 퇴적암은 단위중량과 점착력, 내부마찰각, 화산암은 변형계수와 탄성계수, 일축압축강도, 인장강도, 변성암은 포아송비에서 가장 높은 값을 보인다. 역학적 특성의 분포 범위는 암종 및 강도를 고려한 분석에도 불구하고 넓게 분포하며, 이는 암반의 불균질성과 이방성에 기인하는 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제5권1호
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• pp.31-44
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• 1995

본 연구에서는 지하공동이 해석적용기준을 제시하기 위하여 암반의 역학적 특성과 지하공동에 작용하는 초기응력을 검토하였고, 지하암반을 선형 탄성의 균질한 암석으로 가정하여 공동주위의 거동을 검토하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. - 지하암반공동의 유한요소경계는 공동의 중심으로 부터 공동 반지름의 6배이상으로 하여야 한다. - 원형공동의 경우, 수직응력과 수평응력의 비인 $K_0$ 값이 증가함에 따라 공동측면에서는 변형이 공동의 중심방향으로 증가하고, 공동상부에서는 공동의 중심방향으로 변형이 감소한다. 또한 $K_0$ 값이 1/4보다 작을 경우 공동주변암반체에서 인장영역이 발생함을 알 수 있었다. - 마제형인 공동 I과 Powerstation 형인 공동 II에 발생하는 변위는 원공동과 거의 비슷한 경향을 나타내고, 공동 I, II에 발생하는 응력집중은 공동의 벽면과 바닥으 교차부에서 발생하며, 공동 II에서 보다 큰 응력집중이 발생함을 알 수 있었다.