• 화약ㆍ발파
• /
• 제30권2호
• /
• pp.29-42
• /
• 2012

발파 시 자유면의 이동은 대상암반의 역학적 특성 및 발파조건, 특히 암반의 불연속면 특성과 폭약의 종류, 장약량, 저항선, 공간격, 공간 또는 열간 기폭시차 및 전색상태 등 여러 가지 변수들에 의해 달라지며, 이는 발파진동의 크기, 폭음 및 파쇄도에 커다란 영향을 미친다. 현재 국내 노천발파 현장의 발파설계는 대부분 인접 보안물건에 대한 안전성을 최우선으로 하고 있으나 대규모 발파가 이루어지는 노천현장에서는 발파 시 자유면의 이동을 분석하여 진동을 제어하고 파쇄도를 향상시키기 위한 최적 조건의 발파 설계를 하는 것은 매우 중요하다. 고속 디지털 동영상 분석을 통하여 발파 후 최초 자유면 암반의 움직임, 전색의 적정성, 발파암의 이동 궤적, 발파암의 이동방향과 속도, 최적의 기폭시스템 분석이 가능하다. 외국에서는 이와 같은 방법이 발파설계 및 평가를 위한 유용한 도구로 활용되고 있으나 국내에서는 그 연구가 미미하다. 따라서 본 연구는 디지털 고속 동영상 분석에 의한 최적 발파설계 및 평가에 대한 기초적인 연구를 수행하였다. 셰일과 화강암으로 구성된 대규모 노천 발파현장 2개소에서 Emulsion과 ANFO 두 종류 폭약에 대한 암반 파쇄과정을 촬영한 디지털 고속동영상을 분석하여 자유면 암반의 변위, 이동속도 등을 분석하고 2차원 유한요소 해석 프로그램인 AUTODYN을 사용하여 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 암반에 변위가 발생되는 반응시간, 발파 후 자유면 암반의 이동형상에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 및 디지털 고속 동영상을 분석한 결과, 암반의 종류에 관계없이 발파공 전면 자유면 암반의 이동형상은 주상 장약부의 중간 부근에서 변위 및 이동속도가 가장 크게 발생되어 가운데 부분이 활처럼 휘어진 형상을 나타내었다. 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 자유면 암반에 변위가 발생되는 반응시간의 경우 Emulsion 폭약이 ANFO보다 폭굉압력 및 폭속이 크고 초기 변위 반응시간이 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다.

• 지질공학
• /
• 제7권1호
• /
• pp.53-62
• /
• 1997

암석의 파고역학적 특성은 암반 내의 자연균열들의 분포를 예측하거나 혹은 불연속면을 포함하는 암사면이나 지하구조물의 안정성을 해석하기 위한 중요한 자료로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 암석의 파괴역학적의 특성의 차이를 측정하여 암종에 따른 제한적인 분포를 나타내는 자연균열에 대한 연구를 수행하였다. 자연균열과 인공균열의 진행특성을 정성적 및 정량적인 기준에 의하여 분석한 결과, 기원이 다른 균열들은 성장특성에 있어서 뚜렷한 차이를 나타냄을 확인할 수 있다. 따라서, 암석 파괴역학적의 이론을 이용하여 암반 내에 분포하는 균열들의 기원이나 공학적 특성을 예측하기 위해서는 먼저 충분한 지질학적인 이론과 근거가 요구됨을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.97-105
• /
• 2007

수문학적 토양유형은 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 것으로 미농무성 토양보전국에서 고안한 개념이다. 우리나라 토양을 이 방법으로 구분하고자 하는 몇번의 시도가 있으며 그 중 대표적인 것이 정 등(1995)이 분류한 수문학적 토양군이다. 이는 토양의 침투 투수특성에 대한 실측자료가 부족한 우리나라의 실정을 감안하여 토성속(textural family), 배수등급(drainage class), 불투수층(impermeable layer), 투수성(permeability)의 네가지 토양특성을 분류특성으로 하여 각각에 1-4점 범위로 점수를 매긴 후 합산한 점수를 기준으로 수문학적 토양유형을 분류하는 것이다. 최근에는 토양의 한계침투속도에 따라 수문학적 토양유형을 분류하고자 하는 시도가 있으며 본 논문에서는 새로운 방법으로 분류할 때 기존의 방법과 어떠한 차이가 있는지 비교하고자 하였다. 정 등(1995)의 분류방법은 개념상 몇가지 문제점을 안고 있다. 먼저 토양의 수리특성은 같은 토성속이라 하여도 토양생성 과정과 토지이용 방법에 따라 그 차이가 매우 큼에도 불구하고 이에 대해 고려하지 못하였으며 다음으로 지표유거가 많아 배수가 양호한 토양의 강우 유출을 과소평가한다. 또한 얕은 토심에 존재하는 불투수층이 존재하는 경우 토양의 수리특성에 관계없이 적은 양의 강우에도 유출이 발생하므로 별도의 제한인자로 간주하여야 한다. 토양의 한계 침투속도를 이용한 분류방법은 이러한 문제점을 상당 부분 개선할 수 있다. 토양의 한계침투속도를 산정하기 위해 현장에서 지표 한계침투속도와 투수속도를 측정하였으며 이 자료를 확장하여 해석하기 위해 입자특성을 이용한 Pedo Transfer Function을 개발하였다. 토심 50 cm 포화시 토양 투수성을 한계 침투속도로 가정하였으며 50 cm 이내에 암반층과 지하수위가 존재할 경우 투수성에 관계없이 D유형으로 분류하였다. 새로운 방법으로 분류한 결과 기존의 분류와 몇가지 차이점이 발견되었다. 가장 큰 차이는 대부분의 논토양이 느린 한계침투속도의 영향으로 D유형에 속한 것이다. 산림토양과 밭토양은 기존 방법과 마찬가지로 A, B유형이 많았으며 암반층을 고려하기 전에는 기존 분류에 비해 강우 유출 가능성이 적은 쪽으로 평가되었다. 그러나 암반층이 존재하는 토양을 고려한 결과 A 또는 B 유형에 속하던 상당수의 산림토양이 새로운 분류에서 D유형으로 분류되었다. 지표 유거가 많아 배수등급이 매우양호로 분류되던 토양은 정 등(1995)의 분류와 비교하여 대부분 강우 유출 가능성이 큰 쪽으로 조정되었다. 새로운 수문학적 토양유형을 이용할 경우 낮은 토심에서 암반층이 발견되는 산림토양이 분포한 유역이나 산림, 밭 등에 식질 토양이 많이 분포하는 유역에서는 기존의 방법을 이용하는 것보다 강우 유출량이 높게 평가될 것으로 판단된다. 앞으로 강우 유출량 실측자료와의 비교를 통해 지속적인 보정을 하여야 할 것이며 특히 불투수층의 존재시 일괄적으로 D유형으로 분류된 토양의 경우 깊이에 따라 C 또는 D 유형으로 세분하여 조정할 필요가 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권4호
• /
• pp.243-269
• /
• 2021

2010년대 이후 고준위 방사성폐기물 심층처분, 지하 CO₂ 저장과 시추공 조사 기반 심지층 특성화를 대상으로 한 연구 및 실용화 프로젝트의 사회적 중요성이 점차 높아지고 있다. 이와 관련하여, 대심도 암반의 수리 특성에 대한 정량적이고 신뢰성있는 정보를 얻을 수 있는 현장 시험 기술의 필요성도 크게 증가하고 있다. 수년간의 연구 개발을 통해 자체 기술력으로 설계, 제작된 핵심 장치들을 기반으로 대심도 시추공 수리특성 조사 시스템(DHTS)을 독자적으로 구축하였다. 이 시스템을 사용하여 경주시 중생대 화강암과 퇴적암 지역에 위치한 심도 1 km 급 시추공 2개소에서 고정밀도 정압 주입시험을 성공적으로 수행하였다. 현장 시험에서 미세 유량 주입/조절 모듈을 사용하여 0.01 l/min 미만의 매우 낮은 유량 측정이 가능하였다. 본 논문에서는 DHTS의 주요 특성을 소개하고 대심도 저투수성 암반 환경 하에서 수행된 고정밀도 시험 결과에 대해 간단히 논의하였다.

• 지질공학
• /
• 제16권4호
• /
• pp.337-349
• /
• 2006

부산울산 고속국도 중 8.02 km 구간에서 유문암질 응회암류로 구성된 암반사면에 설치된 6개의 조사선으로부터 총751개의 절리가 측정 기록되었다. 조사된 절리 자료를 사용하여 절리군 분석이 수행되었으며 구분된 개별 절리군에서 방향성, 절리선 길이, 절리 간격 및 삼차원적 절리 크기에 대한 확률분포가 도출되었다. 구분된 모든 절리군에서 방향분포는 높은 변동성을 수반하며 대부분의 절리군에서 기존의 피셔분포가 방향분포 모델로 채택될 수 없는 것으로 검정되었다. 절리 간격 및 절리선 반길이에 대한 통계분포 모델로 음지수, 감마 및 대수정규 분포가 모두 적합한 것으로 분석되었다. 이들 통계분포를 도출하기 위해서는 절리 간격과 절리선 길이에 관계된 자료왜곡을 보정하였다. 이로부터 추계론적으로 모사된 삼차원 절리연결구조는 사면암반의 이차원 영역에서 각 절리군에 대한 절리선 구조를 예측하는데 이용되었다. 예측된 절리분포의 통계적 특성치를 현장조사 자료와 비교하여 타당성을 검토한 결과 사면암반에서 모사된 삼차원 절리연결구조는 현장암반의 절리 분포특성을 잘 반영하는 것으로 해석되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제27권2호
• /
• pp.176-188
• /
• 1995

지하처분된 방사성핵종의 이동 해석방식으로서 입자추적법을 도입하였다. 입자추적법은 암반균열대와 같은 흐름장이 불균일하고 복잡할 때 물질이동을 모사할 수 있는 방법이다. 암반층에서 방사성핵종은 주로 암반사이에 발달한 균열을 따라 이동하는데, 초기연구자들은 균열틈을 평행판 사이의 간격으로 가정하였으나, 실제 균열은 이보다 복잡다양해서 실제 물질 이동과는 상당한 오차가 존재하였다. 이 논문에서는 이를 극복하기 위해 가변균열폭 국부통로모형을 도입하여, 균열대 내부는 2차원적인 균열폭의 분포를 가지며, 핵종은 균열내에서 상대적으로 큰 균열폭을 따라 이동이 주로 일어나는 국부이동이 라는 점을 제시하였다. 또한 개발한 이동모델의 타당성 입증차원에서 자연균열을 가진 화강암을 사용하여 방사성 핵종 이동 실험을 수행하였다. 추적자로서 지하수와 같은 이동특성을 가진 삼중수소와 요오드를 사용하였다. 화강암 균열대 특성을 파악하기 위해 균열이 있는 윗 암석면에 11개의 시추공을뚫고 수리전도 시험을 수행하였다. 실험자료와 전산모사치를 비교해 본 결과, 가변균열폭국부통로 개념에 물질이동모델로 입자추적법을 결합한 모델이 암반균열에서 핵종이동 해석방법으로 유용하였다. 또한 핵종은 균열 내에서 상대 적으로 큰 국부통로를 따라 주로 이동하며, 이동방향과 직각인 암반매질내로 확산도 상당한 비율로 일어났다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제11권3호
• /
• pp.123-138
• /
• 1995

절리암반내에서 이루어지는 주입재의 유동을 분석하기 위하여 서의 주입재 유동에 대한 전산실험을 수행하였다. 암반내 유체유 주입재의 전단강도와 점성도변화 특성을 반영하였다. 다양한 문제 극분포 발생장치 및 절리망 형성장치와의 연계성을 확보하였다. 주입재와 절리면과의 마찰에 의한 수두손실을 계산하기 위하였으며 주입재의 고화에 따른 유동멈춤현상을 반영하기 위하여다. Binghamian grout(이후 Bingham 주입재)와 Newtonian grout(이후 Nweton 주입재)의 유동특성에 관한 자료를 구하기 위하여 실험실 시험결과를 수식화하였다. 단일절리면에서의 주입재 유동특성에 대한 전산실험을 수행한 결과 평판모델에서는 발견할 수 없는 주입재의 채널유동을 확인할 수 있었다. 전단강도 및 점성도의 변화가 주입재 유동에 미치는 영향을 파악하여 주입관리와 주입재 선정을 위한 기본방안을 제시할 수 있었다. 또한 지하수의 유동이 주입재 유동에 미치는 영향을 분석하여 주입지역에 작용하는 수리구배와 주입압과의 관계를 도출하였다. 마지막으로 터널주변에서의 주입재 유동을 관찰하여 주입작업에 대한 이해를 증진시키고자 하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제26권2호
• /
• pp.68-86
• /
• 2016

암반 구조물의 안정성을 분석하기 위해서는 암반 내 존재하는 불연속면의 전단거동 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 특히 심부 지하에서의 암석 불연속면 마찰 거동 특성은 역학적, 수리적, 열적 및 화학적 조건과 각각의 조건들의 상호작용에 의해 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 다양한 열-수리-역학적 조건에서 불연속면의 전단 거동 특성을 파악하기 위해 매끈한 화강암 불연속면 시험편과 거칠기를 포함한 유사암석 불연속면 시험편을 대상으로 삼축압축장비를 이용한 전단실험을 수행하였다. Coulomb의 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과를 분석한 바 화강암 시험편의 경우 실험 조건의 변화에 따라 마찰 거동에 큰 변화를 보이지 않았으나 유사암석 시험편의 경우 응력 수준에 따라 변화를 보였다. 실험 조건의 변화에 따른 강성 및 팽창각의 변화를 분석한 결과 온도 및 수압 조건의 변화에 따라서 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제15권4호
• /
• pp.250-263
• /
• 2005

암반 내 형성된 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애 요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준 증가에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 원형 터널 공시체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합 모델을 이용하여 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 응력 강도비 증가에 따라 진행된 균열 발전단계를 미소파괴음 특성 변수들에 대한 상세 분석을 통해 평가하였다. $PFC^{2D}$ 해석을 통해 공동 주변에서의 미세 균열 발생과 전파 과정을 성공적으로 가시화하였으며 이를 통해 이축 압축시험 결과의 신뢰성과 시험방법의 적정성을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.23-37
• /
• 2002

절취 사면에서의 파괴는 사면의 내부 또는 외부 요인들의 결합에 의해 발생한다. 내부 요인은 사면 자체의 지질 또는 형상 조건과 관련된 파괴 요인이며, 외부 요인은 자연적 또는 인위적으로 사면에 가해지는 파괴 요인이다. 각 요인에 의한 사면 파괴에 기치는 영향의 정도는 사면을 구성하는 지반 조건에 따라 다르며, 사면의 거동 특성에 의해 제어된다. 이 연구에서는 사면의 지반 조건을 거동 특성에 따라 구분하는 기준으로 토층심도율(SR), 블록크기비(BR) 및 암석강도를 사용하였다. 이런 기준에 의하면 사면의 지반 조건은 불연속체적 절리 암반과 연속체적 토상 지반, 파쇄 암반, 괴상 암반으로 구분된다. SFi-system은 이와 같이 구분된 지반 조건에 따라 내부 파괴 요인과 외부 파괴 요인을 평가함으로써 사면 파괴 지수(SFi)를 결정하는 평가 시스템이다. 이 평가 시스템을 실제적으로 사면에 적용한 결과, 사면 파괴 지수는 사면 파괴의 가능성 및 규모와 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 따라서 SFi-system은 사면의 파괴 예측과 그 특성 분석을 위한 효과적인 도구로 사용될 수 있다.