• 터널과지하공간
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• 제7권2호
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• pp.143-149
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• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.301-308
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• 2000

균열모형을 이용하여 압축 하중하에 있는 암석의 비선형 거동을 예측하는 것은 가능하다. 암석내의 균열의 성장은 암석의 이방성을 가져오며, 이러한 이방성의 정도는 단성계수의 변화로 표현될 수 있다. 본 연구에서는 균열의 성장에 따른 탄성계수의 변화를 이론적인 균열모형을 통해 예측하고, 이를 탄성파 속도 시험을 통해 구한 탄성계수와의 비교를 수행하였다. 또한, 균열모형에 사용되는 초기 암석내 존재하는 균열에 대한 정보는 암석표면의 이미지를 분석하여 구하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.47-55
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• 2000

균열모형을 이용하여 압축 하중하에 있는 암석의 비선형 거동을 예측하는 것은 가능하다. 암석내의 균열의 성장은 암석의 이방성을 가져오며 이러한 이방성의 정도는 탄성계수의 변화로 표현될 수 있다. 본 연구에서는 균열의 성장에 따른 탄성계수의 변화를 이론적인 균열모형을 통해 예측하고, 이를 탄성파 속도 시험을 통해 구한 탄성계수와의 비교를 수행하였다. 또한, 균열모형에 사용되는 초기 암석내 존재하는 균열에 대한 정보는 암석표면의 이미지를 분석하여 구하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.72-85
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• 2000

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 잠재적으로 많은 구조적 결함을 내포하고 있는 재료이다. 이러한 구조적 결함으로 인해 압축하중을 받고 있는 암석의 변형거동 및 파괴는 비선형적이다. 지금까지의 연구들에서는 암석의 비선형 거동을 모사하기 위해 균열모형, 즉 활주균열모형 (Sliding crack model) 과 전단균열모형 (Shear crack model) 을 사용하였다. 이 연구들에서는 암석의 비선형 응력-변형률 곡선과 균열성장으로 인해 발생되는 유효탄성정수들 ($E_1$, $E_2$, ${\nu}_1$, ${\nu}_2$, $G_2$) 의 변화와 같은 여러 가지 암석 거동을 모사하였다 (Kemeny, 1993; Jeon, 1996, 1998). 대부분의 이러한 연구들은 주로 균열모형의 암석거동의 적용에 대한 타당성을 검증하는데 그쳤으며 지하공간이나 사면설계 등의 실제적인 수치해석을 목적으로 균열모형을 적용한 연구는 그다지 많지 않다. 본 연구에서는 암석의 비선형 응력 변형률 곡선을 모사함으로써 균열모형의 암석에의 적용에 대한 타당성을 검증하며 실제적인 수치해석, 즉 상용되고 있는 유한요소해석 프로그램에 균열모형을 적용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.23-32
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 터널의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화를 강화석고의 일종인 Diastone과 여산 대리석 시료에 대해 알아보았다. 하중을 가하면서 날개형 균열 개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며, 전단, 인장, 혼합형의 3가지 균열결합 유형이 나타났다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형(1986)의 이론해와 비교, 분석하였다.

• 산업기술연구
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• 제16권
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.26-38
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• 2017

본 연구는 유 가스 저류층의 암석 투과도 분석을 위해 다양한 층리를 가진 암석과 치밀사암(tight sandstone)을 이용하여 실제 현장의 응력조건을 고려한 암석 투과도를 연구하였다. 다양한 층리를 고려하기 위하여 수평/수직 층리(horizontal & vertical bedding) 및 층리가 존재하지 않는(non-bedding) 암석 시료를 사용하였으며, 균열이 존재하는 저류층의 암석 투과도를 연구하고자 인공균열을 생성시킨 치밀사암을 사용하였다. 실제 심도에서 암석이 받는 유효응력(effective stress)을 암석 투과도 실험에 구현하기 위해 삼축 압력셀을 이용하여 심도별 암석투과도 실험을 수행하였다. 암석 시료에 가해지는 유효응력 및 공극압으로 구분하여 응력조건을 고려하였다. 실험은 두 가지 형태의 응력 해방조건을 고려하여 실시하였다. 또한 암석 투과도 개선을 위한 균열 지지제(proppant)를 주입해 응력조건별 균열 암석 투과도 변화 양상을 분석하였다. 실험결과, 층리 암석투과도에서는 층리가 존재하지 않는 암석 시료가 응력에 가장 민감하게 반응하였으며, 균열 암석 투과도에서는 균열 지지제 주입 유무에 따라 암석 투과도 값이 크게 달라지는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1999년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.25-31
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• 1999

암석 내에 포함된 불연속면으로 인하여 암석은 압축하중 하에서 복잡한 거동을 한다. 이러한 복잡한 거동은 변형률강화(strain hardening), 변형률연화(strain softening), 부피팽창(dilatancy)등의 비선형 거동을 포함하는데, 이들은 균열의 성장, 상호작용(interaction), 연합(coalescence) 등을 통하여 발생한다(Brace et al., 1972; Kranz, 1983). 이와 같은 암석의 비선형적 거동을 설명하기 위하여 여러 형태의 균열모형이 개발된 바 있다(Costin, 1985; Nemat-Nasser ＆ Horii, 1982; Wang & Kemeny, 1993; Jeon, 1998). (중략)

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.217-224
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 사면, 기초, 터널 등의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화에 대해 알아보았다. 여산 대리석을 재료로 120$\times$60$\times$25 mm크기의 시료에 균열각도 $\alpha$, 브릿지각도 $\beta$, 균열길이 2c, 브릿지길이 2b를 변화시키면서 2개의 인공균열을 제작하였다. 하중을 가하면서 날개형 균열개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며 균열결합 유형을 정리하였다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형 (1986)의 이론해와 비교, 분석 하였다.

• 산업기술연구
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• 제16권
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• pp.277-284
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• 1996

암석의 파괴인성계수는 암석이 갖는 불균질성 및 비등방성에 의하여 시험조건에 따른 측정자료의 분산이 심하다. 즉, 시험편의 형태나 크기에 따른 변화가 심하여 기존의 선형탄성 파괴역학 이론의 적용에 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 자료의 분산을 최소화하기 위한 방법의 하나로 균열감응도를 적용한 해석을 제시하고 있다. 균열감응도란 파괴역학 실험 당시 시험편에 가해진 인공 균열의 감응도를 말하며 이는 3점 하중에 의한 파괴가 균열의 성장에 의한 파괴인지, 혹은 단순히 인장파괴에 의한 것인지를 판명함으로써 측정자료의 선택을 명확하게 하기 위한 방법의 하나로 적용될 수 있다.