• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.279-288
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• 2001

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 발달된 절리를 개별적으로 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 더욱이 2조 이상의 주절리군을 갖는 절리암반의 경우, 개별 블록의 거동을 모델링하는 것은 불가능하다. 따라서, 불연속편을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 터널의 경우에는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 2조의 절리군을 고려할 수 있는 편재절리모델을 이용하여 절리암반터널의 거동이 평가되었고, 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법이 제시되었다. 이를 위해, 강도감소기법이 사용되었다.

• 터널과지하공간
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• 제12권3호
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• pp.220-228
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• 2002

절리암반에서의 열유동을 수치해석적으로 분석하였다. 1차원 모델 해석을 통하여 한 조의 절리군이 열전도에 미치는 영향을 비교 분석하고, 이론해와 비교하였다. 절리 내에 물이 전혀 없는 경우, 절리는 열 차단제의 역할을 하며 정상상태에서도 온도의 불연속이 관찰되었다. 따라서 암반 내 존재하는 절리가 완전 건조상태인 경우에는 개별적인 절리의 열차단 효과를 일일이 고려하여야 정확한 결과를 얻을 수 있다 그러나 절리 내에 물이 부분적으로 혹은 완전히 포화된 경우에는 열차단 효과가 현저히 줄어들어 온도 분포에 미치는 영향이 현저히 감소하였다. 따라서 절리 암반을 통한 열전도는 암반을 무결암의 열적 성질과 불연속면의 열적 성질을 포함한 열적 이방성 연속체로 가정함으로써 가능하다 할 수 있다. 절리의 포화 정도가 증가할수록 절리가 열유동에 미치는 영향이 감소하므로 암반의 열전달 특성은 등방에 가까워지며, 따라서 복잡한 모델을 이용한 해석보다는 현지 암반의 열물성을 정확히 측정하는 것이 더욱 중요함을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제12권3호
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• pp.345-360
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• 2002

이 연구는 활동 가능성이 높은 퇴적암 사면에 대한 안정성을 분석하기 위해 수치해석을 수행하고, 안정성을 확보할 수 있는 보강공법을 제시하기 위한 목적으로 수행되었다. 연구지역은 백악기 하양층군의 학봉 현무암층에 해당하는 지역으로 대부분이 현무암질 응회암으로 구성되어 있으며, 지질 구조요소로는 크게 1차 구조 요소인 층리와 2차 구조요소인 절리 및 단층이 확인되었다 층리는 단사구조를 보이는데, 대부분의 경우 경사방향이 120~160/15~25(dip direction/dip)이고, 절리의 경우에는 크게 3개 조의 절리군이 확인되는데 세트 1은 310~330/65~85, 세트 2는 230~250/70~85이며, 세트 3은 뚜렷한 연장성을 보이지는 않지만 020의 경사방향에 85$^{\circ}$이상의 고각을 보이고 있다. 사면에 대한 안정성 해석은 운동학적 해석과 한계평형 해석을 수행한 후, 수치해석 방법으로 FLAC을 이용하였다. FLAC은 유한차분법을 이용하는 연속체 역학모델이지만, Interfaces Module을 이용하여 UDEC과 같은 불연속체 모델의 해석효과를 얻을 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.505-513
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• 2014

본 논문은 암반지층에서 다양한 암반종류 및 절리조건들을 고려하면서 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 절리의 영향을 조사한 것이다. 이를 위해 본 연구는 먼저 기존 선행연구에 대해서 살펴보고 그 다음으로 기존 선행연구의 한계를 극복하기 위하여 개별요소법에 근거한 수치해석적 매개변수해석을 수행하였다. 수치해석은 매개변수로서 암반종류 및 절리조건(절리면의 전단강도, 절리경사각 및 절리군의 수)을 고려하였으며, 지반과 굴착벽체의 상호작용하에 발생된 토압의 크기 및 분포특성이 조사되었다. 이와 더불어, 암반지층에서 발생된 토압과 토사지반에서의 경험토압인 Peck토압이 서로 비교되었다. 비교결과 절리가 형성된 암반지층에서 발생된 토압은 암반의 종류 및 절리조건에 따라서 크게 영향을 받았으며 토사지반에 대한 Peck의 경험토압과 서로 다른 결과를 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.331-343
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• 2003

주입공법은 터널 등 지하구조물의 보강법으로 적용사례가 증가하고 있으나, 그 효과의 공학적 평가에 관한 연구는 매우 부족한 실정이며, 특히 절리를 포함한 불연속암반의 주입재에 의한 역학적 특성변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 형편이다. 따라서 본 연구에서는 주입에 의한 불연속암반의 변형특성을 규명하기 위하여 절리군의 경사, 절리군의 간격을 달리한 절리암반모형을 제작한 후, 이에 대한 주입전후에 대한 이축압축시험을 실시하여 변형특성을 조사하였다. 또한 시멘트현탁액 주입공법이 적용된 고속도로터널에 대한 3차원 유한차분해석을 실시하여, 이를 현장계측자료와 비교함으로써 해석의 타당성을 검토하였다. 주입후 절리 암반모형에 대한 이축압축시험결과, 절리암반의 하중-변형곡선은 주입전의 비선형에서 선형적으로 변하였으며, 변형계수도 증가하는 것으로 나타났다. 절리간격과 최소주응력이 커짐에 따라 주입전 변형계수에 대한 주입후 변형계수의 비가 지수함수적으로 감소하는 경향을 보였다. 주입전후의 이축압축시험결과로부터 주입전 암반의 변형계수와 주입후 암반의 변형계수의 관계를 지수함수로 표현한 경험식으로 제시하였다. 현지암반의 주입에의한 보강효과를 3차원 유한차분법을 이용하여 해석한 결과, 주입공법이 적용될 경우 터널의 천단과 측벽에서 발생되는 변위는 현저하게 감소하는 것으로 해석되었으며, 굴착이 진행됨에 따라 발생하는 변위의 양상이 현장 계측결과와 유사한 경향을 나타내었다.

• 지질공학
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• 제20권4호
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• pp.425-436
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• 2010

이 연구는 부산광역시 기장군 일광면 일대의 일광광산 주변에 위치한 절리암반에 대하여 추계론적 해석기법을 적용하여 삼차원 절리연결구조를 구현하고 절리의 기하학적 특성에 따른 광산배수 산성도의 특성을 고찰하였다. 절리 분포특성을 규명하기 위하여 산성광산배수 발생 가능지역을 중심으로 지표 선형조사선과 시추공영상촬영에 의한 절리조사를 실시하였다. 일광광산의 현장실험 암반에 대한 삼차원 절리연결구조 모델이 추계론적으로 구현되었다. 예측된 절리분포의 타당성을 검토한 결과 모사된 삼차원 절리연결구조는 현장암반의 절리 분포특성을 잘 반영하는 것으로 나타났으며 광산배수 유동에 대한 개관적인 개념을 제공할 수 있다. 현장에서 자연수 주입으로 산성배수를 유도하기 위한 주입공 1공 및 관측공 3공이 설치되었다. 총 29일 동안 주입공으로 투입된 자연수를 모니터링한 결과 절리연결구조에 따른 절리의 기하학적 모수와 산성광산배수 발생 간에 상관성이 있는 것으로 해석되었다. 절리주향의 상대빈도가 상대적으로 큰 방향으로의 관측공에서 높은 값의 pH를， 그리고 낮은 값의 $SO^{2-}_4$ 농도가 측정되었다. 전반적인 추세는 절리주향의 상대빈도가 증가할수록 pH는 로그함수적인 증가를 보이며 $SO^{2-}_4$ 농도는 로그함수적인 감소를 나타내며 높은 결정계수의 상관성을 갖는다. 절리밀도가 상대적으로 큰 방향으로의 관측공에서 낮은 값의 pH를, 그리고 높은 값의 $SO^{2-}_4$ 농도가 측정되었다. 전반적인 추세는 1-D 절리밀도가 증가할수록 pH는 음지수함수적인 감소를 보이며 $SO^{2-}_4$ 농도는 지수함수적인 증가를 나타낸다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권7호
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• pp.17-26
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• 2014

절리를 포함한 암반에서 터널굴착시 발생하는 내공변위는 터널의 안정성과 필요 확보공간 및 시공성을 위해서 매우 중요한 인자이다. 터널굴착시 발생할 수 있는 내공변위의 크기는 탄성계수가 큰 영향을 미치는 인자이며 특히 절리면이 터널거동을 지배하는 암반에서는 신뢰성 있는 절리암반의 탄성계수를 산정하는 것은 매우 중요하다. 절리암반의 탄성계수는 암석종류, 절리조건, 하중조건 등과 같은 많은 인자에 의해서 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고 기존의 대부분의 연구는 암석 및 절리, 터널 굴착하중 조건 등을 체계적으로 고려하지 않고 압축하중 조건에 근거한 대략적인 경험식에 초점을 두고 있다. 그러므로 본 연구에서는 터널 굴착하중 조건에서의 절리암반의 탄성계수를 보다 합리적으로 추정하기 위하여 암석 및 절리조건을 체계적으로 고려하였다. 본 연구에서는 암석종류, 절리전단강도, 절리경사각, 절리군의 수 및 절리간격을 해석인자로서 고려하였다. 다양한 암석 및 절리조건을 고려하여 수치해석적 매개변수 연구를 수행하였고, 그 결과를 기존의 경험적인 방법들과 비교분석하였으며, 다양한 암석 및 절리조건에서의 탄성계수에 대한 변화도표를 제시하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 절리암반에서 터널굴착으로 인해 발생되는 터널 내공변위를 파악하는데 실무적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제13권1호
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• pp.33-43
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• 2003

암반구조물 설계를 위한 지반조사에서 지하 암반에 분포된 불연속면들의 방향성 파악은 시추공 내부에 대한 영상촬영 기법에 전적으로 의존되어 왔다. 그러나, 공내 영상촬영은 고가의 장비가 요구되며 시추작업 완료 후 측정작업이 추가로 소요되어 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 시추조사시 간편하게 불연속면의 방향을 측정하여 신뢰성 있는 지반정보 자료를 제공할 수 있는 Discontinuity Orientation Measurement (DOM) 시추장비 및 불연속면 분포해석 모델 RoSA-DOM을 개발하였다. DOM 시추 장비에서 기 설정된 방향성을 지시하는 기준선이 표시된 시추 코어가 회수되면 코어 상의 절리 단면에서 측정된 3개 지점의 자표를 이용하여 절리면의 경사방향 및 경사각을 산정한다. 또한 코어 축이 절리면을 관통하는 지점의 좌표를 산정하여 절리 위치를 설정한다. 절리군 형성은 clustering algerian을 활용하여 분석한다. 코어 축을 조사선으로 설정하여 전체 절리 간격 및 군 간격을 해석한다. 전체 시추구간 및 특정 구역에서의 RQD를 산정하여 암반의 공학적 활용도 고찰을 위한 기본 자료를 도출한다.

• 지질공학
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• 제17권2호
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• pp.289-297
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• 2007

매년 강우로 인해 발생되는 사면파괴는 많은 재산피해와 인명피해를 발생시키고 있다. 사면재해로부터의 피해저감을 위해 인간의 생활권과 인접한 사면에 대한 지속적인 관리를 통해 이들의 안정성 검토와 보강 대책이 요구된다. 연구지역은 편마암으로 이루어진 암반사면으로써 단층작용으로 인해 대규모 절리군이 형성되어 있는 풍화암 내지 연암의 풍화 특성을 보여준다. 조사사면을 자연사면과 절취사면으로 구분하여 현장자료를 검토한 결과, 자연사면에서는 주 절리군이 형성된 4개 지점에서 평면파괴와 쐐기파괴 가능성이 우세하였으며, 절취사면의 경우 8개 지점에서 쐐기파괴 발생 가능성이 높게 나타났다. 또한 SLIDE 2D에 적용해 이들 사면의 최소안전율에 대한 수치해석 결과에서는 자연사면보다 절취사면의 안정성이 비교적 취약한 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권5호
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• pp.394-404
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• 2006

암반구조물의 동적 거동은 구조물이 위치하는 동적 물성과 입력지진파의 특성에 따라 크게 다르며, 절리군이 발달한 암반은 블록의 역학적인 특성과 함께 불연속면의 구조적, 역학적 특성에 따라 다르다. 본 연구에서는 불연속체 해석 기법인 UDEC을 이용하여 지하구조물 주변에 발달한 불연속체의 구조적인 특징에 따라 변화하는 암반의 동적 거동을 평가하고, 이를 연속체 해석 기법인 $FLAC^{2D}$의 결과와 비교를 통해 절리 암반의 지진에 대한 동적 거동의 타당성을 비교 검토하였다. 그 결과, 불연속체가 고려된 해석 결과는 절리의 거동에 의한 영향으로 구조적인 형상에 따른 변화가 나타났으며, 연속체 해석 결과는 불연속체 해석 결과에 비해 과다 평가되는 것으로 나타났다.