• 지질공학
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• 제31권3호
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• pp.357-366
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• 2021

암석의 절리면 거칠기 형상에 따른 전단거동은 지반 및 암반 구조물 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 암반 구조물에 대한 설계를 효율적으로 하기 위해서는 절리에 의한 전단거동을 이해하고 정확하게 전단강도를 산정하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 암석 절리면 거칠기의 전단거동을 알아보기 위해 Barton and Choubey(1977)가 제안한 10가지 형태의 표준 절리 프로파일 중 절리면 거칠기가 매끄러운 1번(JRC-1)과 거칠기 비교적 큰 7번(JRC-7)과 9번(JRC-9)에 대해 PFC2D를 이용한 수치전단시험을 수행하였다. 그 결과 최대 전단응력은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 3.2~5.0배 크게 나타났다. 최대 전단변위는 첫 번째 수직응력일 때가 두 번째일 때보다 약 4.1~5.8배 크게 나타났다. 절리면 마찰각은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 1.8~3.9배 크게 나타났다. 결론적으로 절리면의 거칠기가 커질수록 최대 전단응력과 절리면 마찰각은 증가하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.551-558
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• 2020

기존 시험법은 암석시편의 절리면 직접전단시험시 겉보기 면적의 변화를 고려해야 한다고 명시하고 있다. 본 기술보고는 암석코어 시편의 절리면 직접전단시험시 겉보기 면적 계산방법을 제시하였다. 암석코어 시편의 초기 절리면을 타원으로 가정하고, 타원의 중첩면적 감소를 계산하는 수식을 정리하였다. 전단변위와 겉보기 면적을 정규화하면 타원형상에 관계없이 일정한 변화 비율을 가지는 것을 확인하였다. 암석코어 시편 전단시험을 위한 정규화 실험상수를 제안하여 일반화된 계산방법을 제안하였다. 그 방법을 실제 전단시험의 데이터에 적용하여 결과 변화값을 확인하고, 정확도에 대해 간략히 토의하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.177-187
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• 2001

암반사면의 안정성은 암반 내에 발달한 불연속면의 방향성과 파괴특성에 지대한 영향을 받는다. 두 조의 연속성이 좋은 절리가 발달한 암반의 거동을 해석하기 위해 FLAC의 FISH 언어로 작성된 편재 절리모델을 사용하여 절리암반사면의 안정성을 평가하였다. 해석 결과는 절리의 간격과 방향성을 달리하면서 수행된 UDEC 해석과 저면 마찰 모델 시험결과와 비교하였다. UDEC 해석과 저면 마찰 모형시험 의해 발생된 파괴면의 형상은 유사하였으며, 이 결과로부터 편재절리모델에 의한 FLAC 해석에서의 파괴면은 두 조의 교차하는 절리를 따라 계단식으로 파괴면이 발생함을 추정할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.312-320
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• 2002

암반 내 존재하는 절리는 전단응력에 의해 미끄러지는 전단변형 거동을 하며, 역학적 경계조건 및 절리면의 거칠기에 영향을 받는다. 이러한 경우, 절리의 전단변형과 거칠기에 의해 발생된 팽창으로 인해 간극분포가 변화한다. 또한, 절리는 유체 흐름의 경로가 되며, 간극분포 특성에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 절리의 전단변형 거동에 미치는 거 칠기의 영향 및 간극분포의 변화를 정량적으로 분석하여 절리의 수리학적 거동을 해석하고자 시도하였다. 이러한 절리의 수리-역학적 거동에 대한 이해를 향상시키기 위하여 절리면의 거칠기 변화가 절리의 전단변형 및 수리 지동에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위하여, 통계적 방법을 이용하여 절리를 발생하고, 이를 전단변형 거동과 수리학적 모델에 적용한 수치해석을 실시하였다 본 연구의 주요 결과로는, 절리의 거칠기가 감소하고 수직응력이 증가할수록 전단응력이 연성 거동으로 변하는 것으로 나타났다. 또한, 전단변형 후 절리의 간극분포는 절리면의 거칠기에 큰 영향을 받아 절리의 투수성 변화에 거칠기가 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 절리면의 거칠기가 증가할수록 전단변형에 의한 채널 현상의 붕괴가 조기에 발생하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.292-304
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• 2019

완만한 거칠기를 갖는 석회암 자연절리면에 대하여 KSRM 표준시험법에 의거한 개별적 직접전단시험과 수직응력을 단계별로 조절하는 다단계 직접전단시험을 실시하였다. 각 시험을 통해 전단시험 전후의 절리면 거칠기 변화를 알아보았고, 두 가지 시험에서 얻은 전단특성 값의 차이를 분석하였다. 두 가지 시험에서 모두 절리면의 거칠기가 클수록 전단저항은 증가하였으며, 수직응력이 증가할수록 절리면의 전단에 필요한 최대전단응력 값은 증가하였다. 다단계 직접전단시험으로 구한 최대마찰각은 개별적 직접 전단시험으로 구한 것의 63% 수준에 불과하였다. 다단계시험은 절리면 요철부의 초기 맞물림이 단계적인 전단과정에 따라 시험 중 수시로 변화되어 원래의 거칠기가 변형되기 때문에 암석 절리면의 마찰각을 구할 때는 개별적 직접전단시험이 더 유효한 방법으로 판단된다. JRC값 4~8의 완만한 거칠기를 갖는 석회암 절리면의 물성값은 최대마찰각 $47^{\circ}$, 잔류마찰각 $38^{\circ}$, 점착력 37 kPa으로 평가되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.183-196
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• 2006

카메라 방식의 3D 스캐너로부터 구한 암석 절리면의 거칠기를 만곡과 요철의 거칠기 성분으로 구분하였다. 거칠기의 구분 기준은 이전의 연구에서 도출된 것을 적용하였으며, 구분 방법으로는 디지털 필티링 기법을 사용하였다. 원래의 프로파일과 구분한 프로파일을 사용하여 금속 주형을 제작하였으며, 정밀한 가공을 위하여 WEDM(Wire-cut Electric Discharge Machining)을 사용하였다. 고강도 석고를 사용하여 시편을 복제하였고, 절리면 전단시험을 실시하였다. 낮은 연직응력 범위와 높은 연직응력 범위에서 전단시험을 실시하고, 거칠기의 규모와 연직응력에 따른 발현 특성을 분석하였다. 절리면 전단강도 예측을 위한 새로운 상관식을 제안하였으며, 이 상관식은 거칠기의 발현 특성과 거칠기 계수의 특성을 모두 효과적으로 고려할 수 있었다. 그러므로 거칠기의 구분에 의한 정량화가 절리면 전단강도 예측을 위한 효과적인 방법이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.516-523
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• 2016

절리면의 거칠기는 암반의 역학적, 수리적 거동에 중요한 영향을 미치는 요인이다. 따라서 이를 해석하기 위한 여러 가지 구성 모델 및 거칠기 정량화 연구가 실험적, 경험적으로 수행되어 왔다. 최근 3D 프린팅 기술의 발전은 특정 거칠기를 갖는 절리면을 생성하는 데 활용될 수 있으며 본 논문에서는 이에 적합한 절리면 생성기법을 소개하고 정량적 평가를 수행하였다. 프랙탈 이론에 따른 랜덤중점변위법을 적용하였으며 생성된 절리면의 거칠기 평가는 $Z_2$의 분포를 계산하여 수행하였다. 그 결과 입력변수 제어를 통하여 목표로 한 거칠기를 구현할 수 있었으며 더 나아가 특정 거칠기 이방성비를 갖는 절리면을 생성할 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.203-211
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• 2013

법선응력 수준과 초기 절리면 거칠기를 고려하여 절리면의 전단거동 특성을 고찰하였다. 절리면 전단강도는 순차적으로 법선응력을 증가시키는 다단계 전단시험을 수행하여 측정하였다. 일정한 법선응력 구간에서의 다단계 전단시험을 반복적으로 수행하여 전단파괴 기준선을 산출하였으며, 기준선의 순차적인 변화양상을 고찰하여 전단강도정수인 점착력과 마찰각의 2가지 변화 형태를 도출하였다: type 1 - 점착력 감소 및 마찰각 감소, type 2 - 점착력 감소 및 마찰각 증가. 편마암, 화강암 및 셰일의 3가지 암종별 전단강도정수 변화양상을 고찰하였으며, 순차적 전단거동 과정에서 절리면의 초기 거칠기가 전단강도 변화에 미치는 영향도 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.5-12
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• 2023

본 연구에서는 암석절리면의 전단강도를 예측하기 위한 기존 여러 모델들에 대해서 조사하고 관련 문제점을 제시함과 더불어 문제점 극복을 위해 새롭게 제안된 모델에 대해서 소개한다. 많은 실험적 결과에 따르면 암석 절리면에서의 전단강도는 절리돌기 각도, 압축강도, 작용 수직응력, 마찰각 및 절리돌기 점착강도, 절리돌기의 점진적 손상을 포함한 많은 복합요인에 따라 달라짐에도 불구하고 기존 강도예측 모델은 이러한 요소들을 충분히 고려하지 못한 점이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 Son(2020)은 새로운 절리면 전단강도 예측모델을 개발하고 그 신뢰성을 실험결과 및 기존 모델과 비교하여 확인한 바 있다. 본 논문에서는 개발모델을 이용하여 절리면 전단강도에 영향을 미치는 여러 요소들에 대해서 조사하고 그 결과를 비교분석 하였다. 본 연구를 통해서 암석절리면 전단강도에 영향을 미치는 요소들에 대하여 보다 자세히 파악할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.317-327
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• 2024

대규모 암반 사면에서 비연속성의 절리계가 발달할 때, 계단상 활동면에 의한 사면 파괴가 발생할 수 있다. 계단상 활동면은 절리-절리 활동면 또는 절리-암교 활동면으로 구분할 수 있으며, 절리-암교 활동면에서 암교는 절리와 평행한 전단 저항과 절리에 수직인 인장 저항을 제공한다. 계단 경로 파괴는 활동 암괴의 하중에 의해 암교의 파괴가 발생하여 암교 양단의 두 절리가 연결되며 발생한다. 암교의 길이가 동일하다면 암석의 인장강도가 전단강도에 비해 낮으므로 절리에 수직으로 형성된 암교가 파괴에 취약하며, 불연속면 간격/길이의 비가 작을수록 계단 경로 파괴의 가능성이 커진다. 비연속성의 절리가 발달하는 암반 사면의 계단상 활동 파괴 위험에 대한 평가를 위해서는 체계적인 불연속면 조사 및 분석을 통해 계단 경로 파괴면을 구성하여 한계 평형 해석 또는 수치 해석 등의 안정성 평가를 수행하여야 한다.