• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.318-326
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• 2004

본 연구에서는 다양한 경계조건에서 충전물을 포함한 절리면의 역학적 특성을 규명할 수 있는 절리면 전단시험 장비를 개발하였다. 그리고 개발된 시험장비를 이용하여 돌출부 경사, 수직응력, 충전물 종류 및 두께변화에 따른 전단시험을 수행하고 충전된 절리면의 전단특성을 고찰하였다. 일정수직응력 조건에서 충전물 종류 및 두께, 돌출부 경사, 수직응력 등을 변화하여 실험을 수행한 바에 의하면 충전된 절리면의 거동과 강도특성은 절리면의 거칠기, 충전물 두께와 종류에 따라 영향을 받는 것으로 나타났으며, 충전물이 없는 절리면과 비교할 때 팽창각이 감소하여 거칠기 영향이 충전물에 의해 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 한계두께비는 충전물 종류뿐만 아니라 응력수준, 거칠기에 따라서도 다른 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.234-248
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• 1998

거친 절리면의 수직팽창 특성이 전단거동에 미치는 영향을 고려할 수 있는 새로운 전단거동 구성법책을 탄소성이론에 근거하여 제시하였다. 공식화 과정에서는 항복함수 및 소성포텐셜 함수로 Barton의 경험적 강도식들이 이용되었다. 전단강도의 경화 및 연화현상을 반영시키기 이해 mobilized JRC 개념이 적용되었다. 최대전단강도 이전과 이후의 JRC 변화는 절리면 전단방향 소성일의 함수로 표현할 수 있다고 가정하였다. 제안된 구성모델을 개별체 절리 유한요소에 적용하여 실행시켰다. 경계조건을 달리한 수치 직접전단시험을 통하여 제안된 모델을 검증하였다. 해석결과는 여러 문헌에 보고된 실험결과들과 잘 일치하였다. 또한 제안된 모델은 거친 절리면의 전단시험에서 특징적으로 나타나는 현상들을 잘 모사할 수 있음을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.106-119
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• 2012

암석 절리면의 거칠기는 대부분 2차원 프로파일의 기하학적 특징에 초점을 맞추어 기술되어 왔다. 그러나 거칠기를 합리적으로 평가하기 위해서는 수직 및 전단하중하에서 실제 접촉 상태에 놓여 발현되는 유효 거칠기 특성을 적절히 반영할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 편마암 인장 절리의 복제 시험편에 직접전단시험을 수행하고 전단 방향에 따른 강도 및 거칠기 특성을 고찰하였다. 이 과정에서 절리면의 3차원 형상을 삼각형 요소의 집합으로 재구성하고, 각 요소의 거칠기를 전단 방향에 따른 활성, 비활성 미세거�s각을 이용하여 정의하였다. 수치적 알고리즘을 이용하여 최대전단강도 발현 시 접촉면의 위치와 면적을 예측한 결과, 접촉면의 분포는 미세 거�s각의 분포와 밀접한 관계를 보였으며, 활성거�s각을 갖는 요소만이 전단 거동에 주도적인 역할을 수행하였다. 따라서 활성거�s각의 분포 특성을 모사할 수 있는 확률밀도함수를 제시하고, 이 과정에서 얻어지는 활성거칠 기계수 $C_r$을 암석 절리면의 새로운 거칠기 정량화 계수로 제안하였다. 각 시험편에 대한 전단방향에 따른 $C_r$과 실험 결과를 비교한 결과, $C_r$이 절리면의 거칠기를 정량화하고 전단 강도를 예측하는 데 있어 매우 유용한 파라미터임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.99-106
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• 1990

신선한 화강암의 절리면에 물유리계 융액형 약액이 충전되었을 때 이 충전 물질이 전단강도에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 충전물질은 25% 물유리계 용액형 약액을 사용하였으며, 사용된 시료는 균일한 거칠기의 절리면을 가지는 화강암 시편을 제작하여 Hoek에 의해 만들어진 현장, 또는 실내에서 쓰이는 직접전단시험기를 사용하여 실험하였다. 충전되지 않은 불연속면에서의 전단강도는 직접적으로 암석과 암석의 접촉면에서 발생하게 되고, 약액으로 충전된 불연속면에서의 전단응력-변형곡선은 암석과 암석이 직접 접촉하기 전에 충전물질의 변형이 발생한 다음 암석과 암석이 암석의 접촉면에서 전단파괴가 발생하게 된다. 따라서 최대전단강도에 이를 때의 변위는 약액으로 충전되었을 때 더 커지게 됨을 알 수 있었다. 임의의 수직하중하에서 수평하중이 증가하게 되면 충전되지 않은 불연속면에서는 빠르게 최대전단강도에 도달하게 되며 그 이후 잔류 전단강도로 떨어지게 된다. 그러나, 충전된 불연속면에서는 내부마찰각이 감소되고, 최대전단강도와 잔류전단강도의 차이는 거의 없었다. 또한 충천두께가 커질수록 단위전단강성(unit shear stiffness, Ks)값도 감소되는 것을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제12권4호
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• pp.421-437
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• 2002

절리면에서의 이방성 및 전단거동을 정량적으로 파악하기 위한 목적으로 암석 절리면에 석고 몰드를 제작한 후 시멘트 몰타르를 이용하여 복제된 절리모델에 직접전단시험을 실시하였다. 시험 전 암석 시험편의 절리면에 대하여 기계식 단면측정기를 이용하여 절리면의 거칠기를 측정하고 이에 대한 결과를 수치화하였다. 수치화를 통하여 제시된 좌표값을 통하여 거칠기의 통계적 변수와 프랙탈 차원을 구하였다. 대부분의 절리모형에서, 낮은 수직응력 수준에서 전단변위에 따른 전단응력의 값이 지속되거나 상승하였다. 이는 자연상태의 절리면에 대하여 형성된 전리모형의 경우 단일 거칠기 특성에 의존되지 않음을 나타낸다 거칠기에 대한 여러 통계적 변수에 의해 제시된 단면의 특성과 전단강도와의 관계는 일정하지 않으며, 대부분 낮은 상관관계를 가지고 있음이 확인되었다. JRC를 이용한 Barton의 경험식과 실제 실험에서 주어진 값을 비교한 결과 Barton의 경험식은 거칠기에 대한 이방성의 영향을 고려하기 어려우며, 절리면에 대한 특성을 파악함에 있어서 적절하지 않은 것으고 판단된다. 프랙탈 차원의 경우 동일한 단면에 대하여 이방성을 고려할 수 있었으며, 이를 이용한 경험식을 사용한 결과 시험결과와 유사한 이방성을 인지할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.574-593
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• 2023

본 연구에서는 절리면 암석 시료에 대한 직접 전단시험을 수행하기 위해 새로 고안된 Compact CNS shear box의 성능과 적용 가능성에 대해 조사하였다. 정적 CNS 절리면 직접 전단시험은 인공적으로 거칠기를 생성한 절리 암석을 대상으로 실시하였으며 절리면 거칠기 계수 및 초기 수직응력 조건을 변화시키면서 수행하였다. 또한, DIC 분석을 통해 변위 데이터 검증 및 파괴 패턴을 관찰하였고 실험으로부터 도출된 전단 특성들을 기존에 연구되었던 전단 거동 예측 모델들과 비교분석하였다. 그 결과 기존의 특정 경험적 전단 거동 예측 모델과 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인하였으며 전단 거동 특성이 파괴 패턴과 관련이 있을 가능성에 대해 고찰하였다. 결론적으로, 절리면 전단 특성에 대한 데이터를 제공하는데 있어서 CNS 전단 박스의 적용 가능성과 효과를 입증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.45-51
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• 2003

암반 내에서 주입재는 토사지반에서와는 달리 절리면을 따라 맥상으로 주입되며 그 결과 암반 내의 불연속면의 특성을 변화시키게 된다. 그러므로 그라우팅 후 암반의 변형특성은 주입재가 주입되는 절리의 방향, 절리의 특성, 그리고 현지암반의 응력상태에 따라 달라지게 된다. 즉 그라우팅에 의한 보강효과를 정확히 평가하기 위해서는 암반 내의 불연속면의 특성과 주입재의 특성이 암반의 변형거동에 미치는 영향을 규명하여야 한다. 그러나 현재까지 현장에서 적용되고 있는 그라우팅공법은 시공자의 경험에 의존하고 있으며, 그 효과에 대한 검증도 현장에서의 탄성파속도 측정, 투수시험 등을 통하여 평가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 그라우팅에 의한 댐 기초 암반절리면의 전단변형특성을 파악하기 위해서 자연암석 절리면에 OPC(Ordinary Portland Cement)와 Micro Cement를 각각 주입하여, 주입재의 종류, 절리면 거칠기의 평균진폭(a)에 대한 주입두께(t)를 변화시켜가면서 암석절리면 직접전단시험을 실시한 실험결과들을 비교 분석하여 최대전단강도, 잔류전단강도 등의 전단특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.350-363
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• 1999

주기전단하중 하의 암석 절리에 대한 역학적 거동을 규명하기 위해 정밀 주기전단시험 장치를 설계·제작하였다. 실험실에서 황등화강암과 여산대리석 인공 절리 시료로 펑면절리와 거친 절리에 대해 일련의 주기전단시험을 실시하였다. 시료에 대한 레이저 변위계를 이용한 3차원 거칠기 측정을통해 절리의 거칠기 특성을규명하였다. 주기전단시험 결과를 통해 주기전단 과정의 단계별 거동 특성과하중과제하시의 거동 차이, 전단거동의 이방성 등을고찰하였다. 거친 절리면의 역학적 거동 특성은 주로 2차 거칠기의 영향과 암석 재료의 높은 강도에 영향을 받았다. 주기전단시 거친 절리에 대한 돌출부 손상이 지수적인 거칢각 손상 법칙을 따름을 실험적으로 검증하였으며, 수직응력파 거칠기 종류, 하중 단계에 따라 돌출부들의 손상 기구가 다름을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.561-577
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• 2021

Barton and Choubey(1977)가 제안한 10개의 표준 거칠기 단면을 3차원으로 확장하여 모든 단면의 거칠기가 일정한 3차원 표준 거칠기 절리 모형을 제작하였다. 석고를 사용하여 이 절리 모형을 복제하여 절리시료를 제작하였고, 복제된 절리시료에 직접전단시험을 실시하여 표준거칠기 단면에 부여된 절리 거칠기계수(JRC)를 검증하였다. 먼저 절리 시료의 JRC, 절리면압축강도(JCS)와 기본마찰각(𝜙_b)을 이용하여 Barton (1973)의 전단강도 기준식에서 절리의 전단강도를 추정하고, 직접전단시험에서 측정된 전단강도와 비교하였다. 직접전단시험에서 측정된 전단강도는 1번과 4번 표준 거칠기를 제외한 8개 시료에서 Barton의 기준식에서 추정된 전단강도보다 낮았고, JRC가 큰 시료에서 차이가 더욱 크게 나타났다. 직접전단시험 결과를 역해석하여 JRC, JCS 그리고 𝜙_b의 적절성을 검토하였고, JRC의 문제점으로 인하여 측정된 전단강도가 추정된 전단강도보다 낮은 것으로 판명되었다. 역해석으로 구한 표준 거칠기 단면의 JRC 값인 JRC_m은 JRC보다 전반적으로 낮은 값을 보이지만 JRC와 상관성이 매우 높은 직선의 관계를 나타내었다. 위의 결과를 종합하여 표준 거칠기 단면의 정확한 JRC_m을 제시하였고, JRC_m과 JRC의 상관관계를 제시하였으며, Barton의 전단강도 기준식을 수정하여 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.279-288
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• 2001

암반내에 존재하는 불연속면은 지하구조물의 안정성에 큰 영향을 미친다. 불연속면을 해석하기 위한 구성법칙에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 객관적인 거칠기 파라미터를 이용한 전단거동 모사에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 정량적인 거칠기 파라미터를 이용한 두 가지의 새로운 구성방정식을 만들어 절리 거동을 모사하였다. 첫 번째 구성법칙은 탄소성 이론에 근거하여 두께가 없는 개별절리요소 이용한 방법이고, 두 번째 구성법칙은 3차원 레이저 변위 측정 데이터를 직접 이용하여 Ohnishi가 제안한 거칠기 손상모델을 도입하였다. 제안된 두 모델을 가지고 직접 전단시험을 모사해본 결과 실제 실험에 나타나는 변형률 경화 및 연화현상 그리고 잔류전단강도와 같은 현상을 볼 수 있었다.