• 자원환경지질
• /
• 제53권3호
• /
• pp.271-285
• /
• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제12권1호
• /
• pp.10-18
• /
• 2002

암반 구조물의 거동에 있어 지배적인 영향을 마치는 3차원 암반 절리계의 정의는 2차원 혹은 3차원 불연속 암반 거동의 예측을 위한 수치해석 시 매우 중요하다 .3차원 절리계의 정의에 있어 현실성을 높이기 위해서는 기본적인 절리 기하학적 속성에 대한 객관적이고 정확한 통계량 추정이 필수적이다. 이에 본 연구는 절리 기하학적 속성 중 절리 크기 및 밀집도를 중심으로 통계적 분석기법에 대해 제안하고 , 절리 크기 및 밀집도의 추정에 필요한 관계식을 유도하였다 .3차원 공간상에 위치하는 절리 기하는 위치, 크기, 밀집도, 방향의 결합된 형태로서 정의할 수 있다. 그러나, 조사방법 및 자료의 차원 한계 (dimensional limit)로 인해 3차원 기하학적 속성은 확률론적이다. 따라서, 절리 크기의 추정 시 차원 한계로부터 발생할 수 있는 여러 편향들을 보정하기 위한 기법을 논의하였고, 업체해석학적 기법을 도입하여 절리 크기의 통계량으로부터 3차원 밀집도를 유도하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권12호
• /
• pp.59-69
• /
• 2015

본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 암반종류 및 절리조건 (전단강도 및 절리경사각)뿐만아니라 절리군의 수에 대한 영향을 조사하였다. 모델실험 및 그에 대한 시뮬레이션결과를 토대로 다양한 수치해석적 매개변수연구가 수행되었다. 해석결과, 굴착벽체에 발생하는 토압은 절리군에 포함된 절리경사각에 큰 영향을 받았지만, 절리군의 수 자체만으로는 토압에 큰 영향을 주지는 않았다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압인 Peck 토압과 상호 비교되었으며, 이를 통해 절리가 형성된 암반지층 굴착벽체에 발생하는 토압은 토사지반에서 발생하는 토압과 크게 다를 수 있다는 것을 파악하였다. 본 연구를 통해서 향후 암반지층에 설치되는 굴착벽체 설계시 적용하는 토압은 암반종류 및 절리조건과 더불어 절리군에 포함된 절리경사각을 고려하여 산정해야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제8권4호
• /
• pp.287-295
• /
• 1998

흙 사면의 안정성 해석에는 한계평형법이 널리 사용되고 있다. 그러나 절 리가 발달한 암반사면의 파괴는 절리의 거동에 지배를 받으므로 절리의 방향성과 파괴특성이 동시에 고려되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 암반사면의 안정성해석을 위하여 임의방향으로 발달한 두 조의 절리군을 고려할 수 있는 편재절리모델을 사용하여 사면과 절리의 상대적인 방향성이 사면의 안전율에 어떠한 영향을 주는지 살펴보았다. 이를 위하여 이미 개발된 바 있는 비등방 탄소성 모델을 사면안정 해석에 적용할 수 있도록 수정하였으며, 안전율 계산 routine을 상용프로그램인 FLAC인 FISH macro 언어를 사용하여 작성하였다. 개발된 모델의 검증을 위하여 1요소에 대한 직접전단시험을 수치해석적으로 수행하였고, 안전율이 1인 흙사면을 선택하여 서로 수직인 2조의 절리군이 발달한 암반의 안정성 해석을 수행하여 Culmann의 평면파괴해와 비교하였다. 또한 UDEC에 의한 해석을 수행하여 사면파괴양상을 비교하였다. 절리의 간격이 충분히 작을 경우 편재절리모델은 정확한 결과를 나타내어 절리암반사면의 설계 및 안정성 해석에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
• /
• 제52권1호
• /
• pp.81-90
• /
• 2019

본 연구는 이차원 DFN(discrete fracture network) 시스템에서 절리의 빈도 및 길이분포에 따른 절리텐서의 성분 및 일차불변량이 DFN의 블록수리전도 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적인 두 방향의 절리군을 사용하여 절리군의 빈도와 길이분포에 따라 생성된 총 36개의 DFN 시스템에서 각각 매 $30^{\circ}$ 간격으로 설정된 수두경사에 따른 블록수리전도도와 절리텐서의 성분 간의 상관성 분석이 수행되었다. DFN 블록의 블록수리전도도는 이에 직교하는 방향의 절리텐서 성분과 강한 상관관계를 갖는다. 본 연구의 연결성을 유지한 DFN 시스템은 절리텐서의 일차불변량이 2.0~2.5 이상일 때 등가의 연속체 해석이 가능한 것으로 평가되었다. 절리텐서의 일차불변량은 평균 블록수리전도도와 매우 강한 함수관계를 갖으며 DFN 시스템의 블록수리전도 특성을 평가하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 본 연구를 통하여 절리텐서의 일차불변량을 이용한 DFN 시스템의 업스케일링 가능성이 논의되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권1호
• /
• pp.66-81
• /
• 2021

본 연구는 삼차원 절리텐서 파라미터와 DFN(discrete fracture network) 블록의 변형특성 간의 상관성 분석을 수행하여 절리텐서의 방향성분 및 일차불변량이 절리성 암반의 변형계수 및 전단탄성계수에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적 방향성을 갖는 1~2개의 절리군을 사용하여 절리의 빈도 및 길이분포의 변화에 따라 생성한 총 224개의 DFN 블록에 대하여 절리텐서 파라미터가 산정되었다. 또한, 정육면체 DFN 블록에 대하여 개별요소법을 활용하여 서로 직교하는 세 방향으로 변형특성이 추정되었다. 절리텐서의 일차불변량이 증가할수록 변형계수 및 전단탄성계수는 대체로 저감되는 양상을 나타내지만, 감소폭이 줄어들어 일차불변량이 특정 기준값을 상회하면 변형계수 및 전단탄성계수는 거의 일정한 값을 유지하였다. 삼차원 DFN 블록에 대한 지향적 변형특성은 대응하는 방향의 절리텐서성분과 멱함수의 강한 상관관계를 도출하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제19권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2009

암반 내 구조물을 시공하는 경우 역학적 안정성을 평가하기 위하여 암반의 특성을 조사한다. 이 경우 암반의 특성은 주로 암반 내 절리의 특성에 의하여 좌우된다. 지금까지는 암반 내 절리의 특성을 조사하기 위하여 암반이 노출된 사면이나 노두에 접근하고 육안으로 직접 관찰하였다. 이때 급사면과 같은 곳에서 접근의 문제, 작업의 안전 문제, 많은 시판이 걸리는 문제, 조사시간에 비하여 얻은 정보량의 부족, 정보의 재현 문제, 측정 오차 문제 등의 제한이 있었다. 따라서 이와 같은 문제를 개선하기 위하여 LIDAR (light detection and ranging)로 암반을 스캔하여 얻은 포인트 클라우드(point cloud)글 Split-FX 소프트웨어로 처리한 결과 절기의 방향과 간격 및 절리면의 거칠기 등 절리의 특성을 정확하고 효율적으로 분석할 수 있었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
• /
• pp.177-187
• /
• 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
• /
• 제13권5호
• /
• pp.373-388
• /
• 2003

불연속면의 기하학적 특성 조사는 일반적으로 조사자가 암반 노출면에서 직접 측정 작업을 수행하여 자료를 획득한다. 이러한 방법은 조사 범위에 대한 제약이 있을 수 있고, 자료의 획득과 처리에 많은 비용과 시간을 소요하게 되는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 디지털 영상 분석은 현장 측정에 대한 대안적인 방법으로 제시될 수 있으며, 자동화된 측정과 분석을 제공한다는 장점이 있다. 본 연구는 디지털 사진기에 의해 촬영된 암반 노출면 영상으로부터 절리의 궤적을 인식하기 위한 목적으로 수행되었으며. 결과적으로 부존하는 절리맵을 자동화된 방법으로 작성하고자 하였다. 이를 위하여 개발된 해석 과정은 Media cybernetic사의 ImagePro Plus ver 4.1의 매크로 명령을 사용하여 프로그램으로 작성하였다. 본 연구에서 수행된 영상처리 과정은 영상처리, 절리 인식, 절리 궤적 추적 단계로 구분된다. 영상 처리 단계는 암반 사면 영상에 나타나는 노이즈를 제거하거나 완화시키기 위한 단계로서 영상 필터들을 조합하여 적용하였다. 절리 인식단계는 암반과 절리의 명도차에 의한 국부적인 절리 궤적을 인식하는 과정이다, 인식된 절리는 절리 궤적 추적 단계에서 수치적 의사 결정이 가능한 구조로 재구성된 후 서로 연결되어 절리맵으로 완성된다. 암반 사면의 원 영상과 이러한 영상 처리 알고리즘에 의한 일련의 과정을 거쳐 작성된 절리맵을 비교한 결과, 75～80% 정도의 불연속면들이 인식된 것으로 나타났다. 본 연구와 관련하여 앞으로는 절리 궤적 추적에 더욱 적합한 영상을 획득하기 위한 영상 필터의 조합부분과 절리 궤적의 연결과정에서 seed pixel을 자동적으로 선택할 수 있는 부분을 보다 집중적으로 연구할 필요가 있을 것으로 생각한다.

• 지질공학
• /
• 제19권3호
• /
• pp.351-363
• /
• 2009

경상분지 내 구미노두와 다사노두 지역에서 신동층군의 사암층을 대상으로 절리 연구가 집중적으로 이루어졌다. 사암-이암 시퀀스의 양 지역 노두에서 똑같이 두 조의 직교 절리가 사암층에 전형적으로 발달하고 있다. 여러 가지 절리 자료들을 양 지역의 동일한 두께의 층에서 비교하여보면 상당히 유사한데 이는 절리 조들이 동일한 응력장에서 신장 변형 작용으로 균질하게 생성되었음을 이야기 한다. 대부분의 절리들은 퇴적물이 매몰되어 고화되는 과정에서 수압단열작용에 의해 생성된 것으로 생각되며, 사암층의 층 경계에 수직이고 층 경계에 이르러 중지한다. 두 조의 직교하는 절리들은 단열 격자차단 양상으로 해석되는 상호 접경하는 관계로 볼 때 ${\sigma}_1$은 수직으로 고정된 상태에서 ${\sigma}_2$ 와 ${\sigma}_3$의 빠른 교환에 의해 거의 동시에 생성된 것으로 판단된다. 사암층에서의 절리조들은 인접한 절리 간에 평행한 배향을 가지며 규칙적인 간격을 가지고 절리면은 평탄하다. 절리간격은 층 두께에 비례하고 간격분포는 대부분의 층에서 대수-정규분포 내지 정규 분포를 나타낸다. 그러나 다중층에서는 간격의 분포범위가 크고 불규칙한 형태를 보여준다. 연구지역에서 두 조의 절리들은 최빈값/평균값의 비가 1 내외로 포화상태를, 또 다른 척도인 변동계수(Cv)도 1이하의 낮은 값으로 포화를 지시한다. 절리의 개구는 모든 사암충의 절리에서 균질하기보다는 절리의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향을 갖는다.