• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.237-248
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• 2000

역학적으로 안정한 공동 및 처분공 간격을 결정하기 위해, 현재 수행 중인 열 해석의 중간 결과를 근거로 범용 해석 프로기램인 ABAQUS 버전 5.8을 이용해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 세 가지 초기지압을 조건으로 공동간격과 처분공 간격을 바꿔가면서 선형탄성해석을 수행하였고. 그 결과를 분석하여 굴착 후 응력재분배에 의한 암반의 거동은 어떤 경향을 가지고 있으며, 적절한 공동 간격 및 처분공 간격은 어느 정도가 좋은지를 분석하였다. 또한 각 경우 역학적인 안전계수는 어느 정도인지도 계산하였다. 국내지압분포를 근거로 도출한 초기지압 하에서는 공동간격 40m, 처분공간격 3m인 경우 안전계수 3.42가 계산되어 아주 안정한 결과를 얻었고, 스웨덴이나 캐나다의 초기지압 경힘식의 경우의 안전계수는 각각 1.19와 1.27로 비교적 낮은 값이지만 1 이상의 값이므로 응력재분배로 인한 파괴는 일어나지 않는다는 결과를 얻었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.192-204
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• 2011

본 연구에서는 시공단계를 정확하게 고려하여 3차원 해석을 수행하고, 이와 동일한 결과를 나타내는 2차원 해석 결과를 얻고자 천단변위를 기준으로 하여 하중분배율을 결정하였다. 2차원 해석 결과와 3차원 해석 결과에서 천단변위의 총량에는 차이가 있어, 이를 극복하고자 각 단계에서의 천단변위 값을 총 변위량으로 나눈 '천단변위비'를 비교 대상으로 정하였다. 또한 숏벤치 공법이나 미니벤치 공법의 경우에서처럼 상하 반단면 분할굴착에서 벤치의 길이가 짧은 경우에는 하부 반단면의 굴착이 완료된 후에도 굴진면의 지지효과가 사라지지 않는 상황이 발생한다. 이러한 상황을 해석에 반영하고자 4번째 하중분배계수를 도입하여 굴진면 전진 효과를 구현하도록 하였다. 그 결과 전단면 굴착, 상하 반단면 분할굴착, 벤치 길이의 변화 및 초기 응력 상태 등을 고려한 다양한 경우에 대하여 합리적으로 하중분배율을 결정하는 방법을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.231-243
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• 2015

본 연구에서는 최근 재개발되고 있는 정선지역의 철광산에서 현장 초기지압 시험과 수많은 암석 실내시험을 실시하였다. 본 광산의 측압계수는 심도가 깊어질수록 작아지는 경향을 보였으며 평균값은 1.10으로 나타났다. 본 광산에 주로 분포하는 네 가지 암종인 백운암, 규장암, 화강암, 철광석에 대한 실내시험을 통해 암석의 단위중량, 공극률, 흡수율, 탄성파속도, 일축압축강도, 영률, 포와송비, 인장강도, 쇼어경도, 내부마찰각, 점착력 등의 각종 역학적 특성을 조사하였다. 실내시험 결과의 통계분석을 통해 암종별 물성을 비교하였고 물성 상호간의 관련성을 검토하였는데, 철광석보다는 규장암이나 화강암의 강도특성이 더 컸으며 암석 물성 간의 일반적인 상관관계와는 반대되는 현상도 발견되었다. 또한 Mohr-Coulomb 파괴조건과 Hoek-Brown 파괴조건을 적용하여 네 가지 암석의 파괴조건을 해석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.11-25
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• 2006

일본 기후현의 카미오카광산은, 채광후의 지하공간을 연구나 실험시설로서 재활용하고 있는 광산중의 하나이다. 동 광산의 지하 약 1,000 m의 대심도에, 우주에서 도래하는 소립자의 관측과 양자의 붕괴현상 등을 연구하기 위한 실험시설 SUPER-KAMIOKANDE(KAMIOKA Nucleon Detective Experiment)가 건설되었다. 이 시설을 수용하는 지하공간은 직경 40m, 높이 42.4 m의 원통부와 그 상부에 높이 15.2 m의 반 타원형 돔부로 구성되어 있으며, 총 굴착 량은 $69,000\;m^3$ 균이었다. 지하공동 단면의 크기는 대형지하발전소와 비슷한 규모이지만, 공동의 형상이 종래에 그 예를 찾아 볼 수 없는 원통형이라는 것, 지하 10 m의 대심도이기 때문에 커다란 초기지압이 존재한다는 것, 그리고 굴착방법으로서 높이 10 m의 장공발파를 이용한다는 특수조건 하에서 공동의 굴착을 안전하고 경제적으로 실시하기 위해 초기지압결과를 이용하여 계측단면을 설정하여, 암반거동에 관한 계측계획 을 입안하였고, 지중 변위 측정, 록볼트 축력측정, 응력변화 측정을 실시하면서 시공관리를 실시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권3호
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• pp.212-223
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• 2014

본 연구에서는 고심도 금속광산갱도에 대한 안정성 해석을 수행하였다. 이를 위해 수압파쇄법으로 암반의 초기지압을 측정하였고, 현장에서 채취한 암석코어로 수많은 실내물성시험을 실시하여 무결암의 물성 값을 산출하였으며, 현장조사를 통해 GSI, RMR 분류법으로 암반을 분류하였다. 암반분류 결과에 대한 시나리오 분석과 확률론적 평가를 통해 광산 갱도를 최상조건, 평균조건, 최하조건으로 구분하였으며, 각 조건별 탄소성해석을 통해 갱도의 안정성을 평가하였다. 또한, 갱도의 형상과 발파손상대의 영향을 고려한 해석을 통해 갱도의 적절한 규격과 지보패턴을 조사하였는데, 본 광산 갱도의 안정성 제고를 위해서는 갱도의 천반 곡률반경을 감소시키거나 천정부 보강이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제25권4호
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• pp.251-264
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• 2004

연구지역의 차노카이트는 일반 화강암질암에 비해 암색을 띠고 사방휘석과 석류석을 함유하는 석영장석질암이다. 일부 지역에서 엽리가 발달하나 대체로 미약한 편이며 산상의 특징, 구성광물의 종류와 암석의 변형 정도 등에 의해 암상의 변화를 보인다. 주 구성광물은 석영, 사장석, K-장석, 사방휘석이며, 흑운모, 석류석, 앤쏘필라이트 등을 부분적으로 포함한다. 암석화힉적 분석 결과, $SiO_2$의 함량이 61${\sim}$65%에 해당되었으며, 주위의 규장질 화성암 조성의 편마암류들과 연속적인 변화 경향성을 보인다. 주성분 산화물들의 변화 경향을 살펴본 결과, 각섬석 편마암, 회장질암을 제외한 주위의 편마암류들과 거의 동일한 체계성을 보였다. 차노카이트의 변성조건을 고찰하기 위하여 사방휘석-석류석 지온계와 사장석-석류석 지압계를 적용해 본 결과 석류석의 중심부의 경우 $761^{\circ}C$내외의 온도와 약 7 kbar의 압력 조건, 주변부의 경우 $653^{\circ}C$내외의 온도와 약 6.4 kbar의 압력조건을 지시하였다. 이는 차노카이트가 초기의 고변성작용을 받은 후 보다 후기의 저 변성작용에 의해 재평형이 이루졌음을 암시한다.

• 암석학회지
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• 제24권1호
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• pp.25-54
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• 2015

섬장암은 대륙지각의 주요 구성 성분인 화강암질 암석과는 달리 그 산출에 있어서 희귀성이 인정된다. 이 연구의 목적은 산청 일원의 섬장암에 대한 산상과 기재적 특성을 밝히고 지화학적 연구를 통해 섬장암질 마그마의 성인을 알아보는 것이다. 산청섬장암의 주구성 광물은 알칼리장석(정장석, 미사장석), 사장석, 각섬석, 흑운모, 석영 등이다. 각섬석과 흑운모는 장석과 석영 사이를 채우는 타형의 결정이 관찰되는데, 이는 함수광물이 후기에 정출되었음을 보여주며, 마그마에서 결정화작용 시 초기에는 물이 부족하였음을 나타낸다. 광물성분 분석에 의하면 섬장암의 각섬석은 대부분 페로 에데나이트에 해당하며, 각섬석 지압계를 이용하여 계산한 각섬석의 생성 압력은 3.3~4.9 kb로, 11.9~17.3 km 범위의 정치심도를 나타낸다. 흑운모는 애나이트가 풍부한 영역에 도시되고, 휘석은 헤덴버자이트의 영역에 도시된다. 섬장암은 알칼리계열, 중알루미나형, I-type에 해당한다. 섬장암에 대한 희토류원소와 거미도표에서 관찰되는 패턴은 섬록암 및 화강암과는 차이를 보인다. 연구지역의 섬장암은 하커 변화도에서 공간적으로 인접하고 있는 반려암-섬록암 및 화강암과 다른 변화 경향을 보여준다. 이는 각 암상이 다른 근원 마그마로부터 생성되었을 가능성을 시사한다. 실험적 자료를 근거로 (1) 압력이 높거나 물이 불포화된 조건에서의 부분용융에 의해, (2) 상승하는 마그마에서 잔류멜트의 분리 이동으로 초기정출광물이 잔류할 때, (3) 마그마의 기원물질 또는 기원 장소에서 플루오린(F) 성분이 풍부할 때 섬장암질 마그마를 형성할 수 있다. 이들 중 암석기재적 특징에 근거하여 물이 불포화된 조건에서 부분용융에 의해 산청 섬장암질 마그마를 형성하였을 가능성이 가장 높다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.480-493
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• 2021

일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴기준식은 GSI 값을 이용하여 현장 암반조건이 반영된 강도정수 값을 효과적으로 결정할 수 있기 때문에 암반공학 분야에서 표준 파괴기준식의 하나로 인식되고 있다. 그러나 GHB 파괴기준식의 비선형적 형태는 이 식의 수학적 취급을 어렵게 하고 이 식의 적용 범위를 제약하는 요인이 되고 있다. GHB 파괴기준식의 이러한 단점을 극복하기 위한 노력의 하나로 Taylor 다항함수 근사원리를 적용하여 파괴 최대주응력에 대응하는 최소주응력을 근사적으로 계산할 수 있는 명시적, 해석적 수식을 유도하였다. 근사식으로 구한 최소주응력과 수치해석적으로 계산한 정해를 비교하여 이 연구에서 유도한 최소주응력 근사식의 정확성을 검증하였다. 연구결과의 응용사례를 제시하기 위해 근사 최소주응력 계산식을 활용하여 GHB 암반에 굴착된 원형터널 주변에 예상되는 소성영역의 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하였다. 소성영역의 등가 Mohr-Coulomb 강도정수를 정밀하기 산정하기 위해서는 mi, GSI, 초기지압의 크기를 동시에 고려하는 것이 중요한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제32권5호
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• pp.312-326
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• 2022

암반의 표준 파괴기준식의 하나로 인정받고 있는 일반화된 Hoek-Brown (GHB) 식은 암반공학적 활용에 특화되어 있으며 넓은 범위의 암반조건을 고려할 수 있다. 이에 따라 암반 구조물의 안정성 해석과정에서 GHB 식을 적극적으로 활용하기 위한 많은 연구 노력이 진행 중이다. 이 연구에서는 탄소성 해석법의 일종인 slip-line 해석법을 GHB 파괴기준식과 결합하여 원형터널 주변의 소성반경과 응력분포를 간편하게 계산할 수 있는 해석적 수식들을 유도하였다. 관련 수식 유도과정에서는 파괴 후 거동으로 완전 소성 거동을 가정하였고, 초기지압은 정수압 상태로 가정하였다. 이 연구를 통하여 소성반경은 터널 벽면과 탄성-소성 경계면에 대응되는 두 접선 마찰각을 이용하여 해석적으로 계산할 수 있음을 밝혔다. 또한 유도한 해석 식들을 이용하여 계산한 소성반경과 응력분포는 2008년에 발표된 Lee & Pietruszczak의 수치해석적 방법의 결과와 일치함을 보였다. 이 논문의 후반부에서는 유도한 해석 식을 활용하여 암반의 양호도가 소성영역의 크기, 응력분포, 접선마찰각의 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

• 암석학회지
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• 제10권2호
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• pp.57-81
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• 2001

황강리 지역내 앰피볼라이트에 대해 주요 광물군으로 변성분대를 설정해 보면 각섬석-양기석대(H-AZ), 각섬석대(HZ), 투휘석대(DZ)등 세 개의 변성분대가 인지된다. 그 특성을 보면 열적 영향을 가장 많이 받은 투휘석대에서 각섬석대 그리고 각섬석-양기석대가 발달하고 있어 화강암체로부터 거리가 멀어지면서 접촉변성작용의 변성도가 감소하고 있음을 알 수 있다. 본암의 광물군들을 종합 분류해 보면 (1) 양기석+사장석+녹니석, (2) 양기석+각섬석+사장석+녹니석$\pm$녹염석$\pm$흑운모, (3) 양기석+각섬석+사장석$\pm$혹운모$\pm$녹염석, (4) 각섬석+사장석$\pm$흑운모$\pm$녹니석, (5) 각섬석+사장석+투휘석+양기석$\pm$녹염석$\pm$녹니석, (6) 각섬석+사장석$\pm$투휘석$\pm$흑운모$\pm$녹염석 등 크게 여섯 가지 그룹으로 나뉘어 진다. 이 지역의 앰피볼라이트는 두 번의 변성작용을 받은 것으로 인지되고 있는데 첫 번째 변성작용은 옥천변성대에 우세하게 작용한 중압형의 광역변성작용으로 본암에서 조립질에서 중립질의 각섬석류 입자의 중앙부의 양기석을 성장시켰으며 변성도는 녹색편암상에서 녹염석-앰퍼볼라이트상에 이르렀다. 이에 중침된 두 번째 변성작용은 주변의 화강암체에 의한 접촉변성 작용으로 변성도는 최대 상부 앰피볼라이트상의 저압부에 이른 것으로 사료된다. TWEEQU지은지압계와 각섬석-사장석 지온계에 의한 계산에 따르면 초기 광역변성작용의 변성조건은 4.6-7.3kb의 압럭하에 온도가 $439-537^{\circ}C$의 범위를 가지며 최고 온도, 압력범위는 $492-537^{\circ}C$, 5.2-7.3kb의 값에 이르는 것으로 나타났다. 또한 백악기 화강암의 관입으로 인한 접촉변성작용의 변성조건은 2.6-5.2kb의 압력하에서 온도가 $588-739^{\circ}C$의 범위를 가지며 최고 온도, 압력범위는 $697-739^{\circ}C$, 3.8-5.2kb내에 분포하고 있으며 온도상승과 압력강하의 변성진화과정을 겪은 것으로 추정되고 있다.