• 터널과지하공간
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• 제26권1호
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• pp.1-11
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• 2016

본 연구는 미소진동 계측기술을 국내 광산의 안정성 분석에 적용한 사례연구로서, 계측자료의 분석을 통해 미소진동 기법의 광산 적용성과 한계성을 알아보았다. 적용 광산은 채수율 향상을 위해 주방식하이브리드 채광법이 적용된 석회석광산으로, 수평 단면 $50m{\times}50m$의 시험영역에 대해 각각의 수직 광주에 미소진동 센서를 설치하였다. 측정된 미소진동 신호는 발파와 천공작업으로 인한 신호, 손상에 의한 신호, 전기 잡음에 의한 신호로 구분되었으며, 손상에 의한 신호를 중심으로 안정성 분석을 실시하였다. 시험영역에 근접한 채굴부의 발파작업 후 광주의 손상이 증가하였으며, 주변에서 발생한 낙반을 미소진동 신호로부터 추정할 수 있었다. 또한 일일 미소진동 발생량의 변화로부터 광주와 채굴주변 암반의 안정성을 평가할 수 있었으며, 누적된 계측정보를 토대로 본 광산의 시험영역에 대한 안전관리 기준안을 제시하였다. 그러나 국부적인 센서 배열에 따라 3차원 음원위치를 산정하는 데 어려움이 존재하고, 실시간 계측을 위한 현실적인 대안의 필요성이 제기되었다. 향후 광산적용에서 제기된 문제점을 보완하고, 광산 현장작업과의 유기적인 비교, 분석을 통해 보다 좋은 안전감시의 지시자로서 미소진동 계측기술이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.412-428
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• 2012

본 연구에서는 재개광을 계획하고 있는 (구)양양철광의 수갱광체를 연구대상으로 설정하고 이를 재개광하기 위한 운반시스템의 구축을 목적으로 광체 및 광체 주변의 지질구조와 구갱도 현황 및 신갱도 개설 계획을 3차원으로 모델링 하였다. 연구에 사용된 software는 GEMCOM사(社)의 GEMS로써 3차원의 매장량평가, 개발타당성 평가, 운영 관리용 프로그램이다. 2차원 지형도와 지표 지질도를 자료로 하여 지표 지형 및 지질을 3차원으로 모델링 하였으며 (구)양양철광 개발 당시 작성된 지질 단면도와 시추자료를 토대로 연구대상지역의 지질 구조 및 광체를 3차원적으로 생성하였다. 수갱광체는 충전된 채굴적, 공동, 잔광으로 구분하여 모델링하고 잔광부의 품위에 대한 시추 정보로부터 지구통계학적 기법을 적용하여 품위별 매장량 평가 결과를 얻을 수 있었다. 또한 기존 2차원 구갱도 개설 현황 자료를 이용하여 구갱도에 대한 3차원 모델링을 수행하였고, 무궤도 운반 시스템의 적용을 고려하여 신갱도의 크기와 배치를 3차원으로 설계하였다. 완성된 광체 및 운반 시스템의 3차원 모델을 이용하여 지하선광장의 위치를 선정하였다. 마지막으로 채취한 시료의 암석 물성값들을 기초로 광체 주위에 부존하는 물성을 암종별로 입력하고 지구통계학적 기법을 통해 미조사 부분에 대한 암석물성을 추정할 수 있는 3차원 공학적 모델링을 수행하였다. 이러한 과정을 통하여 얻어진 재개광 광산의 3차원 모델은 매장량 평가 및 개발계획 수립, 추가 탐사 지역의 선정이나 개발 계획의 변경 등의 문제들을 해결하고 체계적이고도 지속적인 광산 개발 기술 확립에 기여할 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.462-470
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• 2012

일반화된 Hoek-Brown 암반파괴조건식을 Mohr-Coulomb 파괴조건에 기초한 암반구조물 해석법에 적용시키기 위해서는 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하는 과정이 필요하다. Balmer(1952)이론에 기초한 기존의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산식은 최소주응력 ${\sigma}_3$의 함수로 표시되므로 등가 강도정수의 정수압 의존성 및 응력경로 의존성을 이해하는 데 적합지 않다. 이 연구에서는 응력불변량을 이용하여 일반화된 Hoek-Brown식의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산하는 방법을 제시하여 기존의 방법이 갖는 단점을 극복하였다. 제시된 방법을 이용한 예제 해석을 통해 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 의존특성 및 파괴곡면의 팔면체 단면에서 Lode각의 의존성을 고찰하였다. 접선 순간마찰각은 삼축신장 응력조건에서 가장 크며, 접선 순간점착력은 삼축압축 응력조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 및 Lode각 의존성은 GSI 값이 큰 양호한 암반에서 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.480-507
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• 2019

본 논문은 무풍관 선풍기를 이용한 대단면 갱내 국부통기시스템의 최적화를 목적으로 한다. 갱내 맹갱도 형태의 작업공간을 대상으로 일련의 CFD분석과 현장실험을 수행하였다. 선풍기 위치, 운전방식 및 배치가 최적화의 주요 대상변수이다. 국부선풍기에서 토출되는 제트류는 대부분의 경우, 풍속이 15m/s이상으로 고속이므로 토출 후 갱도 바닥, 내벽, 천정 그리고 다른 선풍기에서 토출되는 제트류와 충돌할 가능성이 있다. 따라서 충돌시 상당한 에너지 손실이 발생하므로 통기 효율이 급격히 저하될 수 있다. 본 논문에서 최적 선풍기 간격은 제트류가 충돌 없이 최대의 유동거리를 유지할 수 있는 거리로 정의하며, 반면 단면상의 최적 위치란 갱도내벽과의 충돌 가능성이 최소화된 위치로 정의하였다. 따라서 선풍기 설치위치의 최적화는 통기의 효율뿐만 아니라 에너지 비용 또한 최소화가 가능하다. 3차원 CFD분석을 위하여 다양한 갱내 맹갱도 작업공간을 가정하였다. 무풍관 국부통기의 설계 및 최적화를 위하여 풍속 및 CO농도 분포를 CFD분석하였으며 동시에 비교 목적으로 현장실험을 수행하였다. 본 논문의 궁극적인 목적은 풍관을 사용하기 않는 국부통기시스템을 최적화함으로써 대단면 맹갱도 작업공간에 고효율, 저비용 국부통기를 가능케하여 깨끗하고 안전한 작업환경을 확보하기 위함이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.775-784
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• 2009

풍화된 엽리는 연장성이 크고 거칠기가 적어서 치명적인 활동면으로 작용할 수 있다. $\bigcirc\bigcirc$ 도로공사 현장에 발생된 대절토 사면의 붕괴는 엽리와 평행한 단층면의 활동에 의한 것으로 후기 풍화에 의해 단층면에 녹니석 점토 성분이 충진 되면서 절취에 의해 변경된 지반환경을 수용치 못하고 갑작스런 붕괴가 발생된 사례이다. 붕괴사면의 안정화 방안을 수립하기 위해서는 내부 엽리구조의 3차원 분포를 정확히 파악하는 것이 매우 중요하였다. 이를 위하여 사면에 격자 형태로 10개의 시추를 수행하였으며, 각 시추공에서 시추공영상촬영을 수행하였고, 그 결과를 15개의 단면에 투영하여 사면 내부에 분포하는 엽리, 절리, 단층의 3차원 배열을 분석하였다. 분석 방법으로는 측정된 시추공의 면구조를 절취면에 투영하기 위하여 개발된 Fracjection을 사용하였다. 투영분석 결과 평면에 투영된 엽리의 구조들은 엽리의 주향이 사면의 좌측으로 가면서 사면 내부로 깊어짐을 보여주고 있어서 사면의 우측에서 붕괴된 지질구조는 현 붕괴면 위치와 사면의 좌측 부분에 또 하나의 쐐기파괴 위험성이 존재함이 조사되었다. 전기한 지질 구조의 3차원 조사자료를 기초로 예상 활동면이 설정되었으며, 그 활동면을 기초로 한계평형 분석을 수행하여 현 사면의 경사 완화와 앵커 및 억지말뚝과 피암터널의 설계방안 등이 검토 되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.195-200
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• 2011

KS F 2782(숏크리트용 급결제) 규격은 터널시공 또는 단면보수 보강 현장에서 사용되는 숏크리트용 급결제의 성능을 평가하기위한 규격이라 볼 수 있다. KS F 2782(숏크리트용 급결제) 규격에 의한 급결제의 품질시험방법은 단순히 급결제의 품질만을 확인하기 위해서는 많은 변수들이 존재하고 있다. 또한 현재까지 생산된 급결제 제품들은 실내시험에서는 거의 대부분 품질기준에 만족하지는 못하지만 현장에서 급결제가 숏크리트에 혼합되어 슈팅된 후의 품질은 상당히 만족하는 수준의 제품들이 다수이다. 즉 실내 시험을 통해 도출한 결과를 바탕으로 현장에 적합여부를 판단하기 위해서는 실내 시험과 실제 타설 시의 품질의 연관성을 확인하고 그에 맞는 시험방법을 찾아야 한다고 본다. 따라서 본 연구는 급결제와 숏크리트의 재료의 조건을 다양하게 하여 길모어침에 의한 시험결과와 압축강도를 비교하여 KS F2782(숏크리트용 급결제) 규격은 급결제의 품질을 확인하기 위한방법으로서 적합성에 대하여 분석하고자 한다. 그 결과로서 KS F 2782규격의 일부만 수정을 한다고 해서 해결될 수 있는 문제점은 아니며 전반적으로 처음부터 철저하게 검토를 하여 국내 현실에 적합하고 실내 시험의 균일성이 보장되면서 현장에 적용 시 충분한 연관성이 있는 보완책이 마련되어야 한다.

• 화약ㆍ발파
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• 제24권2호
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• pp.41-50
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• 2006

화약을 이용한 지반굴착은 진동 및 소음 등의 공해가 필연적으로 수반되기 때문에 민원발생 및 주변 구조물에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 발파작업 구간 부근에 지장물이 위치하게 되는 경우, 발파진동에 대한 안정성 평가는 매우 중요한 항목이 된다 발파진동안정성 평가 시 기존에는 시험발파를 통하여 대상지역의 발파진동식을 추정하고, 거리 및 장약량을 고려한 단순평가법이 많이 사용되어 왔으나, 이는 대상지역의 지형 및 지반조건을 현실적으로 고려하지 못한 방법이다 이를 보완하기 위해 최근에는 대상지역의 지형 및 지반조건을 연속체 또는 불연속체로 모사한 동적수치해석법이 적용되고 있다. 일반적으로 터널이나 비탈면 발파진동 수치해석시에는 다수의 발파공 모델링이 현실적으로 거의 불가능하여, 단일발파공, 특히 심발공에서 추정된 발파압력을 최종 굴착면에서의 등가압력으로 환산하여 발파하중으로 적용하게 된다. 이와 같은 이론적인 계산식이나 경험식에 의해 추정된 발파압력을 이용한 방법은 단일 발파공에서의 폭발압력에 대해 연구된 결과로서, 폭발상태를 이상적인 것으로 가정하고 폭발에너지를 구하게 된다. 따라서, 최종 굴착면에 적용된 등가압력은 지반조건을 고려하지 못하여 동일한 단면 및 발파조건에서는 동일한 발파하중이 산정된다. 즉, 기존의 발파하중 산정법은 대상지역의 지반조건을 고려하지 못하여, 해석결과의 신뢰도를 저하시키는 원인이 된다. 본 사례연구에서는 발파하중 산정 및 해석결과의 신뢰도를 제고하기 위하여, 대상지역의 시험발파시 획득된 실측진동파형을 이용한 발파하중 산정법을 통하여 비탈면 발파굴착시 주변 지장물의 안정성 평가를 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.157-167
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• 2005

암반 내 작용하는 초기응력은 굴착되는 공동의 안정성이나 파괴 거동을 평가하는데 요구되는 주요 매개변수들 중의 하나이며 그 중요성은 암반 구조물의 시공 심도가 깊어지고 단면 규모가 커질수록 증가하게 된다. 이 논문에서는 경기육괴의 동북부에 위치한 춘천-양구 산악지역의 초기응력 분포 특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 현장 초기응력 측정은 연구지역내 9개 개별 시추공을 대상으로 심도 220m\~290m 구간의 49개소에서 시행되었다. 모든 수압파쇄 균열 조사는 초음파 주사검층을 이용하여 수행하였다. 연구 결과 조사지역 내에서 분포 암종의 차이에 따라 서로 상이한 분포 특성을 나타내는 초기응력장이 관찰되었고 특히 심도 200 m 이상의 관입 화강암체내에는 3.0에 가까운 측압계수를 가지는 높은 수준의 과잉 수평응력장이 형성되어 있는 것으로 분석되었다. 그리고 조사지역내에서 초기응력 조건에 의한 취성파괴 가능성을 평가한 결과 화강암 분포 지역내 심도 100 m이상인 영역에서는 굴착된 암반 구조물 주변에서 취성파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.128-138
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• 2007

상대적으로 저심도에 건설되는 암반구조물의 경우 단층이나 절리 등 암반 내 존재하는 불연속면이 굴착 후 생성된 경계면과의 교차에 의해 구조적인 형태의 파괴가 지배적으로 발생하나, 고심도에 건설되는 경우 높은 현지응력과 굴착에 따른 유도응력으로 인해 공동 경계면에서 스폴링이나 슬래빙과 같은 취성파괴가 발생할 수 있다. 취성파괴는 암반구조물의 안정성을 약화시키는 주된 원인으로, 고심도 영역에서 암반구조물의 안정성을 확보하기 위하여 응력조건에 따라 발생하는 취성파괴의 개시시점, 파괴수준 및 파괴범위 등과 같은 파괴특성이 규명되어야 한다. 본 연구에서는 고심도의 암반구조물에서 발생할 수 있는 취성파괴의 파괴수준 및 개시시점과 재하응력사이의 관계를 정량적으로 평가하고자 진삼축 응력조건을 구현할 수 있는 모형실험장치를 설계, 제작하여 여러 응력조건에서 모형실험을 수행하였다. 공동주변에서 발생한 파괴수준을 육안관찰과 미소파괴음 발생양상에 의해 3단계로 구분하고, 진삼축 응력조건에 따라 제시하였다. 그 결과 파괴수준은 공동단면에 작용하는 재하응력$(S_v,\;S_{H2})$ 뿐 아니라 공동 축에 평행한 재하응력 $S_{H1}$에 영향을 받으며, $S_{H1}$와 $S_{H2}$의 크기가 증가할수록 동일한 $S_v$에서 파괴수준은 감소하였다. 파괴개시점 역시 $S_{H1}$와 $S_{H2}$의 증가에 따라 파괴개시를 위한 응력수준은 증가하였으며, 다중회귀분석을 통해 파괴개시시점과 진삼축 응력조건의 관계식을 도출하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권2호
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• pp.82-91
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• 2010

그라우팅 공법은 지하 내 구조물을 건설 시 유입되는 지하수를 억제하거나 암반의 강도를 증대시킬 목적으로 널리 이용되는 암반 개량공의 일종이다. 암반 내 불연속면을 따라 유동하는 그라우트의 유동 특성을 파악하는 것은 이러한 그라우팅 설계 및 그 효과를 예측하는데 필수적이다. 기존의 그라우트 유동 연구에서 그라우트 유동을 층류 유동으로 가정해 왔으나, 마이크로 스케일의 간극을 가지는 좁은 절리 틈새 내에서의유체 유동은 절리 거칠기의 영향을 받아 유동의 속도 단면이 거칠기 부분에서 변하기 때문에 일반적인 층류유동으로 모사하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 거칠기를 가지는 절리 내의 그라우트 유동에 절리 거칠기와 간극이 미치는 영향을 수치해석을 이용하여 조사하였다. 수치해석을 위해 전산유체유동해석 코드인 FLUENT 코드를 이용하였으며 FLUENT 코드에서 제공하는 Herschel-Bulkely 모델과 VOF(volume of fluid) 모델을 적용하여 물과 공기로 채워진 좁은 절리 틈새 내의 그라우트 유동을 모사하였다. 모사된 결과를 그라우트 유동을 위해 제시된 분석해와 기존의 실험실 그라우트 주입 실험 결과와 비교하여 FLUENT 코드의 적합성을 검증하였다. JRC와 간극 변화에 따라 일정 그라우트 주입량 유지에 필요한 주입압을 계산함으로써 마이크로 스케일의 절리 틈새 내 그라우트 유동시 채널 벽면의 거칠기 및 채널 간극의 영향을 정량화하였다.