• 터널과지하공간
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• 제32권3호
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• pp.219-230
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• 2022

GREAT 셀은 실험실에서 심부지층의 열-수리-역학적 조건을 구현하기 위해 설계된 시험장비로서, 시료 길이방향 축을 중심으로 회전하는 측면의 가압장치를 이용하여 다축 응력장을 생성할 수 있고 균열이 포함된 시료에 대해 유체유동 실험이 가능하다. 본 연구에서는 GREAT 셀을 이용한 삼축압축시험을 수치 해석적으로 모사하고 시료 측면에 작용하는 구속압 조건에 따른 역학적 거동을 분석하였다. 균열이 없는 고분자 재질의 시료에 대한 삼축압축시험 사례를 수치모사하여 실험결과와 비교하였다. 수평 구속압의 균등 및 불균등 조건에서 시료 표면의 변형률(원주변형률)을 분석하였으며, 실험결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 검토되었다. 추가로 균열이 포함된 가상의 시료모델을 구성하여 균열면의 마찰 특성 및 형상이 시료 변형에 미치는 영향을 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.119-128
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• 2005

절리 암반의 역학적 물성 및 거동 평가가 터널 및 지하구조물의 설계에 매우 중요하다 할지라도, 그것은 항상 매우 어려운 문제로 간주되어 왔다. 암반 거동을 모사하는데 있어서 어려움중의 하나는 적절한 구성 모델을 선정하는 것이다. 이러한 한계점은 PFC와 같이 사용자로 하여금 암반의 구성 모델을 요구하지 않는 개별요소 프로그램의 개발과 함께 극복되어질 것이다. 본 연구에서는 도로터널 현장의 30\;m\;\times\;30\;m\;\times\;30\;m 절리 암반블록을 대상으로, 시추 및 지표 지질조사를 통해 얻어진 절리의 기하학적 형태자료를 근거로 개별균열망이 작성되었다. 개별균열망 모델의 절리 형상을 근거로 절리가 없는 상태에서 점차적으로 절리군을 추가해가면서 2차원 PFC모델이 만들어졌다. 또한 각각의 PFC모델에 대한 수치모사를 통하여 각 모델의 응력-변형율 곡선이 얻어졌다. 응력-변형율 곡선으로부터 절리 암반의 역학적 물성이 결정되었다. 절리의 존재는 암반의 역학적 물성에 상당한 영향을 미쳤으며, 더욱 중요한 것은 PFC모델의 역학적 거동은 기존의 수치모델에서 요구되는 구성 모델에 의하여 결정되지 않는다는 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.577-587
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• 2021

격자형 지하공간 공법은 원지반의 강도를 최대한 활용하는 지하공간 굴착 공법이다. 격자형 지하공간의 안전성을 확보하기 위해서는 암주에 대한 안전성뿐만 아니라 실제 사용되는 공간(Room)에 대한 안전성 또한 확보되어야 하므로 암주와 동시에 공간(Room)에 대한 안정성이 평가되어야 하나, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 격자형 지하공간의 룸(Room)과 암주 안전성에 대한 평가방안을 연구하였다. 지반조건, 암주 폭, 룸 폭을 매개변수로 한 총 125가지 경우의 수치해석을 수행하여 암주의 안전율은 지반의 강도가 증가할 경우 안전율이 증가하는 것을 확인하였고, 암주의 폭이 넓어질 경우는 안전율 증가 폭이 감소하는 것을 확인하였다. 룸 변형률은 한계변형률을 적용하여 평가하였으며, 암주의 폭이 좁아질수록 높게 나타나고, 룸의 폭이 좁아질수록 변형률이 작게 발생하였다. 암주 안전율과 룸 변형률에 대한 상관관계 분석 결과 암주 폭에 따라 암주의 기준 안전율 이상을 확보할 수 있는 룸 변형률의 상한값을 도출 할 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 지반조건, 룸 폭 등을 고려하여 실제 설계를 수행할 경우 룸의 안전성을 확보 할 수 있는 가이드라인으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.59-72
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역의 백악기 흑운모 화강암에 대하여 삼차원 개별체 수치해석 기반의 응력-변형 해석을 수행하고 절리성 암반의 강도 및 변형특성을 평가하였다. 절리성 암반의 역학적 특성에 대한 규모효과 및 REV를 규명하기 위한 워크플로우가 제시되었으며 연구지역에서 결정된 REV(representative elementary volume) 크기의 DFN(discrete fracture network) 큐브 블록에 대한 블록강도, 변형계수, 전단탄성계수, 체적탄성계수 등의 강도 및 변형 파라미터가 산정되었다. 연구지역의 역학적 REV 크기는 15 m 큐브로 평가되었으며 DFN 큐브 블록의 평균 블록강도 및 평균 변형계수는 각각 신선암의 52.8% 및 57.7%로 추정되었다. 연구지역의 절리성 암반은 역학적으로 뚜렷한 직교이방성을 나타내는 것으로 평가되었으며 삼차원 수치해석을 통하여 산정된 변형 파라미터를 이용하여 선형-탄성의 직교이방성 구성모델이 도출되었다. 연구지역에 대한 직교이방성 구성모델은 등가의 연속체 해석을 통한 터널 및 지하공간의 안정성 평가에 활용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.229-239
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• 2013

암반에서의 탄성계수는 암반의 변형특성을 나타내는 매우 중요한 인자로서 암반에서의 터널굴착 또는 다른 활동 등으로 인해 발생되는 변위를 파악하는데 자주 이용된다. 그럼에도 불구하고 현재까지는 암석종류 및 절리특성을 반영하여 탄성계수를 산정하는 연구는 미흡한 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 다양한 암석 및 절리상태에서 암반의 탄성계수를 추정하고자 한다. 이를 위해서 암석상태 및 절리특성을 고려한 수치해석 매개변수 연구를 수행하고, 조사된 변위결과를 통해 암반에서의 원형터널에 대한 탄성이론을 역이용하여 암석종류 및 절리특성이 반영된 탄성계수를 추정하는데 사용될 것이다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 절리가 형성된 암반에서 터널굴착 또는 다른 활동 등으로 인해 발생되는 변위를 파악함에 있어서 그 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.287-294
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• 2009

퇴적암인 셰일이나 이암이 광역변성작용을 받아 형성된 운모편암들이 분포하는 지역에서 도로나 철도 등의 건설 시 발생하는 사면은 이들 암석들이 가지는 층리나 엽리 혹은 절리와 같은 불연속면들의 발달 방향과 도로나 철로의 진행 방향의 조건에 따라 자주 사면의 붕괴 등에 의한 시공 상 어려움이 발생하고 있다. 운모편암은 변성작용 과정에서나 변형작용 과정을 거치면서 형성된 엽리 및 벽계면들이 사면에 영향을 미친다. 일반적으로 운모편암 중에는 팽창성광물인 스멕타이트. 버미쿨라이트, 몬모리오나이트 등이 함유 되어 사면이 형성된 후 지표에 노출되면서 공기 중의 수분과 반응하여 사면의 안정성에 불리하게 작용한다. 경부 고속철도 건설 시 수원부근의 운모 편암 지대에서 터널 시공 중 터널의 종점부 사면에서 붕괴가 일어난 곳의 지반 조건 및 붕괴 원인을 분석하였다. 이곳은 1-5cm의 절리 간격을 가지며 역단층과 주향이동단층 들이 발당한다. 이로 인해 사면이 심히 파쇄 되어 있으며 시추 코어에서도 전 구간의 RQD가 0-20%값을 가진다.

• 지질공학
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• 제18권1호
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• pp.93-102
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• 2008

최근 국내 터널현장에서는 기존 H형 강지보의 단점을 보완한 격자지보의 사용이 증가하고 있다. 격자지보는 숏크리트와 일체구조를 형성하며 지반을 지지한다. 따라서 지반하중을 산정하기 위해서는 격자지보 계측이 필요하다. 그러나 국내 터널 현장에서 격자지보 계측은 거의 수행되지 않고 있으며 적절한 계측 방법에 대한 이론도 확립되지 못한 상태이다. 숏크리트 계측에서는 무응력 상태에서 지반하중과 관계없이 숏크리트에서 발생하는 변형률에 대한 고려가 필요하지만 이에 대한 보정은 거의 이루어지지 알고 있다. 본 연구에서는 터널 현장에서의 격자지보와 무응력 숏크리트 계측 결과를 분석하여 주지보 계측의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1486-1491
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• 2010

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량, 터널 등과 같은 공공이용시설의 안전에 대한 우려도 증가하고 있다. 특히 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 최근 가장 많이 연구되는 내진보강법인 섬유보강공법은 섬유의 특성은 우수하나 내진구조물의 취약점인 취성적이라는 것이 단점이다. 본 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하기 위하여 FRP에 연성재료인 스틸과 알루미늄을 적층하여 새로운 FRP-연성재 적층 복합체를 제안하였다. FRP-연성재 적층 복합체의 인장 시험결과, 알루미늄 연성재를 사용한 경우 기존의 FRP 보강재보다 최대강도는 비슷하였으나 최대변형률이 증가하였다. 본 연구에서 제안한 FRP-알루미늄의 적층복합체는 연성이 요구되는 도시철도 개착식 터널에 적용할 경우 내진성능 향상에 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.51-62
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• 2001

AE와 DRA를 이용한 초기응력 측정법은 실험실 시험을 통해 초기응력을 측정하는 방법 중의 하나이다. 이 방법은 시추와 실험실 시험간에 지연시간이 발생하며 시료에 축방향 반복하중을 가하여 초기응력을 결정하기 때문에 지하 암반의 응력 상태와는 다른 결과를 얻을 수도 있다. 이 연구에서는 지연시간을 다르게 하여 지연시간이 선행응력 결정에 미치는 영향을 살펴보았다. 그리고 축방향 선행응력만을 가한 시료와 축방향 선행응력과 봉압을 모두 가한 시료에 대해 AE와 DRA를 이용하여 선행응력을 결정하여 봉압이 축방향 선행응력 결정에 미치는 영향을 살펴보았다. 지연시간이 길어질수록 오차가 약간씩 증가하는 경향이 나타났으나 지연시간이 1개월인 시료라 할지라도 AE와 DRA를 이용한 경우 각각 16%와 12%의 오차범위 내에서 선행응력을 결정할 수 있었다. 축방향 선행응력만을 가한 경우 AE를 이용하면 9%, DRA를 이용하면 4%의 오차범위 내에서 축방향 선행응력을 결정할 수 있었으나 축방향 선행응력과 봉압을 모두 가한 경우는 각각 17%와 14%의 오차범위 내에서 축방향 선행응력을 결정할 수 있었다. 터널현장에서 시추한 코어를 이용하여 초기응력을 측정한 결과 AE와 DRA는 유사한 결과를 나타내었으나 수압파쇄법에 의한 결과보다는 작은 값을 갖는 것으로 나타났다.

• 대한공간정보학회지
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• 제15권2호통권40호
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• pp.67-75
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• 2007

터널 구조물 시공시에 수많은 위험요소를 가지고 있다. 이러한 요소들을 미연에 방지하고 안정성 확보를 위해서는 터널 내부의 변위에 대한 정확하고 신속한 관측이 요구된다. 그러나 현재 천단침하, 내공변위, 지표침하 등은 토탈 스테이션. 각종 계측기를 이용하는 보편적인 측량 방법에 의존하고 있는 실정이다. 최근 측량기술의 향상과 개발에 따른 구조물의 유지관리에 대한 자료를 제공하기 위한 방법으로 3차원 레이저 스캐닝을 이용하여 기존 구조물의 변형량 계측방법의 신뢰성 문제를 해결하고, 구조물의 형태 변화를 3차원화 하여 시각적으로 판단할 수 있는 자료를 제시하고 빠른 대책을 강구할 수 있도록 하여 구조물의 유지관리 및 현장계측에 능률적으로 활용할 수 있도록 하였다.