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

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.717-724
• /
• 2002

To investigate the behavior of air-shaft and existing tunnel by excavating the small-diameter shaft into the existing tunnel, prototype air-shaft was constructed and analyzed in this study. Geotechnical characterization was conducted by boring and rock cores obtained were tested in the laboratory. Field monitoring including radial and tangential stresses and displacements was conducted with the 3-dimensional numerical analysis of prototype air-shaft. Results of field monitoring were compared with the numerical results. The results showed that maximum displacement of 2.11mm and maximum tangential stress of 54.0 kg/$\textrm{cm}^2$ were obtained during shaft excavation near the right shoulder of the existing tunnel. The comparison of these field measurements with 3-dimensional numerical analysis showed that much more higher stress was measured during excavation compared to the numerical results even though the trends of stress and displacement were similar.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제21권3호
• /
• pp.227-236
• /
• 2020

Non-destructive exploration using elastic waves has been widely used to characterize rock mass properties. Wave propagation in jointed rock masses is significantly governed by the characteristics and orientation of discontinuities. The relationship between spatial heterogeneity (i.e., joint spacing) and wavelength for elastic waves propagating through jointed rock masses have been investigated previously. Discontinuous rock masses can be considered as an equivalent continuum material when the wavelength of the propagating elastic wave exceeds the spatial heterogeneity. However, it is unclear how stress-dependent long-wavelength elastic waves propagate through a repetitive rock-joint system with multiple joints. A preliminary numerical simulation was performed in in this study to investigate long-wavelength elastic wave propagation in regularly jointed rock masses using the three-dimensional distinct element code program. First, experimental studies using the quasi-static resonant column (QSRC) testing device are performed on regularly jointed disc column specimens for three different materials (acetal, aluminum, and gneiss). The P- and S-wave velocities of the specimens are obtained under various normal stress levels. The normal and shear joint stiffness are calculated from the experimental results using an equivalent continuum model and used as input parameters for numerical analysis. The spatial and temporal sizes are carefully selected to guarantee a stable numerical simulation. Based on the calibrated jointed rock model, the numerical and experimental results are compared.

• 지질공학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.573-586
• /
• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제39권2호
• /
• pp.1-14
• /
• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.34-41
• /
• 2006

A 3-dimensional stress measurement system based on the bore hole bottom deformation method, which is one of the stress relief methods, was developed. A pilot bore hole is drilled from the bottom of a bore hole and the stress meter is inserted into the pilot bore hole in the method. The bore hole is advanced as an over coring and the deformations in seven directions are measured by cantilever type-sensors. Using the cantilever type-sensors saves time for hardening of glue. No cable connection between the stress meter and a data logger is necessary since a compact data logger is installed in the stress meter. The accuracy of the stress meter was confirmed by a biaxial test for a Shikotsu welded tuff block although in-situ tests have not been carried out yet.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제12권1호
• /
• pp.87-110
• /
• 1996

터널굴착시, 막장부근의 3차원 효과를 반영하기 위해 주로 경험적인 하중분담률 개념을 도입한 2차원 유한차분법 수치해석이 수행된다. 본 논문에서는 3차원 수치해석을 수행하고 그 해석 결과와 2차원 수치해석 결과를 비교함으로써 합리적인 하중분담률의 적용 가능성 및 막장 부근의 음력집중 문제를 규명하고자 하였다. 무지보 굴착길이, 초기지중응력, 지반종류, 단면크기와 터널심도등의 하중분담률에 주된 영향을 미치는 인자들에 대한 매개변수 연구를 수행하고, 그 결과를 토대로 서울지하철의 대표적인 단면에 대해 적용가능한 하중분담률을 추천하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권3호
• /
• pp.179-194
• /
• 2021

In this paper, to study the stability of surrounding rock during roadway excavation in different rock mass structures, the physical model test for roadway excavation process in three types of intact rock mass, layered rock mass and massive rock mass were carried out by using the self-developed two-dimensional simulation testing system of complex underground engineering. Firstly, based on the engineering background of a deep mine in eastern China, the similar materials of the most appropriate ratio in line with the similarity theory were tested, compared and determined. Then, the physical models of four different schemes with 1000 mm (height) × 1000 mm (length) × 250 mm (width) were constructed. Finally, the roadway excavation was carried out after applying boundary conditions to the physical model by the simulation testing system. The results indicate that the supporting effect of rockbolts has a great influence on the shallow surrounding rock, and the rock mass structure can affect the overall stability of the surrounding rock. Furthermore, the failure mechanism and bearing capacity of surrounding rock were further discussed from the comparison of stress evolution characteristics, distribution of stress arch, and failure modes in different schemes.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권4호
• /
• pp.245-259
• /
• 2003

Refering to the articles "Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995)" and "Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla 2002)" this article deals with technologies for design, stability analysis and construction of the tunnel being driven in the squeezing rock mass. The definition of this type of behavior was proposed by ISRM(1994). The identification and quantification of squeezing is given according to both the empirical and semi-empirical methods available to anticipate the potential of squeezing problems in tunnelling. Based on the experiences and lessons learned in recent years, the state of the art in modem construction methods was reported, when dealing with squeezing rock masses by either conventional or mechanical excavation methods. The closed-form solutions available for the analysis of the rock mass response during tunnel excavation are described in terms of the ground characteristic line and with reference to some elasto-plastic models for the given rock mass. Finally numerical methods were used for the simulation of different models and for design analysis of complex excavation and support systems, including three-dimensional conditions in order to quantify the influence of the advancing tunnel face to the deformation behavior of the tunnel.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.391-399
• /
• 2001

본 논문에서는 지하수의 영향을 고려하여 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적해석을 수행하였다. 지하공동 주변 암반체는 13.5%의 공극율을 갖는 석회암으로 가정하였으며, 동일한 폭발하중에 대해 주변 암반체의 공극이 완전히 건조한 경우와 이 공극이 완전 포화된 경우로 나누어 해석을 수행하였다. 수치해석결과 지하공동구조체가 포화된 암반체에 위치하는 경우가 건조한 암반체에 위치하는 경우에 비해 속도, 변위, 응력이 모두 크게 발생하였다. 그리고 포화된 암반체의 지하공동구조체 부근에서는 전단파괴의 가능성이 발생함을 확인할 수 있었다.