• Geomechanics and Engineering
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• 제37권1호
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• pp.49-64
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• 2024

Rocks undergoing repeated loading and unloading over an extended period, such as due to earthquakes, human excavation, and blasting, may result in the gradual accumulation of stress and deformation within the rock mass, eventually reaching an unstable state. In this study, a CNN-CCM is proposed to address the mechanical behavior. The structure and hyperparameters of CNN-CCM include Conv2D layers × 5; Max pooling2D layers × 4; Dense layers × 4; learning rate=0.001; Epoch=50; Batch size=64; Dropout=0.5. Training and validation data for deep learning include 71 rock samples and 122,152 data points. The AI Rock Constitutive Model learned by CNN-CCM can predict strain values(ε₁) using Mass (M), Axial stress (σ₁), Density (ρ), Cyclic number (N), Confining pressure (σ₃), and Young's modulus (E). Five evaluation indicators R², MAPE, RMSE, MSE, and MAE yield respective values of 0.929, 16.44%, 0.954, 0.913, and 0.542, illustrating good predictive performance and generalization ability of model. Finally, interpreting the AI Rock Constitutive Model using the SHAP explaining method reveals that feature importance follows the order N > M > σ₁ > E > ρ > σ₃.Positive SHAP values indicate positive effects on predicting strain ε₁ for N, M, σ₁, and σ₃, while negative SHAP values have negative effects. For E, a positive value has a negative effect on predicting strain ε₁, consistent with the influence patterns of conventional physical rock constitutive equations. The present study offers a novel approach to the investigation of the mechanical constitutive model of rocks under cyclic loading and unloading conditions.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.3723-3728
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• 2011

이 연구에서는 암반과 그라우팅 사이의 마찰거동에 대하여 고찰하고자 실내실험과 중대형 실험을 수행하였다. 실내실험의 경우 암반에 대한 모사는 특별히 제작된 원통형 몰드를 통해 구현하였으며 모형토조실험의 경우, 인공암반을 토조에 조성한 후 압력식과 중력식 그라우팅에 따른 그라우트체의 인발거동을 측정하였다. 두 종류의 실험결과 모두 압력식 그라우팅이 암반과 그라우트체의 벽면 마찰거동에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.63-75
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• 2020

터널 발파의 최외곽에서 발생할 수 있는 과대 여굴은 작업자 및 장비의 안전에 저해되며 숏크리트 등 지보량의 증가로 공사 비용이 증가시키는 주요 원인이다. 이러한 여굴은 화약 에너지와 암반의 특성 간의 복잡한 발생 메커니즘으로 인해 완벽한 제어가 매우 어렵다. 본 연구는 여굴 발생의 중요한 원인인 암반의 공학적 특성 중 무지보 막장 상태, 단축압축강도, 풍화도 및 불연속면의 특성(빈도, 상태 및 불연속면과 최외곽선과의 각도) 등과 발생한 여굴의 깊이와의 관계를 feed-forward 인공신경망을 통해 분석하였다. 이를 통해 통해 얻어진 각 인자의 가중치를 기초로 여굴저항도(Overbreak Resistance Factor: ORF)를 개발하였다. 더불어 여굴저항도를 이용한 터널 발파 여굴 관리 시스템을 제안한다.

• 한국조경학회지
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• 제38권3호
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• pp.83-97
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• 2010

석가산은 한국 전통조경의 구심적 구성요소로서 고려시대와 조선시대 전통 석경관의 한 축을 이루며 발달하여 왔으나, 현대에 와서 그 맥이 단절되었다. 고려 중기 모사적 축경식에서 출발한 첩석 석가산이 점차 사의적 석가산으로 발달, 변천하면서 전통 석경관 문화의 새로운 전환기를 맞이하였다. 한국의 전통 석가산은 중국의 주변경관을 압도하는 거대한 석가산과는 달리 소동산형으로 주변에 조화되게 한국적 석가산 문화를 구축하였다. 이 연구는 고문헌과 현장유적을 근거로 한 실증적 조사로서 석가산의 유형과 발달양상을 구명하고자 하였으며, 조사결과 석가산은 괴석을 쌓아올린 첩석형을 기본 골격으로 지변 첩석형, 첩석형, 지중형, 치석형, 분형 등 다섯 유형이 발달해온 것으로 나타났다. 이 중 석가산에 물이 흐르는 지변 첩석형 석가산은 고려 중기 도입된 이후부터 조선 후기까지 성행되어온 대표적 유형이다. 이러한 연구는 석가산의 조경문화사적 가치와 정체성을 회복하여 단절되어 온 석가산의 전통의 맥을 계승하고 발전시키는데 토대가 될 것으로 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.729-742
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• 2020

본 연구는 강릉 경포해변에서 약 500 m 거리에 위치한 노출암인 십리바위 주변에 발달한 사질-수중암반 해역에 대한 해저지형자료를 기반으로 해저면영상 및 수중영상과 드론영상 등을 중첩하고 통합 분석하여 동해 북부 연안 서식지의 해저면 환경 특성을 분석하고자 하였다. 십리바위 주변 약 600 m × 600 m 해역을 연구 범위로 선정하고 총 3회 현장자료를 획득하였다. 무인도서인 십리바위는 크게 2 개 노출암과 주변의 여러 돌출암, 노출암 및 수중암초들이 작은 군도 형태를 이루며 형성되어 있다. 십리바위 서쪽으로는 약 200 ~ 300 개의 인공구조물들에 의한 해중림초가 조성되어 있다. 십리바위 주변 약 600 m × 600 m 범위 해역의 수중암반지대는 수심 약 9 m ~ 11 m 범위 내에서 주로 발달해 있으며, 노출된 십리바위 남서쪽 주변으로는 암반지대가 수면 위에서부터 해저면으로 연장되어 발달된 특징을 보이고 있다. 동남쪽의 수심 약 10 m ~ 13 m 해역에는 가장 넓은 수중암반지대가 나타난다. 십리바위 주변해역은 총 4 가지 Type의 해저면 환경 특성이 나타나는데, 수중암반지대(Type I)가 가장 많이 분포하고 있다. 수중암반지대가 발달한 구간 주변이나 사이 및 십리바위 서쪽 방향의 경포해변으로 이어지는 해역은 연성기반의 사질 퇴적층이 나타나며, 조립한 사질 퇴적층이 형성되어 있는 구간(Type II: gS(gravelly Sand)과 세립한 사질 퇴적층구간(Type III: S(Sand)으로 나뉘어 분포하는 특징을 보이고 있다. 십리바위의 서쪽해역 일부 구간에는 인공적으로 형성된 해중림초(TypeIV)가 조성되어 있다. 수중 합성영상 촬영 범위인 십리바위 북서쪽의 약 10 m × 10 m의 수중암반지대에 형성되어 있는 서식지에는 해조류(약 6종), 해면동물(약 2종), 극피동물(약 3종), 연체동물(약 3종) 그리고 척삭동물(약 2종) 등이 우점하여 서식하고 있는 것으로 나타나고 있다. 수면 위 십리바위 조간대 범위에는 두드럭배말, 굵은줄격판담치 등의 연체동물과 거북손, 조무래기따개비 등의 절지동물들이 서식하고 있으며 그 범위와 분포 양상을 해저지형자료와 드론영상을 통합 분석한 자료에서 파악이 가능하다. 본 연구에서 파악하고 확인한 십리바위 및 주변 해역의 서식지 환경 특성은 해저지형자료를 기반으로 해저면영상, 표층퇴적물 시료, 수중영상 그리고 드론영상 등의 자료들을 통합 분석한 결과로 2차원의 분석 자료들을 3차원의 시각화된 주제도로 도출함으로써 해저지형 특성에 따른 서식 환경 특성 연구에 기여하고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.251-265
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• 1995

One of the most important matters in stress measurement by hydraulic fracturing technique is the determination of the breakdown pressure, reopening pressure, and shut-in pressure, since these values are the basic input data for the calculation of the in-situ stress. The control of the fracture propagation is also important when the hydraulic fracturing technique is applied to the development of groundwater system, geothermal energy, oil, and natural gas. In this study, a laboratory scale hydraulic fracturing device was built and a series of model tests were conducted with cube blocks of Machon gabbro. A new method called 'flatjack method' was adopted to determine shut-in pressure. The initial stress calculated from the shut-in pressure measured by flatjack method showed much higher accuracy than the stress determined by the conventional method. The dependency of the direction of fracture propagation on the state of the initial stresses was measured by introducin g artificial slots in the borehole made by water jet system. Numerical modeling by BEM was also performed to simulate the fracture propagation process. Both results form numerical and laboratory tests showed good agreement. From this study which provides the extensive results on the determination of shut-in pressure and the control of fracture propagation which are the critical issue in the recent hydraulic fracturing, it is conclued that in-situ stress measurement and the control of fracture propagation could be achived more accurately.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.67-76
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• 2009

국내 풍화암 터널현장에서 수집한 RMR 평점, RMR* 평점 그리고 천단침하량의 자료를 이용하여 통계적 분석을 실시하였으며, 분석된 자료를 이용하여 회귀분석, 지수함수, 그리고 인공신경망(ANN)으로 천단침하량을 예측하였다. 예측 결과, ANN, 지수함수에 의한 근사함수, 그리고 회귀분석의 천단침하량 예측 순으로 실측치에 근접하였다. 회귀분석으로 추정된 천단침하량의 범위는 매우 넓게 분포하였으며, 계측치에 비하여 과대한 침하량을 예측하였다. 또한 모든 방법에서 RMR 평점을 사용한 예측이 RMR* 평점을 사용하여 예측한 결과보다 계측 침하량에 더 가까운 예측을 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권8호
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• pp.23-32
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• 2017

노출된 비탈면은 시간에 따른 풍화도가 암반의 공학적인 성질과 비탈면의 안정성에 주요한 영향을 미치게 된다. 풍화는 시간의 경과에 따라 암석을 토양으로 점진적으로 변화시키며, 이로 인한 암석의 물리적, 화학적, 역학적인 변화는 비탈면의 공학적인 안정에 영향을 미친다. 그러나 비탈면의 풍화도를 객관적으로 평가할 수 있는 방법은 많지 않은 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 암석의 풍화특성을 규명하기 위해 충북지역에 분포하고 있는 화강암과 편마암, 셰일을 대상으로 풍화 단계별로 시료를 채취하고 조성광물과 조직의 변화 등을 조사하였으며, 이들 암석에 대해 동결융해시험을 이용하여 인공풍화를 유발시켜 공극률, 흡수율 등의 변화를 정량적으로 고찰하였다. 또한 박스프랙탈차원($D_B$)을 통해 인공풍화에 따른 미세균열의 변화를 평가하였다. 광물학적분석을 통해 풍화에 기인한 구성광물의 변화상과 2차광물의 생성, 미세균열의 발달을 관찰하였다. 실험결과를 통하여 풍화도에 대한 광물학적, 화학적, 공학적 평가는 암종에 따른 풍화특성과 원인을 분석하고 물성의 저하를 비교적 정량적으로 평가할 수 있는 방법론을 제시하고 규명하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.107-118
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• 2006

터널과 관련된 여러 영향인자중 시간의 따른 투수상태와 지반의 장기거동은 터널의 이상 거동을 이해하는데 있어서 중요하다. 터널은 이러한 인자에 의해서 심각한 손상을 입을 수 있으나 시공 후 이러한 인자들에 의해 발생한 영향을 정량적으로 분석해 내는 것은 쉽지 않다. 입력과 출력간의 상관관계가 비교적 독립적이라면 터널거동에 미치는 인자들의 영향은 역해석 기법을 적용하여 예측할 수 있다. 모델을 구성하는 입출력 자료의 특성에 따라 인공신경망 기법이나 최소제곱법 등 다양한 역해석 방법이 개발 될 수 있으며 수치해석, 실험 또는 계측 결과가 역해석 모델의 구성 및 검증을 위해 쓰일 수 있다. 본 연구에서는 시공 후 터널의 내공 변위 변화로부터 투수 및 지반의 장기거동과 관련된 인자들 중 배수재의 투수계수, 지하수위, 장기 이완 하중 크기 및 암반 손상 패턴 등의 변화에 의한 영향을 정량적으로 분석할 수 있는 역해석 기법을 개발하였다. 역해석은 인공신경망 기법을 적용하였으며 학습데이터 확보를 위해 수치해석 모델이 개발 되고 다양한 하중 상태에 대한 거동 분석이 이루어졌다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.399-410
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• 2004

지하정보의 활용에 관한 방법론적인 관점에서 인공지능기술과 데이터베이스의 활용은 최근 지구과학의 여러 분야에서 그 구체적인 적용방법이 모색되고 있다. 본 연구에서는 공학적으로 주요한 용도로 활용되는 그라우팅 공법과 관련하여 과학적인 접근방법이 필요한 그라우트의 주입제어 문제에 집중했다. 이 문제에 대한 방안으로서 암반의 특성에 따라 그라우트의 주입과정에서 동적으로 변화하는 변수들을 데이터베이스로 구축하고 이와 더불어 그라우트 밸브의 최적의 조정치를 유도하는 Fuzzy-neural hybrid system을 활용하는 방법론에 대한 개념적인 모델을 고안했다. 고안한 모델을 네 가지 사례에 적용한 결과 그라우트 밸브의 조정치가 그라우트의 주입과정에서 수반되는 역학적인 현상에 대해 합리적으로 유도되었다. 그러므로 이 모델의 알고리즘이 그라우트의 주입을 제어하는 도구로서 발전할 수 있으리라 판단된다.