• 지질공학
• /
• 제11권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2001

우리나라 지질의 특성은 토층의 두께가 얇아서 보통 10m이상만 굴착해도 암반층이 나타나므로 대규모 지하굴착 공사시 암반층에서의 토압분포 산정방법이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 암반층 암압산정시 기존의 경험식인 Terzaghi-Peck, Tschebotarioff식 등을 그대로 적용하는 것은 암반층의 점착력을 대부분 무시하게 되므로 실제 강도를 과소 평가하게 된다. 따라서 암반에서의 절리경사각, 절리면 전단강도, 지반 상재하중등을 고려한 쐐기형 블럭(Wedge Block)의 수평활동력을 산정하는것이 실제 암반층 토류구조물에 작용하는 암압과 근접할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 뒷채움 흙이 점착력을 갖는 흙인 경우 쐐기형상으로 파괴가 일어난다고 가정하여 Coulomb 토압이론을 확장하여 힘의 평형 조건을 이용해 Prakash-Saran(1963)이론과 절리면의 전단강도 결정공식 $\tau$=c+$\sigma$tan $\Phi$를 적용해서 암반층에 작용하는 암압을 산정하였다. 산정된 이론식을 이용하여 절리면 충전물의 상태 변화에 따른 절리면 전단 강도와 절리경사각을 바꿔가면서 해석해 본 결과, 암반층은 자체의 점착력과 내부마찰각이 크므로 절리방향과 경사각이 굴착면을 향해 어떻게 정해지느냐에 따라서 토압이 작용하기도 하고 작용하지 않을 수도 있다. 본 연구에서 산정된 이론식은 향후 절리면 전단강도 산정시 필요한 강도정수, 절리면의 방위와 상태, 과잉측압, 동적하중, 지진을 비롯한 많은 지반정수(Parameter)들을 보다 엄밀히 산정하고, 특히 암반층에 작용하는 지하수위 효과등을 고려하여, 실제 현장에서 계측된 많은 자료와의 분석을 통해 그 적용성이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.1417-1431
• /
• 1994

본 연구에서 삼축압축시험기를 이용하여 낙동강유역 모래에 대한 상대밀도, 전단변형어속도, 구속압력의 변화에 의한 전단강도 특성을 고찰하였다. 그리고 Lade 모델과 수정 Lade 모델의 결과는 실험에 의하여 비교하였다. 전단변형제어속도, 상대밀도 그리고 구속압력변화에 의한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 낙동강유역의 모래에 대해 Coulomb의 식을 이용할 수 있는 응력의 한계는 변형제어속도가 0.08%/min일 때 120~200 kpa이고 0.5%/min일 때 120~150 kpa의 범위로 고찰되었다. 이들 한계범위들은 석회질 모래나 양입도의 석영질 모래에 비해 적게 나타났다. 2) 변형제어속도와 상대밀도 모두가 Lade 모델과 수정 Lade 모델에 필요한 매개변수에 많은 영향을 미친다. 따라서 현장에서는 하중조건과 지반조건을 정확히 파악하여 적절한 매개변수를 사용하는 것이 중요하다. 3) 변형제어속도와 상대밀도의 변화에 따른 구성모델식에 의한 파괴시 주응력비는 전반적으로 변형제어속도에는 큰 영향을 받지 않으나, 상대밀도와 구속압력이 구성 모델식의 결과에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 낙동강유역의 모래에 대한 응력-변형거동의 정확한 예측을 위해서는 다양한 조건에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 4) Lade 모델과 수정 Lade 모델에서 결정된 파괴시 주응력비와 파괴포락선의 내부마찰각을 실측치와 비교한 결과, 본 연구에서 사용된 구속응력 범위내에서는 Lade 모델이 수정 Lade 모델보다 평균적으로 실측치에 더 근접함을 보여 주었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제30권4호
• /
• pp.404-416
• /
• 2020

2차원 응력조건에서 V형 암석노치의 파괴하중을 계산하는 해석적 절차를 slip-line 소성해석법 기반으로 개발하였다. 노치 주변의 암석이 소성상태에 있을 때 slip-line 중 하나인 α선이 암석 노치 면과 노치 외부 수평면을 연결한다는 사실과 α선을 따라서 변하지 않는 불변량이 존재한다는 이론적 사실이 해석적 절차 개발과정에서 핵심 아이디어로 활용되었다. 암석 노치 외부 수평면의 응력 경계조건을 알고 있으므로 불변량 방정식을 풀면 암석 노치 면에 작용하는 수직응력과 전단응력을 계산하는 것이 가능해진다. 노치 면에 작용하는 응력성분 값을 이용하여 쐐기에 의해 노치에 가해지는 파괴하중을 계산하였다. 개발된 해석적 절차를 적용하여 암석 노치파괴 해석을 수행하였다. 암석 노치의 파괴하중은 노치의 각도 및 노치 면의 마찰이 증가함에 따라 지수함수적 비선형성을 가지고 증가하는 특성이 있음을 해석결과는 보여주었다. 이 연구에서 개발한 해석적 절차는 쐐기형 노치 형성을 통한 암석균열 개시조건 연구, 암반 기초 지지력 계산, 암반사면 및 원형터널의 안전성 해석 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
• /
• 제25권3호
• /
• pp.357-368
• /
• 2015

대전지역 중생대 화강암 암반을 대상으로 경험적 해석과 수치해석 모델링을 사용하여 심도에 따른 취성파괴 예측 연구를 수행하였다. 먼저 손상제어시험 등의 실내시험으로 경험적 해석과 수치해석 모델링에 필요한 입력 변수를 측정하였고, 측정결과를 바탕으로 연구지역의 암반을 경암에 속하는 그룹 A와 극경암에 속하는 그룹 B로 구분하여 각 그룹별 대표 물성치를 사용하였다. 취성파괴의 해석에는 해석구간의 심도와 측압계수(k)로 결정되는 원위치응력 값이 필요하나 연구지역의 원위치응력 값은 측정되지 않았다. 그러므로 다양한 원위치응력 상태를 고려하기 위하여 3가지의 측압계수 (k=1,2,3)를 분석에 적용하였다. 경험적 해석과 수치해석 모델링에서 측압계수가 1일 경우, 연구지역의 암반에서는 1000 m의 심도까지도 취성파괴가 발생할 가능성이 매우 낮은 것으로 분석되었다. 그러나 측압계수가 2일 경우에는 심도 800 m 구간에서부터, 측압계수가 3일 경우에는 심도 600 m 구간에서부터 취성파괴가 발생될 가능성이 높을 것으로 판단된다. 이 연구에서는 점착력약화-마찰각강화(CWFS) 모델과 Mohr-Coulomb 모델이 사용되었으며, CWFS 모델은 암반의 취성 파괴영역의 범위와 깊이를 잘 모사하였으나 모아-쿨롱 모델은 이러한 변화를 구현하지 못하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제30권3호
• /
• pp.59-72
• /
• 2014

모래지반 표면에 위치한 강체 원형기초를 대상으로 수치해석을 통하여 수직-모멘트 조합하중 조건에서의 지지력을 구하였다. 지반은 Mohr-Coulomb 소성모델을 이용하여 모델링하였으며 관련흐름법칙을 적용하였고, 거친 기초 바닥면 조건에 대하여 검토하였다. 적은 수의 해석으로 조합하중 상관도를 산출할 수 있는 swipe 재하 방법과 통상적인 재하실험에서 적용되는 probe 재하 방법을 적용하여 비교한 결과, 두 방법은 유사한 결과를 나타내었다. 모멘트하중을 고려하기 위하여 전통적으로 사용되는 유효폭 및 유효면적 개념을 사용한 결과와 편심계수($e_{\gamma}$)를 사용한 방법들을 비교하였으며, 기존의 제안식들과 수치모델링으로 구해진 본 연구의 결과를 비교하였다. 수직-모멘트 조합하중 지지력의 내부마찰각에 따른 변화는 미미한 것으로 나타났으며, 유효폭 개념은 편심계수의 형태로 변환하여 원형기초에도 그대로 적용이 가능한 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모델링 결과는 기존의 실험에 기반한 결과들에 비해 다소 작은 값을 주는 것으로 나타났으며, 편심 및 모멘트하중이 증가할수록 그 차이는 증가하였다. 수치모델링과 실험 결과가 차이를 나타내는 요인과 향후 연구 방향에 대하여 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.65-78
• /
• 2008

절토사면 및 천심도 터널의 경우 불연속면을 따른 블록의 미끄러짐 및 회전 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 절토사면이나 터널의 초기 설계 단계에서 안정성 검토를 위해 수치해석을 널리 사용하는데, 대부분의 상용화된 프로그램들은 연속체 해석에 기반을 두고 있다. 불연속면을 고려하여 연속체 해석을 수행할 수도 있으며, 절리를 포함한 암반자체의 강도를 감소시킴으로써 모사하는 것이 대표적인 방법이다. 또한, 연속체 해석방법인 Mohr-Coulomb 모델에 편재 절리모델 (ubiquitous joint model)을 적용함으로써 불연속면을 고려하는 방법이 있다. 절토사면의 수치해석시 주 입력치인 절리암반의 점착력, 마찰각, 탄성계수 등은 암반분류법(rock classification system)에 의한 경험식으로 도출할 수 있으며, 본 논문에서는 이 중 RMR 및 GSI 시스템에 의한 경험식을 통해 얻은 입력치를 실제 위험절토사면에 적용함으로써 두 시스템의 차이를 비교해 보고자 하였다. 또한 RMR 및 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하여 적용함으로써 계측을 통해 얻은 변위량 및 변위양상과의 차이를 분석하였다. 분석 결과 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하였을 경우의 수치해석결과가 실제현장의 변위량 및 변위양상과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권10호
• /
• pp.17-28
• /
• 2018

캔틸레버 옹벽의 안정성 평가에서 중요한 변수는 옹벽에 작용하는 주동토압과 옹벽과 함께 움직이는 뒷굽 상부의 뒤채움토사의 무게이다. 캔틸레버 옹벽의 뒷굽 길이가 충분히 길면, 뒷굽 끝단에서의 연직면에 Rankine 토압이 작용한다고 가정하여 옹벽의 안정성을 평가해도 이론적으로 문제가 되지 않는다. 그러나 뒷굽이 짧은 캔틸레버 옹벽에 대하여 이와 같은 방법을 적용하는 것은 이론적으로 옳지 않으며, 주동토압을 실제보다 크게 산정하므로써 비경제적인 설계를 초래한다. 본 연구에서는 한계해석방법을 사용하여 캔틸레버 옹벽에 토압이 작용하는 메카니즘을 조사하고 이를 토대로 주동토압의 크기 및 합력의 위치, 뒤채움토사의 무게를 산정하였으며, 산정결과를 기존의 방법과 비교하였다. 뒷굽길이가 짧을 경우, 옹벽에 대한 안정성은 한계해석방법에 비해 기존의 Mohr원 방법은 최대 3.7%, Teng 방법은 최대 32% 크게 산정되었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제7권3호
• /
• pp.263-277
• /
• 2014

In the conventional design of retaining structures in a seismic zone, seismic inertia forces are commonly assumed to act upwards and towards the wall facing to cause a maximum active thrust or act upwards and towards the backfill to cause a minimum passive resistance. However, under certain circumstances this design approach might underestimate the dynamic active thrust or overestimate the dynamic passive resistance acting on a rigid retaining structure. In this study, a new analytical method for dynamic active and passive forces in c-${\phi}$ soils with an infinite slope was proposed based on the Rankine earth pressure theory and the Mohr-Coulomb yield criterion, to investigate the influence of seismic inertia force directions on the total active and passive forces. Four combinations of seismic acceleration with both vertical (upwards or downwards) and horizontal (towards the wall or backfill) directions, were considered. A series of dimensionless dynamic active and passive force charts were developed to evaluate the key influence factors, such as backfill inclination ${\beta}$, dimensionless cohesion $c/{\gamma}H$, friction angle ${\phi}$, horizontal and vertical seismic coefficients, $k _h$ and $k_v$. A comparative study shows that a combination of downward and towards-the-wall seismic inertia forces causes a maximum active thrust while a combination of upward and towards-the-wall seismic inertia forces causes a minimum passive resistance. This finding is recommended for use in the design of retaining structures in a seismic zone.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제23권3호
• /
• pp.293-308
• /
• 2006

This paper presents a complete and consistent formulation to study the seismic response of a free-standing ship supported by an arrangement of n keel blocks which are all located in a dry dock. It is considered that the foundation of the system is subjected to both horizontal and vertical in plane excitation. The motion of the system is classified in eight different modes which are Rest (relative), Sliding of keel blocks, Rocking of keel blocks, Sliding of the ship, Sliding of both keel blocks and the ship, Sliding and rocking of keel blocks, Rocking of keel blocks with sliding of the ship, and finally Sliding and rocking of keel blocks accompanied with sliding of the ship. For each mode of motion the governing equations are derived, and transition conditions between different modes are also defined. This formulation is based on a number of fundamental assumptions which are 2D idealization for motion of the system, considering keel blocks as the rigid ones and the ship as a massive rigid block too, allowing the similar motion for all keel blocks, and supposing frictional nature for transmitted forces between contacted parts. Also, the rocking of the ship is not likely to take place, and the complete ship separation from keel blocks or separation of keel blocks from the base is considered as one of the failure mode in the system. The formulation presented in this paper can be used in its entirety or in part, and they are suitable for investigation of generalized response using suitable analytical, or conducting a time-history sensitivity analysis.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.33-38
• /
• 2002

본 논문에서는 역동력학과 퍼지기법을 기반으로 하는 DC 모터 속도제어용 2자유도 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 DC 모터 시스템의 역동력학 모델, 전처리필터와 퍼지보상기로 구성된다. 모델은 쿨롱마찰을 내포하는 비선형 방정식으로 표시되며, 전처리필터는 역동력학 모델에 의해 유발될 수 있는 고주파 영향을 막아주며, 퍼지보상기는 모델의 불확실성, 외란 등으로 인한 오차를 보상한다. 퍼지보상기는 기준 입력 변화에 대한 추종성능과 외란에 대한 오차 제거성능을 동시에 개선하도록 설계된다. 모델과 보상기의 파라미터는 각각 실수코딩 유전알고리즘으로 추정되고 동조된다. 제안된 기법의 유효성은 실험을 통해 검증된다.