• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.45-55
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• 2015

발파에 대한 주변 구조물이나 사면의 안정성은 경험적 진동감쇠식 또는 발파진동 동적 수치해석을 통하여 평가한다. 동적해석을 수행하기 위해서는 발파하중과 지반 감쇠비의 산정이 필요하다. 발파하중에 대해서는 다양한 경험적 방법이 제시되었지만 암반의 감쇠비에 대한 연구는 제한적이며 해석 시 이를 무시하거나 명확한 근거 없이 가정하여 해석에 적용하고 있다. 암반의 감쇠비는 절리의 영향을 크게 받으므로 이를 고려해서 산정해야 한다. 또한, 평면파로 가정할 수 있는 지진파와는 다르게 발파 시에는 구면파가 생성되며 이를 2차원 해석에서 모사하는 경우에는 이의 기하학적 확산을 고려하기 위하여 감쇠비를 조정해야 한다. 본 연구에서는 위의 두 가지 영향이 고려된 2차원 평면변형률 연속체 해석에 적용 가능한 암반의 등가감쇠비를 제안하였다. 이를 위하여 다양한 강성의 암반에 대한 2차원 동적해석을 수행하여 암반의 감쇠비에 따른 진동전파 특성을 분석하였으며 해석결과를 기반으로 진동감쇠식-전단파속도-등가감쇠비와의 상관관계를 규명하였다. 제시된 상관관계는 경험적 진동감쇠식에 상응하는 감쇠비를 산정한 최초의 시도로 중요한 의미가 있으며 동시에 실무에도 쉽게 적용될 수 있는 유용한 방법이다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.231-238
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• 2005

본 연구에서는 유동저항이론을 기초로 하여 연속다공체, 분리단열망 및 연속다공체-분리단열망 공존암반과 같은 3가지 암반을 대상으로 암반 특성에 따른 지하수 유동저항 개념 모델링 및 관계식을 제안하였다. 정상상태조건에서 밀도변동은 고려하지 않았으며 유한 체적법을 이용하였다. 각종 물성치는 블록 중심에서 정의되고, flux는 블록면에서 정의되는 staggered 격자 체계하에서 모든 블록에 대해 Darcy 법칙이 적용되었다. 접촉면에서의 투수계수는 인접면 중심에서 정의된 물성치의 조화평균값을 사용하였다. 유동저항개념을 이용하여 인접한 블록간의 상대압력차와 flux의 관계를 표현하였다. 개개의 단열에서의 유동은 다공암반에서 이용된 방정식과 동일한 형태의 2차원 방정식으로 모사되었다. 본 논문에서 제안된 모델은 추후 다양한 암반 특성별 유동 모사 기법을 개발하는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.81-90
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• 2019

본 연구는 이차원 DFN(discrete fracture network) 시스템에서 절리의 빈도 및 길이분포에 따른 절리텐서의 성분 및 일차불변량이 DFN의 블록수리전도 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적인 두 방향의 절리군을 사용하여 절리군의 빈도와 길이분포에 따라 생성된 총 36개의 DFN 시스템에서 각각 매 $30^{\circ}$ 간격으로 설정된 수두경사에 따른 블록수리전도도와 절리텐서의 성분 간의 상관성 분석이 수행되었다. DFN 블록의 블록수리전도도는 이에 직교하는 방향의 절리텐서 성분과 강한 상관관계를 갖는다. 본 연구의 연결성을 유지한 DFN 시스템은 절리텐서의 일차불변량이 2.0~2.5 이상일 때 등가의 연속체 해석이 가능한 것으로 평가되었다. 절리텐서의 일차불변량은 평균 블록수리전도도와 매우 강한 함수관계를 갖으며 DFN 시스템의 블록수리전도 특성을 평가하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 본 연구를 통하여 절리텐서의 일차불변량을 이용한 DFN 시스템의 업스케일링 가능성이 논의되었다.

• Advances in nano research
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• 제16권3호
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• pp.231-249
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• 2024

When the amplitude of the vibrations is equivalent to that clearance, the vibrations for small amplitudes will really be significantly nonlinear. Nonlinearities will not be significant for amplitudes that are rather modest. Finally, nonlinearities will become crucial once again for big amplitudes. Therefore, the concrete panel system may experience a big amplitude in this work as a result of the high temperature. Based on the 3D modeling of the shell theory, the current work shows the influences of the von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity on the constitutive laws of the structure. The system's governing Equations in the nonlinear form are solved using Kronecker and Hadamard products, the discretization of Equations on the space domain, and Duffing-type Equations. Thermo-elasticity Equations. are used to represent the system's temperature. The harmonic solution technique for the displacement domain and the multiple-scale approach for the time domain are both covered in the section on solution procedures for solving nonlinear Equations. An effective data-driven solution is often utilized to predict how different systems would behave. The number of hidden layers and the learning rate are two hyperparameters for the network that are often chosen manually when required. Additionally, the data-driven method is offered for addressing the nonlinear vibration issue in order to reduce the computing cost of the current study. The conclusions of the present study may be validated by contrasting them with those of data-driven solutions and other published articles. The findings show that certain physical and geometrical characteristics have a significant effect on the existing concrete panel structure's susceptibility to temperature change and GPL weight fraction. For building construction industries, several useful recommendations for improving the thermo-mechanics' behavior of structural concrete panels are presented.

• 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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• 제14권3호
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• pp.215-228
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• 2004

지하암반의 변형은 단층, 절리 등의 불연속면을 따라 발생하므로 불연속면의 역학적 특성과 공간적인 분포형태는 구조물의 안정성에 근 영향을 미친다. 한편 연약암반에 높은 응력이 작용하는 경우에는 불연속면뿐만 아니라 무결암에서의 변형이 구조물의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 이 연구에서는 암반구조물의 안정성 해석을 위하여 무결암과 절리, 그리고 록볼트를 점소성(visco-plastic) 재료로 가정하고, 연속체 개념을 적용하여 유변학적 모델(Rheological model)에 기초한 2차원 점소성 유한요소 프로그램을 개발하였다. 무결암 모델, 절리암반 모델, 록볼트로 보강된 절리암반 모델의 분석을 통하여 개발된 프로그램을 검증하였고, 각각의 모델에서 무결암의 해석 조건(탄성/점소성)에 따른 변위의 차이를 알아보았다. 연약암반에 높은 응력이 작용할 때, 무결암을 탄성으로 해석한 경우보다 점소성으로 해석한 경우에서 지하구조물의 변위가 더 크게 나타났다. 따라서 연약암반 내 지하구조물의 안정성 해석을 위해서는 절리와 록볼트 뿐만 아니라 무결암에 대해서도 점소성 모델을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.649-656
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• 2008

손상 또는 균열된 구조물의 내구성을 향상시키려는 과제는 연구자들과 엔지니어들에게 중요한 과제로 떠오르고 있다. 팻취로 보강되지 않은 균열판과 팻취보강된 균열판의 응력확대계수 및 응력등고선의 산정 및 비교에 의한 균열선단에서의 파괴거동의 특성을 적분형 르장드르 다항식에 기초를 둔 계층적 무강성요소를 사용하여 표현하고자 한다. 이 연구에서는 등가단층이론이 채택되므로, 제안된 무강성요소는 불연속 균열부를 강성이 0인 연속체로 간주된다. 그러므로 균열을 모델링하는 무강성요소의 변장비는 매우 커질 수밖에 없다. 제안된 요소의 강건성을 보이기 위해 형상비 변화에 따른 에너지방출률, 변위 및 응력값에 대한 유한요소해의 민감도는 변장비를 2000까지 증가시켜 가면서 평가되었다. 한편, 강성도미분법과 변위외삽법이 인장모우드가 발생되는 문제의 응력확대계수를 예측하는데 사용된다. 제안된 계층적 무강성요소는 팻취보강된 균열문제를 해석할 수 있는 대안중의 하나라 평가된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.270-288
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 역학적, 수리적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 해석해와의 비교를 통해 검증하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 본 연구에서는 사면체 개별 입자들을 이용하여 해석모델을 생성하고 3DEC을 이용하여 입자와 접촉에서의 거동을 해석하였다. 이 과정에서 등가연속체 개념을 적용해 입자기반모델의 미시물성을 산정할 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 한편, 균열 경사각과 거칠기, 경계응력조건 및 압력 조건에 따른 해석을 실시하여 각 해석조건이 균열의 수직, 전단방향 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 제안된 수치모델은 경계응력에 따른 균열의 미끄러짐(fracture slip)과 유체 압력에 따른 균열의 개방(fracture opening), 균열 경사에 따른 응력 분포, 거칠기로 인한 전단변위의 구속 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 수치해석을 통해 계산된 균열의 수직방향, 전단방향 변위는 모두 해석해를 통해 계산된 값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.593-609
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 결정질 암석 내 포함된 균열의 열-역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 열에 의한 균열의 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 여기에서는 Voronoi diagram을 이용하여 다면체 개별입자의 집합체로서 해석모델을 생성하고, 입자 및 입자간 접촉에서 발생하는 열-역학적 거동을 개별요소프로그램인 3DEC을 통해 해석하였다. 암석 시험편의 탄성거동을 재현하기 위하여 등가연속체 개념을 적용하여 입자와 접촉의 미시물성을 산정하였으며, 균열에 상응하는 접촉에는 Coulomb slip model을 부여하여 인장강도와 전단강도를 갖는 불연속면을 모사하였다. 경계응력과 열응력에 의한 균열의 거동을 수치적으로 모델링하였으며, 경계조건에 따라 균열의 미끄러짐이 발생하는 열-역학적 메커니즘을 정량적으로 분석하였다. 해석 결과, 본 연구에서 제시한 해석모델이 암석 내 열팽창과 열응력의 증가, 균열 응력과 변위, 경계조건의 영향 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 실내실험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.