• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.37-43
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• 2005

암반의 거동을 예측하기 위해 1980년 발표된 Hoek-Brown 모델은 지속적인 개선과 더불어 수많은 문제들을 해결하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나 Hoek-Brown 모델의 유한요소법 등 수치해석에 대한 적용성에 관한 연구는 미미한 실정이다. 본 논문에서는 Hoek-Brown 모델을 일반적 소성론 절차에 따라 구성모델로 정식화하여 그 특징을 살펴보았고, 수치적 문제점을 유발하게 되는 항복면의 모서리부를 곡면으로 처리한 Rounded Hoek-Brown 모델을 제시하였다. 제안모델은 탄소성 구성모델로서의 요구조건들을 만족하며, 압축측에서 원래의 Hoek-Brown 모델과 동일한 항복면을 갖는다. 제안 모델을 일반적인 비선형 유한요소해석에 적용하기 위하여 제안 모델의 구성방정식을 수립하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.15-27
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• 2016

본 연구에서는 제주도 북동부 육해상, 남동부 해상 및 북서부 해상에서 채취한 현무암 암석에 대하여 삼축압축시험을 수행하였으며, 그 결과로부터 산정된 Hoek-Brown 파괴기준의 파라미터인 암석 계수 $m_i$의 특성을 살펴보았다. 그리고 Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 점착력 및 내부 마찰각과 Mohr-Coulomb 파괴기준으로부터 산정된 점착 력 및 내부 마찰각을 각각 비교 분석하였다. 그 결과 제주도 현무암 암석에 대한 Hoek-Brown 파괴기준의 암석 계수 $m_i$는 암석의 내부 마찰각과 밀접하게 연관되어 있었으며, 내부 마찰각이 증가함에 따라 급격하게 증가하였다. Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 점착력은 Mohr-Coulomb 파괴기준으로부터 산정된 점착력보다 평균적으로 약 24% 정도 과대하게 추정되고 있으며, Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 내부 마찰각은 Mohr-Coulomb 파괴기준의 내부 마찰각과 비슷한 값을 나타내고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.77-91
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• 2003

연속체 해석을 위한 암반거동 모델로서 널리 이용되고 있는 Hoek-Brown 파괴기준은 1980년도에 발표된 이후 수차례의 수정 보완을 거쳐 1994년에 발표된 Generalized Hoek-Brown 파괴기준식을 토대로 현재 암반을 대상으로 한 지반구조물 해석에 많이 적용되고 있다. 그러나 지반구조물 수치해석시 Hoek-Brown 파괴기준의 적용은 일반적으로 등가의 Mohr-Coulomb 전단강도정수를 산정하여 간접적으로 이용하게 되는데, 이때 등가의 암반 전단강도정수를 암반내 주응력 분포와 상관없이 일정 상수로 적용함으로서 Hoek-Brown 파괴기준의 비선형성을 고려하지 못하는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 암반사면의 안정성 평가를 위한 연속체 해석시 Hoek-Brown 파괴기준의 비선형성을 고려할 수 있는 해석기법을 검토하고, 수치해석기법에 의한 사면안정검토에 주로 이용되고 있는 강도감소법을 이용하여 암반사면의 안정성을 정량적으로 평가하고자 하였다. 특히 최근에 발표된 수정 Hoek-Brown 파괴기준을 토대로 수정된 등가 Mohr-Coulomb 강도정수 산정법과 사면굴착시 발파 및 응력이완에 의한 암반 교란/손상을 고려한 암반교란상수(Disturbance Factor) D을 이용하여 안정해석을 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권1호
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• pp.81-88
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• 2014

Hoek-Brown 파괴함수를 적용하여 암반구조물의 안정성 분석을 수행하는 경우 암반의 강도를 내부마찰각과 점착력을 이용하여 평가해야하는 경우가 있다. 이러한 경우 ${\sigma}_1-{\sigma}_3$ 관계로 표시된 본래의 Hoek-Brown 함수는 수직응력 (${\sigma}$)과 전단응력 (${\tau}$) 관계인 Mohr 파괴포락선으로 변환되어야 한다. 이 연구에서는 Hoek-Brown 파괴함수의 Mohr 파괴포락선을 구하는 새로운 방법을 제시하였다. 제시한 방법은 Londe (1988)가 제안한 응력무차원화 변환방법을 기초로 하였다. 검증 예제를 통해 새로 유도된 ${\sigma}-{\tau}$ 관계식이 Bray가 유도한 관계식과 정확히 일치한다는 것이 확인되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제26권2호
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• pp.20-28
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• 2008

터널설계 시 내공변위 예측은 흔히 탄소성 해석을 통하여 수행되므로, 탄소성 해석법은 많은 연구자들의 관심을 끌고 있는 연구 주제이다. 그러나 일반화된 Hoek-Broun 암반에 굴착된 원형터널의 탄소성 거동은 그 중요성에도 불구하고 아직까지 연구가 미진한 실정이다. 이 연구에서는 Lee & Pietruszczak (2008)의 연구를 응용하여 주변이 환형으로 보강된 원형터널의 탄소성 해석을 위한 간단한 수치 해석법을 제안하였다. 터널은 일반화된 Hoek-Brown 파괴조건을 따르는 변형률연화 암반에 굴착되는 것으로 가정하였다. 제안된 방법의 검증을 위해 상업코드인 FLAC이 이용되었다. 예제 해석을 통해 Hoek-Brown 강도정수 a와 보강대의 두께가 터널 주변의 탄소성 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 해석결과 이 두 변수가 터널주변의 응력 및 변위 분포에 미치는 영향은 상당히 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.228-235
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• 2005

Hoek-Brown의 파괴기준식으로부터 암반의 내부마찰각 및 점착강도를 계산한 후, Mohr-Coulomb의 항복함수를 이용하여 소성 보정이 적용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 본 연구에서는 이러한 계산 과정이 연약 암반이나 낮은 봉압 조건의 암반에 대해서는 적합하지 않다는 사실을 보여주고자 한다. 즉, Hoek-Broun 재료 모델로부터 직접 및 간접적 적용에 의해 소성 보정을 수행하는 과정을 제시하였으며, 이를 통해 직접적 적용이 간접적 적용에 비해, 비선형 파괴면을 더욱 효과적으로 모사할 수 있고, 특히 봉압이 낮은 응력 조건에서 효과적임을 보여주고자 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.69-86
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• 2023

To overcome the dilemma of the [BQ] method's inability to predict mountain tunnel support loads, this study is based on the Hoek-Brown criterion and previous results to obtain the connection equations from GSI scores to each parameter of the Hoek-Brown criterion and the link between the [BQ] scores and the GSI system. The equations were embedded in the Hoek-Brown criterion of FLAC6.0 software to obtain tunnel construction forecasts without destroying the in-situ stratigraphy. The feasibility of the secondary development of the Hoek-Brown criterion was verified through comparative analysis with field engineering measurements. If GSI > 45 with a confining pressure of less than 10 MPa, GSI has little effect on the critical softening factor while we should pay attention to the parameter of confining pressure when GSI < 45. The design values for each parameter are closer to the FLAC3D simulation results and the secondary development of the Hoek-Brown criterion meets the design objectives. If the Class V surrounding rock is thinned with shotcrete or the secondary lining is installed earlier, the secondary lining may act as the main load-bearing structure. The study may provide ideas for rapid prediction of mountainous tunnels in China.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.21-31
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• 2020

본 연구에서는, 제주도 현무암 암석의 삼축압축시험 결과에 대한 비선형 회귀분석을 통하여 Hoek-Brown 계수(m_i)를 계산하였다. 그리고 제주도 현무암 암석의 일축압축강도(UCS), 압열인장강도(BTS) 및 압열인장강도에 대한 일축압축강도의 비(UCS/BTS)와 m_i의 관계를 각각 살펴보았으며, 제주도 현무암의 Hoek-Brown 파괴 포락선을 결정하는데 있어서, 인장 및 압축파괴영역에서 이용할 수 있는 방법을 제안하였다. 그 결과, 제주도 현무암 암석의 UCS 및 BTS와 m_i 사이에는 뚜렷한 상관관계가 없었으며, UCS와 m_i/UCS 및 BTS와 m_i/BTS 사이에는 멱함수와 지수함수의 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 제주도 현무암의 UCS/BTS와 m_i 사이에는 뚜렷한 상관관계가 없었으며, Hoek-Brown 파괴기준에 의해 계산되는 인장강도는 제주도 현무암의 인장강도를 과소평가하고 있다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은, 제주도 현무암의 인장 및 압축파괴영역에 대한 Hoek-Brown 파괴 포락선을 결정하는데 있어서 유용하게 이용할 수 있을 것이라 사료된다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.153-163
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• 2009

본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준과 Hoek-Brown파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다. 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준을 적용한 결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 5.35 MPa, 내부마찰각은 $50.25^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 16.99 MPa, 내부마찰각은 $60.66^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.33 MPa, 내부마찰각은 $37.05^{\circ}$이다. 암석의 Hoek-Brown의 파괴규준에 대한 회귀분석결과를 토대로 암석의 점착력과 내부마찰각을 선정할 수 있다. 표선리 현무암의 경우 점착력은 4.77 MPa, 내부마찰각은 $52.47^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 14.69 MPa, 내부마찰각은 $60.70^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 $47.60^{\circ}$이다. 이상의 결과를 토대로 Mohr-Coulomb의 파괴포락선과 Hoek-Brown의 파괴규준으로부터 추정된 파괴포락선을 비교한 결과 Hoek-Brown의 파괴규준은 Mohr-Coulomb의 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.158-166
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• 2009

Hoek-Brown 암석에서 응력에 의해 발생되는 균열의 전파특성을 수치해석적으로 분석하기 위한 기초연구로서 탄성균열의 균질화 기법이 제안되었다. 균열의 개시조건으로 Hoek-Brown 경험식이 이용되었고, 균열의 방향 탐색을 위해 임계면법이 이용되었다. 균열물질과 무결암으로 구성된 대표체적에 대해 체적평균 응력 및 변형률 개념을 적용하여 균열과 신선암의 역학적 특성을 균질화시킴으로써 등가 이방성매질의 구성관계식을 유도하였다. 제안된 균질화모델을 포트란 코드로 작성하여 상업유한요소 코드인 COSMOSM에 이식하였다. 제안된 수치해석모델의 적합성을 검증하기 위하여 2차원 평면변형률조건에서 수치 일축압축시험을 실시하였다. 모델 상하부 가압면의 구속조건을 달리한 2가지 해석모델을 선정하여 구속조건이 일축압축시험편의 변형 및 파단면 형성형태에 미치는 영향이 분석되었다. 균열의 균질화를 고려한 수치 일축압축시험 결과는 실제 실험에서 발생되는 형태와 유사한 변형거동 및 파단면 형성 특성을 잘 나타내었다.