• 화약ㆍ발파
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• 제39권1호
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• pp.10-21
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• 2021

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료는 재료에 동하중이 가해질 때에는 큰 변형률속도 의존성을 보인다. 이는 취성재료의 역학적 성질이 하중속도에 따라 크게 변화할 수 있음을 의미한다. 이런 성질 때문에 취성재료의 변형률속도 의존성은 발파공학이나 암석동역학 문제를 풀 때 반드시 고려해야 할 중요한 사항들 중의 하나이다. 하지만 불행하게도 국내의 경우, 암석이나 여타의 취성재료들의 동적물성을 특성화하는 연구들은 아직 미진한 상태에 있다. 본 연구에서는 거창 화강암과 고강도 콘크리트 시편의 동적특성을 파악하기 위해 홉킨슨 압력봉을 이용하여 동적 인장시험을 실시하였다. 시험방법으로는 ISRM이 제안한 동적 압열시험과 박리시험을 채택하였다. 일반적으로, 고변형률속도 하에서는 후자의 방법이 더 우수한 것으로 알려져 있다. 이들 두 종류의 시험을 실시한 결과, 시편들의 동적 인장강도가 거의 비슷하게 나타났다. 하지만 저자들은 애초에 시험방법에 따라 측정강도가 상이할 것으로 예상했었다. 따라서 서로 다른 방법을 적용했음에도 측정 강도가 비슷하게 나타난 것은 오히려 시험과정에서 어떤 오류가 개입된 것으로도 볼 수 있으므로 후속연구를 통해 이 부분에 대해 상세조사를 수행할 예정이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.245-259
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• 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.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.216-224
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• 2011

본 연구에서는 Class II 거동에 대해 입자결합모델을 이용하여 수치해석적인 방법으로 살펴보았으며, 횡방향 변형률 제어 압축시험을 수치해석적으로 모사할 수 있는 방법을 제시하였다. 수치해석에서 사용된 미시변수는 스웨덴 Aspo Hard Rock Laboratory에서 수행한 일축압축시험을 이용하여 결정하였다. 제시된 수치해석 기법을 이용해 Aspo 암석의 Class II 거동을 효과적으로 모사할 수 있었으며, 수치해석의 결과는 실험실 시험 결과와 잘 일치하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.177-197
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• 1999

암석의 탄성파속도를 측정하는 방법은 암석의 공학적 특성을 나타내는 하나의 지표로서 일반적으로 인식되고 있어서 우리나라에서도 $\lower right quadrant건설\; 표준품셈\upper left quadrant$등의 암판정 기준으로서 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 암석의 탄성파속도는 시료의 함수상태에 따라서 크게 변화하는 사실을 충분히 인식하지 못하고 있으므로 본 논문은 한국화강암에서 관찰된 변화특성을 설명한다. 국제 암반역학회에서 추천하고 있는 암석의 탄성파속도 측정방법도 역시 실험상의 어려움이 있는데, 예를 들면 암석시료의 양쪽 끝에서 탄성파가 잘 측정되도록 하기 위하여 사용되는 바셀린이 암석 시료내로 침투하는 경우가 하나의 문제점이고, 또한 암석시료가 함수됨에 따라서 시료의 체적이 팽창하는 경우에도 해석상의 어려움이 있다. 또한 서서히 함수정도를 증가시키는 경우에 암석시료내에서 탄성파속도의 변화를 관찰하여 보면 암석시료내에 존재하는 잔류응력을 파악하는 한 방법으로서도 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.318-324
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• 2010

발파나 지진과 같은 충격하중에 의한 재료의 동적특성이 최근 들어 지상 및 지하구조물의 설계에 주목받고 있다. 측정장비의 발달에 힘입어 수백 ${\mu}$-sec에서 파괴가 진행되는 동안에 발생하는 응력과 변형률의 완전한 이력곡선을 얻을 수 있다. SHPB는 암석의 동적거동을 연구하는데 보편적이며 믿을만한 실험장치로 인식되고 있으며, 이 장치에 의한 동적 압축이나 인장강도시험은 조만간 표준시험법으로 제정될 예정이다. 본 보고서는 종래의 사각형 입사파의 단점을 없애기 위하여 사인형태의 응력파를 생성할 수 있는 특별한 모양의 충격자를 고안한 논문을 소개한 것이다. 이 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권3호
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• pp.261-270
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• 2019

Because the estimation of the tensile strength is very important in any geotechnical project, many attempts have been made to determine. But the immediate determination of the tensile strength is usually difficult owing to well-shaped specimens, time-consuming, expensive and sometimes unreliable. In this study, engineering properties of several ultramafic rock samples were measured to assess the correlations between the Brazilian Tensile Strength (BTS) and degree of serpentinization, physical, dynamic and mechanical characteristics. For this purpose, a comprehensive laboratory testing program was conducted after collecting thirty-two peridotite and fifty-one serpentinite rock samples, taken from central Greece, in accordance with ASTM and ISRM standards. In addition, a representative number of them were subjected to petrographic studies and the obtained results were statistically described and analysed. Simple and multiple regression analyses were used to investigate the relationships between the Brazilian Tensile Strength and the other measured properties. Thus, empirical equations were developed and they showed that all of the properties are well correlated with Brazilian Tensile Strength. The curves with the $45^{\circ}$ line (y = x) were extracted for evaluating the validity degree of concluded empirical equations which approved approximately close relationships between Brazilian Tensile Strength and the measured properties.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권4호
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• pp.395-407
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• 2022

In this paper, cracks with different angles are prefabricated in rock specimens to study the fracture characteristics of rock based on CT images. The rock specimens are prepared for compression tests according to the standard recommended by ISRM (International Society for Rock Mechanics). The effects of different angles on rock mechanical properties and crack propagation fracture modes are analyzed. Then, based on the cohesive element method and CT images, the relationship between porosity and Young's modulus as well as the fracture property is explored by the numerical modelling. In the modelling, the distribution of Young's modulus is determined by the CT image through the field variable method. The results show that prefabricated cracks reduce the mechanical properties of rock. The closer the angles of the prefabricated crack is, the greater the Young's modulus of the rock sample is. The failure process of each specimen with prefabricated cracks is formed by the initiation and propagation of crack, and the angle of the prefabricated crack will affect the type of extended crack. As part of the numerical model proposed in this paper, the microstructure of rocks is reflected by CT images. The numerical results verify the effectiveness of the cohesive element method in the study of crack propagation for rock. The rock model in this paper can be used to predict engineering disasters such as collapse and landslide caused by rock fracture, which means that the methodology adopted in this paper is comprehensive and important to solve rock engineering problems.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.256-269
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• 2020

본 연구의 목적은 KURT 화강암 시료의 포화유무에 따른 균열손상 기준과 파괴인성의 변화를 측정하는 것이다. 이를 위하여 일축압축시험을 이용한 소성체적변형률을 통해 KURT 화강암의 균열손상 기준을 도출하였다. 또한 암석의 파괴인성을 보다 신뢰성 있게 측정하기 위해 암석의 비선형적 변형에 대한 보정(Level II Method; ISRM, 1988) 을 통해 포화유무에 따른 KURT 화강암의 수정 파괴인성(corrected fracture toughness)을 측정하였다. 시험결과 건조시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 91.1 MPa과 128.7 MPa이었으며, 포화시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 58.2 MPa과 68.2 MPa이었다. 건조시료에 비해 포화시료의 균열개시 응력은 36% 감소하였으며 균열손상 응력은 건조시료 대비 47%나 감소되는 결과를 나타내었다. 균열손상 응력(σ_cd)이 상대적으로 더욱 감소하였음을 감안할 때 시료의 포화로 인해 더 낮은 응력조건에서 구조물에 대한 손상이 쉽게 발생할 수 있음을 알 수 있다. KURT 화강암의 비선형성을 고려한 수정 파괴인성은 0.811 MPa·m^0.5이었으며 포화시료의 수정 파괴인성은 0.620 MPa·m^0.5이었다. 즉 암석의 비선형성을 고려함으로써 파괴인성의 증가를 확인할 수 있었으며, 암석의 포화시 수정 파괴인성은 24% 감소하였다. 따라서 지하수 포화로 인해 암석 내 균열의 생성과 진전에 대한 저항성이 감소함을 알 수 있다.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.315-324
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• 2016

본 연구에서는 경상누층군 셰일에 대한 슬레이크 내구성 특성을 조사하기 위하여 다양한 인자 즉, 시료형태, 시료개수, 회전속도, 총 회전수, 건조온도 및 수침용액의 산도 등을 제어하면서 실험을 수행하였다. 실험 결과, 시료형태가 정육면체인 경우 가장 낮은 내구성 지수를 보였으며 부채꼴 시료가 가장 큰 내구성 지수를 보였고, 시료개수는 증가할수록 시료들 사이의 마찰이 증가하여 내구성지수가 감소하는 경향을 보였다. 회전속도는 영향이 거의 없는 것으로 나타났으나, 총 회전수가 증가할수록 내구성 지수는 직선적으로 감소하는 경향을 보였다. 또 시료 건조온도가 증가할수록, 수침용액의 산성도가 증가할수록 내구성 지수는 감소하였다. 대기 중에 노출되어 쉽게 풍화하는 특성 때문에 낮을 것으로 예상하였던 셰일의 내구성지수가 결정질 암석과 뚜렷한 차이가 없어서 기존의 실험법은 셰일의 장기적인 안정성을 평가하는데 부적합하다고 판단되어 교결도가 양호한 경상누층군 셰일의 장기적인 내구성 특성을 확인하기 위한 새로운 내구성 실험방법이 필요할 것으로 보인다.