• 제목/요약/키워드: In-situ Stress

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방사성 폐기물 지하처분장의 안정성 분석에 있어서 암반내 초기응력의 역할과 의미 (Significance of In-Situ Stresses in Stability Analysis of Underground Nuclear Waste Disposal Repository)

  • 최성웅
    • 터널과지하공간
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    • 제17권1호
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    • pp.26-31
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    • 2007
  • 우리나라에는 현재 고리, 월성, 영광 등 11기의 원자력 발전소가 운영되면서 전체 전력생산량의 40% 이상을 담당하고 있으며, 2006년까지는 12기가 추가 건설되어 총 23기의 원자력 발전소가 운영되어 국내 총 전력생산량의 절반 이상을 담당하게 될 예정이다. 하지만 이러한 원자력 발전은 필연적으로 인체에 유해한 각종 방사성 폐기물을 생산하게 되므로 이에 대한 처분기술은 대단히 높은 안전율을 고려하여 확보되어야 한다. 한국 원자력연구소의 기초연구에 의하면 국내 실정상 지하 암반내 심층처분이 가장 유리한 시스템인 것으로 보고되고 있으며, 그 중에서도 심도 500 m 이상의 고심도 지하 암반내에 터널을 뚫고 터널 바닥면에 처분공을 일렬로 굴착하여 이 처분공 내에 canister로 밀봉된 방사성폐기물을 유기하는 KBS-3 처분 시스템을 제안하고 있다. 본 연구에서는 KBS-3 처분 시스템을 고려할 경우, 필연적으로 야기되는 고심도 지하에서의 초기응력성분이 처분 시스템에 미치는 영향을 분석하기 위해 수치해석을 실시하였으며 이와 함께 제반 설계정수 중에서 초기응력값이 어떠한 비중을 차지하는지를 살펴보았다.

Thermo-mechanical simulations of pillar spalling for in-situ heater test by FRACOD

  • Lee Hee-Suk;Shen Baotang;Mikael Rinne
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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    • pp.244-251
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    • 2003
  • A two-dimensional BEM code, $FRACOD^{2D}$, was applied to simulate fracture initiation and propagation processes in a rock pillar during an in situ heater test of a rock pillar planned at the $\"{A}sp\"{o}$ Underground Rock laboratory of SKB, in Southern Sweden. To take the advantage of conventional BEM for simulating fracturing processes, but without efforts for domain integral transformation, a hybrid approach is developed to simulate the fracturing processes in rock pillar under coupled thermo-mechanical loading. The code FRACOD was used for simulating the fracture initiation and propagation processes with its boundary tractions reflecting the effects of the initial and redistributed thermomechanical stresses in the domain of interest at multiple excavation and heating steps were produced by a special algorithm of stress inversion, based on resultant thermo-mechanical stress fields at each excavation and heat loading step by a FEM code without considering fracturing processes. This hybrid approach can take the advantages of both types of numerical methods and avoids their shortcomings for fracturing process simulation and domain effects, respectively. In this paper, we present the hybrid approach for the stress, displacements, and fracturing processes at sequential excavation and heating steps of the in situ heater test as a predictive modelling, the formulation of the fracturing models and the predictive results. Two sections of borehole depth, 0.5 m and 1.5 m below the tunnel floor are considered. The pillar area is modelled with the FRACOD and the stress field produced by excavation and heating is transferred with corresponding boundary stresses. From the modelling results, the degree of fracturing and damage are evaluated for 120 days of heating. Dominated shear fracturing in the vicinity of the central pillar was observed from the models at both sections, but spalled area appears to be limited. Based on the modelling results, a sensitivity study for the effect of pre-existing fractures in the vicinity of the holes is also conducted, and the initiation and evolution of EDZ around the deposition holes are investigated using this particular numerical technique.

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습도에 따른 다이아몬드성 카본필름의 잔류응력 변화에 대한 연구 (Humidity Dependence of the Residual Stress of Diamond-like Carbon Film)

  • 이영진;김태영;이광렬;양인상
    • 한국진공학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.157-163
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    • 2004
  • 라디오파 플라즈마 화학증착법 (radio frequency plasma assisted chemical vapor deposition: r.f.-PACVD) 법으로 증착된 다이아몬드성 카본 (Diamond-like Carbon : DLC) 필름에서 나타나는 습도에 따른 압축 잔류 응력의 변화 거동을 체계적으로 조사하였다. 합성에 사용된 탄화수소 가스의 종류와 -100V에서 -800V 범위의 기판 바이어스 전압의 조절을 통해 폴리머성 필름에서 흑연성 필름까지 광범위한 구조의 DLC 필름을 합성하였다. 상대습도가 10%-90% 범위에서 변화하는 분위기 챔버 내에서 박막의 잔류응력의 변화를 실시간으로 측정하였다 박막의 경도와 잔류응력이 최고 값을 가지는 합성조건에서 얻어진 치밀한 DLC박막에서는 습도에 따른 잔류응력의 변화가 관찰되지 않았다. 그러나, 폴리머상이나 흑연상의 박막에서는 두 경우 모두 습도가 높아짐에 따라 압축 잔류응력이 증가함을 관찰할 수 있었으며, 습도의 변화에 대해 잔류응력이 즉각적으로 변화하였다. 한편, 동일한 습도에서 압축 잔류응력의 증가량은 필름의 두께에 반비례하는 것이 관찰되었다. 이 결과는 물분자가 필름의 구조내로 침투하면서 생기는 변화가 아니라, 박막의 표면에서 일어나는 물분자와의 반응에 의해 필름의 잔류응력이 변할 수 있음을 의미한다.

부분절단법에 의한 콘크리트 구조물의 지속응력 측정에 관한 연구 (Sustained Stress Measurement on Concrete Structures By a Partial Sectioning Method)

  • 민호기;박대성;김우
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1998년도 가을 학술발표대회 논문집(III)
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    • pp.749-754
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    • 1998
  • This study describes a practical method for the measurement of sustained stress in concrete structures. In most cases, the sustained stress was determined by various theoretical calculation. However, the theoretical calculation can not always provide a sufficient information on the current stress state due to lots of uncertainty. Therefore, the present study proposes a practical in situ measuring method, Partial Sectioning Method

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절리 지반에서 2단계로 굴착되는 터널의 거동특성에 대한 실험적연구 (An experimental study on the behavior of tunnel excavated in a jointed mass by two-stage excavation)

  • 박승준;김동갑;이상덕
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제6권4호
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    • pp.303-314
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    • 2004
  • 본 연구에서는 터널을 굴착할 때 절리가 있는 암반의 역학적 거동특성을 실험적으로 규명하고자 하였다. 절리와 터널의 이격거리, 측압계수를 변화시키며 실험을 수행하였다. 터널주변에 수직절리가 있는 경우 천단부와 수직절리 반대편의 어깨부에서 가장 큰 영향이 발생되며 측압이 작을 경우에는 천단부 보다 절리 반대편 측벽부에서 접선 방향의 응력이 크게 증가된다. 반면 $45^{\circ}$의 경사절리가 있는 경우 발생하는 압축응력은 절리면 방향의 터널 좌측부가 무절리 상태의 3배정도로 터널의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

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정선지역 철광산에 분포하는 암석의 역학적 특성 (The Mechanical Properties of Rocks Distributed at a Metal Mine in Jeongseon)

  • 김종우;박찬;김주환;허석;김동규;이동길;조영도;박삼규
    • 터널과지하공간
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    • 제25권3호
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    • pp.231-243
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    • 2015
  • 본 연구에서는 최근 재개발되고 있는 정선지역의 철광산에서 현장 초기지압 시험과 수많은 암석 실내시험을 실시하였다. 본 광산의 측압계수는 심도가 깊어질수록 작아지는 경향을 보였으며 평균값은 1.10으로 나타났다. 본 광산에 주로 분포하는 네 가지 암종인 백운암, 규장암, 화강암, 철광석에 대한 실내시험을 통해 암석의 단위중량, 공극률, 흡수율, 탄성파속도, 일축압축강도, 영률, 포와송비, 인장강도, 쇼어경도, 내부마찰각, 점착력 등의 각종 역학적 특성을 조사하였다. 실내시험 결과의 통계분석을 통해 암종별 물성을 비교하였고 물성 상호간의 관련성을 검토하였는데, 철광석보다는 규장암이나 화강암의 강도특성이 더 컸으며 암석 물성 간의 일반적인 상관관계와는 반대되는 현상도 발견되었다. 또한 Mohr-Coulomb 파괴조건과 Hoek-Brown 파괴조건을 적용하여 네 가지 암석의 파괴조건을 해석하였다.

수치해석을 통한 이완하중에 따른 터널 라이닝의 거동 분석 (Numerical Analysis of Tunnel Lining under Loosening Load)

  • 박정진;김용민;황택진;정상섬
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제27권7호
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    • pp.35-45
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    • 2011
  • 본 연구에서는 콘크리트 라이닝의 설계개념을 명확히 정립하여 라이닝뿐만 아니라 주지보재의 경제적인 설계 및 시공이 가능토록 하기 위하여, 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반이완하중을 Terzaghi의 이론적 방법과 수치해석 방법을 이용한 다양한 해석방법에 따라 비교하였다. 그리고 풍화토, 풍화암에서의 각지 다른 지반조건과 측압계수($K_0$) 변화에 따른 터널 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반이완하중을 비교 분석하였다. 본 연구 결과, Terzaghi의 지반이완하중은 수치해석 결과보다 다소 크게 나오는 경향이 있었고 풍화암보다 풍화토에서 다소 큰 지반이완하중이 산정되었다. 또한, 측압계수가 증가할수록 터널 라이닝에 미치는 단면력은 Terzaghi의 이론식을 사용 시 측압계수가 증가할수록 감소하는 반면 수치해석 방법을 사용 시 그 증감 영향은 미미하였다.

구리 박막 제조중 증착 중단시 박막 결정립 크기 변화가 인장응력 방향으로의 응력 이동에 미치는 영향 (The Effect of Grain Size on the Stress Shift toward Tensile Side by Deposition Interruptions in Copper Thin Films)

  • 이세리;오승근;김영만
    • 한국표면공학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.303-310
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    • 2014
  • In this study, the average in-situ stress in metallic thin film was measured during deposition of the Cu thin films on the Si(111) wafer and then the phenomenon of stress shift by the interruption of deposition was measured using Cu thin films. We have observed the stress shift in accordance with changing amount of atom's movement between the surface and grain boundary through altering the grain size of the Cu thin film with variety of parameters. The grain size is known to be affected on the deposition rate, film thickness and deposition temperature. As a experimental results, the these parameters was not adequate to explain stress shift because these parameters affect directly on the amount of atom's movement between the surface and grain boundary as well as the grain size. Thus, we have observed the stress shift toward tensile side in accordance with the grain size changing through the interlayer deposition. From an experiment with inserting interlayer before deposit Cu, in thin film which has big grain size with high roughness, amount of stress movement is higher along direction of tensile stress after deposition that means, after deposition process, driving force of atoms moving in grain boundary and on the surface of the film is relatively higher than before.