• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.130-143
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• 2012

케이블볼트는 장공의 볼트가 필요한 경우나 대용량의 보조지보재로 사용되어졌으나, 지보능력의 상승과 다루기가 용이하다는 점에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 다양한 연구로부터 얻어진 실험결과에 근거하여 길이와 고정조건을 변화시켜가며 케이블볼트의 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 지보효과는 변위와 숏크리트 응력을 바탕으로 평가하였다. 케이블볼트에 긴장을 가하지 않고 그라우팅만 하였을 때에는 록볼트에 비해 지보효과가 떨어졌다. 그러나 긴장이 가해졌을 경우의 지보능력은 록볼트를 대신하기에 충분하였다. 케이블볼트의 긴장 후에 즉시 그라우팅을 시행하면 지보능력이 오히려 감소되지만 굴착면의 영향을 벗어난 후에 그라우팅을 수행하면 지보능력도 감소되지 않고 장기적인 안정성도 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. 주 지보재로서 케이블볼트를 현장에 적용하기 위해서는 보다 다양한 조건에서의 실험실 시험과 현장 시험 등을 포함한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.372-380
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• 2007

침하로 인한 지표 손상대는 지하 채굴로 인해 발생되는 결과로서, 오랜 기간 동안 서서히 또는 급작스럽게 발생할 수 있다. 이러한 지표 손상대는 싱크홀 혹은 트러프형 침하에서 대규모 슬라딩에 이르기까지 다양한 형태로 관찰된다. 침하 발행 위험에 대한 평가는 광산 침하의 영향을 받는 지역에 있어서는 매우 중요하다. 이러한 위험도 평가나 침하 예측을 위해 경험적 모델, 프로파일함수, 영향 함수 그리고 수치해석과 같은 다양한 방법들이 적용되어 왔다. 본 연구에서는 다양한 인자들 중 지배적으로 침하 현상을 유발할 수 있는 채굴적과 관련한 정보, 즉 채굴적의 위치 및 규모의 정보를 확산이론과 연계한 비교적 간단한 침하 위험도 평가 기법을 제안하였다. 확산 모델은 지반 침하 기구를 설명할 수 있는 입자 모델과 상사관계를 가진다. 확산 모델을 폐금속광 및 폐석탄광 지역의 침하 위험도 작성에 적용하였다. 침하 위험도 평가를 위한 확산 모델은 매우 간단하지만 효율적인 방법임을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권1호
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• pp.67-73
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• 2020

With the increasing number of underground projects, the problem of rock-water coupling catastrophe has increasingly become the focus of safety. Grouting reinforcement is gradually applied in subway, tunnel, bridge reinforcement, coal mine floor and other construction projects. At present, cement-based grouting materials are easy to shrink and have low strength after solidification. In order to overcome the special problems of high water pressure and high in-situ stress in deep part and improve the reinforcement effect. In view of the mining conditions of deep surrounding rock, a new type of cement-based reinforcement material was developed. We analyses the principle and main indexes of floor strengthening, and tests and optimizes the indexes and proportions of the two materials through laboratory tests. Then, observes and compares the microstructures of the optimized floor strengthening materials with those of the traditional strengthening materials through scanning electron microscopy. The test results show that 42.5 Portland cement-based grouting reinforcement material has the advantages of slight expansion, anti-dry-shrinkage, high compressive strength and high density when the water-cement ratio is 0.4, the content of bentonite is 4%, and the content of Nano Silica is 2.5%. The reinforcement effect is better than other traditional grouting reinforcement materials.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.43-50
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• 2009

터널 굴착 중 지반에 존재하는 연약대의 방향 특성에 따른 거동 및 응력 분포 특성을 3차원 수치해석을 이용하여 정량적으로 평가하였다. 수치모델에서 연약대의 방향은 RMR의 취약 불연속면에 대한 보정인자를 기준으로 설정되었으며, 위치는 각 방향 조건에 대하여 연약대가 천단부 상부 1D, 천단부, 막장 중앙부를 지나는 경우로 설정되었다. 지반정수는 현장 계측변위를 기반으로 하는 역해석을 통해 산정하였다. 최종적으로 터널 천단부에서 발생하는 변위의 크기를 기반으로 연약대 방향 및 위치 조건에 따른 영향도를 평가하여 5등급으로 분류하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.91-104
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• 2014

발파충격 또는 응력재분배에 의해 발생하는 암반손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ)는 암반의 여러 물성들을 변화시킴으로써 구조물의 거동과 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 EDZ를 고려한 터널에 대한 2차원 연속체 해석 코드인 FLAC을 이용하여 역학적 안정성을 해석하고 안정성에 관련된 인자들을 대상으로 부분요인설계법(Fractional Factorial Design)을 이용한 민감도 분석을 실시하였다. 모델링 결과 터널 주변의 거동과 안전율은 손상대 유 무에 따라 많은 차이가 있었다. 민감도 분석 결과 터널주변의 안전율에 많은 영향을 미치는 인자는 측압계수와 심도, 점착력, 물성 감소비, 터널의 폭, 내부 마찰각, 터널의 높이 순이었다. EDZ는 터널 주변의 역학적 안전성에 많은 영향을 미칠 수 있기 때문에 터널 설계 시 고려하는 것이 필요하다.

• 지질공학
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• 제25권3호
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• pp.357-368
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• 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.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.197-213
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• 2019

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 이용하여 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층 내 물 주입시험을 수치적으로 모델링하고, 단층의 재활성과 수리역학적 거동 특성을 살펴보았다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙(Cubic law)을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 현장에서 획득한 단층의 균열개방압력(fracture opening pressure), 주입율, 모니터링 압력, 변위 곡선 등을 바탕으로, 단층의 탄성적 변형과 파괴에 의한 수직팽창 특성을 반영할 수 있는 수리간극모델과 수리역학 커플링 관계를 해석모델에 반영하였다. 한편, 현지응력 조건, 단층의 강도 및 변형 특성에 따른 파라미터 해석을 실시하여 각 입력변수가 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 현장시험 결과를 가장 잘 재현할 수 있는 파라미터 조합을 선정하였다. 해석 결과, 균열개방압력에서 단층의 주입율과 모니터링 압력이 크게 증가하는 현상을 합리적으로 재현할 수 있었다. 하지만, 동일한 입력 변수 조건에서 단층의 전단변위와 파괴영역의 범위는 현장시험 결과에 비해 과대평가되는 결과를 보였다. 이는 해석모델에서는 고압의 주입조건에서 단층의 지속적인 전단파괴가 유도되는 반면, 현장에서는 수리간극의 변화가 전단 미끄러짐보다는 인장력에 의한 단층면의 개방(tensile opening)에 크게 의존하는 것으로 추정되기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.209-220
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• 2003

현장타설말뚝의 주변마찰력을 산정하기 위하여 Hoek-Brown 모델의 일반공식이 수정되었다. 원지반 상태를 고려하는 Hoek-Brown의 일반공식에 근거하여 본 연구에서 제안된 단위주변면마찰력의 산정기법은 이전 원지반 무결암의 일축 압축강도만을 고려하여 단위주면마찰력을 산정하는 방법에 비해 상당한 뛰어난 적용성을 보인다. 본 연구에서 제안된 방법을 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 단위주면마찰력에 대한 상한계와 하한계를 구성하는 것이 가능하며, 기존 문헌에 보고된 단위주면마찰력에 대한 시험결과의 대부분이 이 두 범위에 존재하는 것으로 확인되었다. 또한 제안된 방법을 통해 단위주면마찰력을 산정할 때 입력 변수에 대한 기본적인 가정만으로도 예측치와 측정치간에는 훌륭한 상관관계를 보였다. 여기서 도출된 상관관계식을 기존의 공식들과 비교한 결과 무결암의 강도가 작은 경우에는 Horvath와 Kenney의 제안식이, 그리고 암의 강도가 큰 경우에는 Rosenberg와 Journeaux의 제안식이 상관식과 근사한 결과를 보였다. 한편 GSI 및 구속압에 대한 영향분석을 수행한 결과 두 인자들과 정규화된 단위주면마찰력은 동반 상승하는 관계를 보였으며, 단위주면마찰력의 산정식이 멱함수의 형태일 경우에는 단위주면마찰력과 일축압축 강도 사이에 적용되는 계수는 GSI 및 구속응력에 따라 변하는 것으로 관측되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.695-702
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• 2015

원심모형시험은 최근의 기계적, 이론적 발전에 따라 그 활용도와 정확성이 높아지고 있다. 원심모형시험은 원지반 응력을 효과적으로 재현할 수 있으므로 주위 지반 또는 암반과 상호작용을 하는 터널과 같은 지하구조물의 거동을 모사하기 적합하다. 본 연구에서는 병렬 터널의 지진시 동적 거동을 원심모형시험을 통하여 분석하였다. 터널 모델링시 지진에 의해 발생하는 최대 가속도 저감을 위하여 Flexible segment를 고려하였으며 Flexible segment의 두께가 얇은 경우와 두꺼운 경우를 각각 고려하였다. 시험 결과 Flexible segment의 지진시 터널 구조물에 발생하는 최대 가속도 저감 효과를 확인하였다. 그러나 Flexible segment가 얇은 경우 단주기파 적용시 최대가속도의 저감효과는 없었고, 두꺼운 경우 기반암 가속도가 클 경우 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 동일 모델에 대하여 3차원 수치해석을 수행하여 지진시 거동을 파악한 결과, 시험 결과와 유사한 경향을 보임을 확인할 수 있었다.

• 국제학술발표논문집
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• The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.432-439
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• 2009

This research project was carried out to develop the technique to assess quantitatively and rapidly the stability of a tunnel by using the measured displacement at the tunnel construction site under excavation. To achieve this purpose, a critical strain concept was introduced and applied to an assessment of a tunnel under construction. The new technique calculates numerically the strains of the surrounding ground by using the measured displacements during excavation. A numerical practical system was developed based on the proposed analysis technique in this study. The feasibility of the developed analysis module was verified by incorporating the analysis results obtained by commercial programs into the developed analysis module. To verify the feasibility of the developed analysis module, analysis results of models both elastic and elasto-plastic grounds were investigated for the circular tunnel design. Then the measured displacements obtained in the field are utilized practically to assess the safety of tunnels using critical strain concept. It was verified that stress conditions of in-situ ground and ground material properties were accurately assessed by inputting the calculated displacement obtained by commercial program into this module for the elastic ground. However for the elasto-plastic ground, analysis module can reproduce the initial conditions more closely for the soft rock ground than for the weathered soil ground. The stability of tunnels evaluated with two types of strains, that is, the strains obtained by dividing the crown displacement into a tunnel size and the strains obtained by using the analysis module. From this study, it is confirmed that the critical strain concept can be fully adopted within the engineering judgment in practical tunnel problems and the developed module can be used as a reasonable tool for the assessment of the tunnel stability in the field.