• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.437-450
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• 2006

암반구조물의 파괴는 초기응력의 크기, 무결암의 강도 그리고 단층이나 절리와 같이 암반 내에 존재하는 불연속면의 상태에 의해 좌우된다. 일반적으로 고심도에 건설되는 암반구조물의 경우 높은 현지응력과 공동굴착에 따른 유도응력으로 인해 공동 경계면에서 스폴링이나 슬래빙과 같은 취성파괴가 발생할 수 있다. 최근 고심도에 건설되는 암반구조물이 증가함에 따라 취성파괴의 발생사례가 증가하고 있으며, 더욱이 국내의 저심도 구간에서도 스폴링 현상이 보고되어 취성파괴에 대한 연구의 필요성이 요구된다. 그러나 아직까지 취성파괴에 대해 명확하게 규명되지 않아 본 보고에서 취성파괴 현상을 규명하기 위해 수행되었던 기존 연구결과를 중심으로 취성파괴와 그 특징에 대하여 요약 정리하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.99-105
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• 2004

포화점토가 보오링공에서 불교란시료로써 채취되면, 부의 간극수압이 체적팽창을 억제한다. 이 점토시료에는 지반중에서 작용한 평균주응력이 등방적으로 작용하며, 이 평균주응력은 수직응력보다 작고, 수평응력보다 크다. 그러므로 시료는 비배수조건하에서 수직으로 늘어나고, 수평으로 수축하게 된다. 통상적인 압밀시험은 이와 같이 변형된 시료를 그대로 사용하여 압밀링 크기와 똑같이 성형한 후 수행한다. 따라서 지반중의 유효상재압이 재하되면, 이 압력이 수평응력보다 크기 때문에 압밀량이 늘어나게 된다. 즉 압밀시험공시체는 현장의 압밀거동을 정확하게 나타내지 못하고 항상 아래에 위치하게 된다. 이 논문에서는 상기와 같은 시료변형의 영향을 고려하여, 압밀시험 공시체에 유효상재압이 재하되었을때 수평방향으로 비배수 변형하여 압밀링 내경에 밀착해도록 하였다. 그리고 제안하는 시험법의 적용성과 결과를 통상적인 압밀시험결과와 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.25-32
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• 2018

본 논문은 암반에 형성되어 있는 불연속면이 지진 또는 발파에 의해 유발되어 암반을 통해 전달되는 동적 전단응력파에 미치는 영향에 대해서 수치해석적 매개변수 연구를 통해 조사하고 그 결과를 제시하는 것이다. 수치해석적 매개변수 연구를 수행하기 위해서 먼저 이론적 해를 얻을 수 있는 조건에 대해서 타당성해석을 수행하고 그 결과를 이론해와 비교한 후 암반조건 및 불연속면 조건을 달리한 경우에 대해서 매개변수해석을 수행하였다. 암반조건으로는 암반 초기 현장응력 상태가 고려되었으며 불연속면조건으로서는 불연속면의 전단강도 정수인 마찰각과 점착력이 고려되었다. 또한 불연속면의 경사각 또한 매개변수로서 고려되었다. 이와 같은 다양한 조건의 매개변수연구를 통해 전단응력파의 변화를 파악한 결과, 매질을 통해 전달되는 동적 전단응력파는 암반의 초기 현장응력조건 뿐만 아니라 불연속면의 전단강도 및 경사각 조건에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이를 통해 지진 또는 발파유발 동적하중이 절리형성 암반지층이나 서로 다른 지층으로 이루어진 토사지층을 통과할 때, 지층의 초기응력 상태와 더불어 불연속면 또는 지층경계면의 특성 등을 반드시 고려하여 주변시설물 및 구조물에 대한 동적영향을 파악해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.103-110
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• 2005

이 논문에서는 현장 수압파쇄시험에서 얻어진 500개 이상의 측정 자료들을 이용하여 국내 과잉 수평응력의 분포 특성에 대한 연구를 수행하였다. 현장 자료를 바탕으로 수평응력 성분의 크기와 작용방향성, 측압계수 분포에 대한 상세 분석을 하였다. 또한 심도에 따른 수평응력 성분들의 상관식과 측압계수 분포 영역의 상, 하한 경계식을 제안하였다. 심도 310m 미만 영역에서 측압계수는 심도 증가에 따라 감소되고 안정화되는 경향을 나타내지만 지역에 따라 심도 loom 이상의 영역에 3.0에 가까운 측압계수를 가지는 과잉 수평장이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 과잉 수평응력장 분포지역에 대한 평가 결과 국내 여러 지역의 심도 310m 이내 구간에서 암반 구조물 굴착시 응력에 의한 취성파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.251-265
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• 1995

One of the most important matters in stress measurement by hydraulic fracturing technique is the determination of the breakdown pressure, reopening pressure, and shut-in pressure, since these values are the basic input data for the calculation of the in-situ stress. The control of the fracture propagation is also important when the hydraulic fracturing technique is applied to the development of groundwater system, geothermal energy, oil, and natural gas. In this study, a laboratory scale hydraulic fracturing device was built and a series of model tests were conducted with cube blocks of Machon gabbro. A new method called 'flatjack method' was adopted to determine shut-in pressure. The initial stress calculated from the shut-in pressure measured by flatjack method showed much higher accuracy than the stress determined by the conventional method. The dependency of the direction of fracture propagation on the state of the initial stresses was measured by introducin g artificial slots in the borehole made by water jet system. Numerical modeling by BEM was also performed to simulate the fracture propagation process. Both results form numerical and laboratory tests showed good agreement. From this study which provides the extensive results on the determination of shut-in pressure and the control of fracture propagation which are the critical issue in the recent hydraulic fracturing, it is conclued that in-situ stress measurement and the control of fracture propagation could be achived more accurately.

• 지질공학
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• 제16권1호
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• pp.1-14
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• 2006

국내의 대표적 암종이라 할 수 있는 화강암체와 편마암체에 대해 탄성계수 측정 방법으로 자주 이용되고 있는 Goodman jack시험, PS검층, 초음파 속도측정, 일축압축 변형 시험을 실시하여 각 탄성계수를 측정하고 그 특징을 알아보았다. 실내에서 측정 된 동.정탄성계수는 측정시 가해진 응력의 크기, 측정시 이용된 주파수의 범위, 가압/감압 등의 측정 조건에 따라 상당히 다른 결과를 보였다. 실내 측정조건이 현장조건에 가까워질수록 현장암반의 탄성 계수와 비슷한 값으로 측정되는데 이는 실내시험시 현장 상태를 구현하는 것이 중요하다는 점을 시사한다. 동탄성계수는 정탄성계수에 비해 대체로 높게 측정되었으며 그 원인으로는 (미세)균열의 응력에 따른 거동양상, 측정시 이용한 주파수의 범위 차이, 그리고 변형 진폭의 차이 등의 효과로 설명 할 수 있다. 다양한 방법으로 측정된 각 탄성 계수 상호간의 관계 및 특징은 현장 암반 탄성계수의 적절한 판단을 위해 도움이 될 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.225-236
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• 2000

웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.567-582
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• 2009

일본의 기후현의 카미오카광산은 지하 약 1,000 m의 대심도에, 우주에서 도래하는 소립자의 관측과 양자의 붕괴현상 등을 연구하기 위한 실험시설 SUPER-KAMIOKANDE가 건설되었다. 이 시설 설계를 위한 기초 자료의 하나로, 초기지압 측정을 실시하여 건설 예정지의 암반 응력 상태를 파악했다. 측정 방법은, 일본 전력중앙연구소(Central Research Institute of the Electric Power Industry)에서 개발한 ８성분 변형률 게이지를 이용한 공경변화법, Sugahara와 Obara가 개발한 16성분 구면 게이지를 이용한 구면 공저변형법, 오스트레일리아의 CSIRO에 의해 개발된 Hollow Inclusion Cell을 이용한 공벽변형률법이다. ３종류의 방법에 의해 얻어진 결과가 일치하지는 않았지만, ６응력성분의 평균치를 이용하여 주응력 방향 및 크기를 결정하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.49-68
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• 2023

The three-dimensional failure criterion is essential for maintaining wellbore stability and sand production problem. The convenient factor for a stable wellbore is mud weight and borehole orientation, i.e., mud window design and selection of borehole trajectory. This study proposes a new three-dimensional failure criterion with linear relation of three in-situ principal stresses. The number of failure criteria executed to understand the phenomenon of rock failure under in-situ stresses is the Mohr-Coulomb criterion, Hoek-Brown criterion, Mogi-Coulomb criterion, and many more. A new failure criterion is the extended Mohr-Coulomb failure criterion with the influence of intermediate principal stress (σ₂). The influence of intermediate principal stress is considered as a weighting of (σ₂) on the mean effective stress. The triaxial compression test data for eleven rock types are taken from the literature for calibration of material constant and validation of failure prediction. The predictions on rock samples using new criteria are the best fit with the triaxial compression test data points. Here, Drucker-Prager and the Mogi-Coulomb criterion are also implemented to predict the failure for eleven different rock types. It has been observed that the Drucker-Prager criterion gave over prediction of rock failure. On the contrary, the Mogi-Coulomb criterion gave an equally good prediction of rock failure as our proposed new 3D failure criterion. Based on the yield surface of a new 3D linear criterion it gave the safest prediction for the failure of the rock. A new linear failure criterion is recommended for the unique solution as a linear relation of the principal stresses rather than the dual solution by the Mogi-Coulomb criterion.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.304-315
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• 2016

본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m~716 m 구간에서 획득된 원위치 암반 초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한 선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대 수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에 대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용 방향은 각각 진북 기준 $80^{\circ}{\sim}100^{\circ}$ (N80E~N80W)와 $120^{\circ}{\sim}140^{\circ}$ (N60W~N40W) 방위각에서 우세한 방향성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로 회전하는 경향성을 확인할 수 있었다.