암반사면을 안전하고 효과적으로 해석하기 위해서 암반의 역학적 특성을 면밀하게 조사해야 한다. 하지만 클리노미터를 사용한 절리조사의 한계점으로 인해 이를 보완한 새로운 측정법의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 절리방향의 특성을 분석하기 위해 절리의 방향성을 현장에 적용할 수 있는 절리조사 측정장비를 개발하였다. 개발된 측정장비는 해석 소프트웨어와 하드웨어로 구분된다. 하드웨어는 암반 절리 방향성을 측정하는 측정모듈, 측정자료를 전송하는 전송모듈로 구성되었다. 소프트웨어는 측정모듈을 통해 얻은 데이터로부터 절리의 방향성을 분석하기 위해 개발하였으며 Drone Joint Orientation Survey Measurement로 명명하였다. 개발된 측정장비는 접근이 어려운 지역 등 조사자가 측정할 수 없는 경우에 현장적용성이 양호하며 절리의 방향성에 대한 실내시험결과를 효과적으로 분석할 수 있었다.
암반절취사면의 지질구조를 측정하기 위하여 개발된 조사시스템의 현장 적용성을 겸토하기 위하여 절취사면에 대해 클리노 컴퍼스와 조사시스템을 이용하여 암반 불연속면을 1차 7개, 2차 10개를 측정하여 그 결과를 비교하였다. 1차 시험은 불연속면의 절리형태와 경사각에 따른 측정 결과 값의 차이를 비교하였고, 2차 시험은 촬영 시간과 촬영위치를 달리하여 비교분석하였다. 비교 결과 1차 시험은 클리노 컴퍼스로 측정한 값과 경사방향 $1^{\circ}{\sim}4^{\circ}$, 경사각 $0^{\circ}{\sim}4^{\circ}$의 차이를 보였고, 2차 시험은 경사방향 $0^{\circ}{\sim}6^{\circ}$, 정사각 $0^{\circ}{\sim}6^{\circ}$의 차이를 보였다. 일반적으로 클리노 컴퍼스를 활용한 암반 불연속면 조사시 표면상태가 고르지 않고 측정위치에 따른 경사방향과 경사각의 차이가 ${\pm}10^{\circ}$정도 나타날 수 있다는 점과 측정자의 숙련도에 따른 오차를 감안할 때 본 조사시스템의 정확성에 대한 신뢰도는 비교적 높은 것으로 나타났다.
Experimental and discrete element method were used to investigate the effects of joint number and its angularities on the shear behaviour of joint's bridge area. A new shear test condition was used to model the gypsum cracks under shear loading. Gypsum samples with dimension of 120 mm×100 mm×50 mm were prepared. the length of joints was 2cm. in experimental tests, the joint number is 1, 2 and 3 and its angularities change from 0° to 90° with increment of 45°. Assuming a plane strain condition, special rectangular models are prepared with dimension of 120 mm×100 mm. similar to joints configuration in experimental test, 9 models with different joint number and joint angularities were prepared. This testing show that the failure process is mostly governed by the joint number and joint angularities. The shear strengths of the specimens are related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. The shear behaviour of discontinuities is related to the number of induced tensile cracks which are increased by increasing the rock bridge length. The strength of samples decreases by increasing the joint number and joint angularities. Failure pattern and failure strength are similar in both of the experimental test and numerical simulation.
A jointed rock slope stability evaluation was simulated by a discontinuous deformation analysis numerical method to investigate the process and safety factors for different crack distributions and different overloading situations. An optimized method using Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure (DDARF) is presented to perform numerical investigations on the jointed rock slope stability evaluation of the Dagangshan hydropower station. During the pre-processing of establishing the numerical model, an integrated software system including AutoCAD, Screen Capture, and Excel is adopted to facilitate the implementation of the numerical model with random joint network. These optimizations during the pre-processing stage of DDARF can remarkably improve the simulation efficiency, making it possible for complex model calculation. In the numerical investigations on the jointed rock slope stability evaluations using the optimized DDARF, three calculation schemes have been taken into account in the numerical model: (I) no joint; (II) two sets of regular parallel joints; and (III) multiple sets of random joints. This model is capable of replicating the entire processes including crack initiation, propagation, formation of shear zones, and local failures, and thus is able to provide constructive suggestions to supporting schemes for the slope. Meanwhile, the overloading numerical simulations under the same three schemes have also been performed. Overloading safety factors of the three schemes are 5.68, 2.42 and 1.39, respectively, which are obtained by analyzing the displacement evolutions of key monitoring points during overloading.
Recently, the upheaval generation in the road which is under service had been reported. Due to the upheaval generation, total 4 lanes were forced to curtail to 3 lanes, and traffic was delayed. In normal situation of cut-slopes in korea, that condition is hard to detect since most cut-slopes contain discontinuous material, that is rock. Common collapses in rock-slopes is wedge failure, plane failure and toppling failure which is all individual mechanism of discontinuous rock mass. In contrast, such upheaval in the road in front of cut-slope can be generated only when circular movement is triggered within the cut-slope. In this sense, rock-slopes barely show any kind of movement in the road locates at the front of them. Numerical analysis is general method in simulation of slope displacement and evaluation of safety. However, numerical analysis programs which are related with rock-slopes are not able to simulate such upheaval movement because that programs are based on discontinuous modeling mechanism. In addition, although numerical analysis programs which are based on FEM/FDM and thus utilize continuous modeling mechanism are able to simulate circular movement and upheaval situation, they have weakness in reflecting discontinuities of rock-slope itself. In this study, detailed in-site investigation and numerical analysis based on in-site condition were performed in order to expect upheaval movement in the road. In this procedure, the FLAC program which uses continuous modeling method was utilized, and new approach reflecting discontinuity developed toward the road with a ubiquitous joint model was tried to derive reliable analysis result.
대규모 불연속면의 굴곡도는 암반의 안정성을 판단하는 중요한 요소 중 하나이다. 그러나, 주로 실시하는 불연속면의 굴곡도 측정시험은 대형암반의 작은 코어를 채취하여 채취한 작은 코어의 굴곡도에 계수를 사용하여 대형 암반의 굴곡도를 환산하고 있다. 이러한 점을 보완하고자 3D Laser Scanner를 사용하여 대규모 불연속면의 굴곡도를 직접 측정하는 방안에 대해 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 3D Laser Scanner를 이용하여 실제 X,Y,Z의 좌표를 가지는 3D 모델을 구축하였고, CAD 프로그램을 사용하여 대규모 불연속면의 굴곡도를 산정한 데이터와 현장에서 Disc-Clinometer로 측정한 Data 결과를 비교 분석 하였다. 그 결과 Mean Dip과 Mean I 측정결과 모두 $1^{\circ}$ 이내로서 측정 장비의 기계오차 $1{\sim}2^{\circ}$ 사이에 속 하기 때문에 3D Laser Scanner를 이용한 데이터 취득 및 분석은 기존의 조사법을 보완할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 조사법이라고 분석되었다.
본 연구에서는 2차원 유한차분 해석을 이용하여 절리암반에 시공된 말뚝기초의 선단지지력을 분석하였다. 이를 위해 암반의 절리상태를 고려할 수 있는 Hoek-Brown 항복규준을 이용하여 다양한 조건의 수치해석이 수행되었다. 넓은 범위의 절리상태를 고려하기 위하여 GSI를 주 매개변수로 설정하였고 말뚝 직경, 암반의 일축압축강도, Hoek-Brown 상수 $m_0$의 매개변수 영향을 살펴보았다. 본 연구결과 매개변수들의 변화에 따른 절리 암반에 설치된 말뚝기초의 선단지지력 변화 경향을 확인하였고 이러한 결과를 토대로 매개변수 분석에 따른 선단지지력 결과를 도출하였다.
이 연구에서는 시추공 분석 작업을 통해 획득된 암반절리 방향성이 심도에 따라 변화하는 양상의 확인을 위해 피어슨 카이제곱 통계검정이 실시되었다. 대상 암반은 모암이 화강암질 편마암인 두 지역으로서, 이와같은 엽리가 발달하지 않은 괴상의 암상 선정은, 엽리가 존재하는 암석의 경우 절리 방향성이 엽리에 의해 영향을 받고 엽리의 방향은 습속 등의 지질작용에 의해 심도에 따라 다를 수가 있기 때문이다. 암반 절리들의 방향 파악을 위해 시추공 영상이 이용되었다. 획득된 방향자료를 천부구간과 심부구간의 자료로 분류한 후 21 영역으로 구성된 분할망에 각각 투영 후, 분류표를 작성하여 통계검정을 실시하였으며, 분석결과 두 지역 중 한 지역의 자료는 비동질로 나타났다. 이러한 결과는 터널과 같은 지하구조물의 설계를 위한 암반공학적으로 중요한 절리면의 방향성에 대한 조사시 원위치 조사가 바람직함을 시사한다.
Recently, digital image is increasing greatly practical use degree in several industry fields including construction. And interest about 3D digital image that can express practical object realistically is augmented greatly. In this study, developed 3D digital image generation system based on digital photogrammetry and created 3D digital image for object. And, wished to verify of 3D digital image through comparative analysis with processing result by digital photogrammetry system been using much the latest for acquisition of 3D information. Also, wished to apply to surface information acquisition about rock slope and execute investigation about discontinuity of joint etc. As the result, could created 3D digital image for object using the 3D digital image generation system developing in this study, and acquire surface information about rock slope efficiently.
매년 강우로 인해 발생되는 사면파괴는 많은 재산피해와 인명피해를 발생시키고 있다. 사면재해로부터의 피해저감을 위해 인간의 생활권과 인접한 사면에 대한 지속적인 관리를 통해 이들의 안정성 검토와 보강 대책이 요구된다. 연구지역은 편마암으로 이루어진 암반사면으로써 단층작용으로 인해 대규모 절리군이 형성되어 있는 풍화암 내지 연암의 풍화 특성을 보여준다. 조사사면을 자연사면과 절취사면으로 구분하여 현장자료를 검토한 결과, 자연사면에서는 주 절리군이 형성된 4개 지점에서 평면파괴와 쐐기파괴 가능성이 우세하였으며, 절취사면의 경우 8개 지점에서 쐐기파괴 발생 가능성이 높게 나타났다. 또한 SLIDE 2D에 적용해 이들 사면의 최소안전율에 대한 수치해석 결과에서는 자연사면보다 절취사면의 안정성이 비교적 취약한 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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