• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.561-577
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권3호
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• pp.225-232
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• 2010

본 연구에서는 절리에 작용하는 수직변형과 전단 팽창을 고려할 수 있는 수정된 3차원 변형률 의존성 수리전도도 변화 방정식을 제안하였다. 현지 암반을 직교절리가 발달한 매질로 가정하기 때문에 제시된 방정식을 사용하여 수리전도도의 이방성을 평가할 수 있다. 현지암반의 변형계수를 필요로 하는 탄성계수감소비를 손쉽게 결정하기 위하여 GSI와 교란계수를 기초로 하는 경험식을 사용하였다. 현지 암반 내에 존재하는 절리는 일반적으로 전체좌표계와 평행하지 않고 기울어져 있는 경우가 많기 때문에 기울어진 방향에서의 수리전도도를 구하기 위하여 변형률 회전식을 사용하였다. 해석 결과 GSI가 증가함에 따라 수리전도도는 감소하는 것으로 나타났다. 교란계수는 수리전도도의 변화 거동에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 특히 GSI가 50 이상인 암반의 수리전도도 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 해석되었다. 절리의 경사도 수리전도도 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권2호
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• pp.269-288
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• 2016

The jointed rock mass behavior often plays a major role in the design of underground excavation, and their failures during excavation and in operation, are usually closely related to joints. This research attempts to evaluate the effects of two basic geometric factors influencing tunnel behavior in a jointed rock mass; joints spacing and joints orientation. A hybridized indirect boundary element code known as TFSDDM (Two-dimensional Fictitious Stress Displacement Discontinuity Method) is used to study the stress distribution around the tunnels excavated in jointed rock masses. This numerical analysis revealed that both the dip angle and spacing of joints have important influences on stress distribution on tunnel walls. For example the tensile and compressive tangential stresses at the boundary of the circular tunnel increase by reduction in the joint spacing, and by increase the dip joint angle the tensile stress in the tunnel roof decreases.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.95-102
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• 1996

In this study, a stochastic finite element model is proposed with a view to consider the uncertainty of physical properties of discontinuous rock mass in the analysis of structural behavior on underground caverns. In so doing, the LHS(Latin Hypercube sampling) technique has been applied to make up weak points of the Crude Monte Carlo technique. Concerning the effect of discontinuities, a joint finite element model is used that is known to be superior in explaining faults, cleavage, things of that nature. To reflect the uncertainty of material properties, the variables such as the the elastic modulus, the poisson's ratio, the joint shear stiffness, and the joint normal stiffness have been used, all of which can be applicable through normal distribution, log-normal distribution, and rectangulary uniform distribution. The validity of the newly developed computer program has been confirmed in terms of verification examples. And, the applicability of the program has been tested in terms of the analysis of the circular cavern in discontinuous rock mass.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제33권6호
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• pp.605-618
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• 2001

For the mechanical stability assessment of a deep underground high-level waste repository. computer simulations using FLAC3D were carried out and important parameters including stress ratio, depth, tunnel size, joint spacing, and joint properties were chosen from sensitivity analysis. The main effect as well as the interaction effect between the important parameters could be investigated effectively using fractional factorial design . In order to analyze the stability of the disposal tunnel and deposition hole in a discontinuous rock mass, different modelings were performed under different conditions using 3DEC and the influence of joint distribution and properties, rock properties and stress ratio could be determined. From the three dimensional modelings, it was concluded that the conceptual repository design was mechanically stable even in a discontinuous rock mass.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.17-26
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• 2017

절리가 형성된 암반지층에서의 터널굴착은 터널굴착 선을 따라 변위를 유발시키며 이러한 변위값의 산정은 터널의 안정성과 소요공간을 확보하는 것과 관련하여 매우 중요한 사항이다. 터널변위는 지반의 변형계수와 직접적으로 관련되므로 이를 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다. 그렇지만, 터널이 건설되는 대부분의 암반지층은 일반적으로 절리가 형성되어 있어서 단순히 균질한 등가탄성매질에 근거하여 절리형성 암반지층의 변형계수를 파악할 수는 없다. 왜냐하면 절리형성 암반지층의 변형계수는 암석의 종류뿐만 아니라 절리조건에 의해서 큰 영향을 받기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착 조건에서 다양한 절리 및 암석조건을 고려한 암반지층의 변형계수 변화를 조사하였으며 이를 위하여 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 이를 통한 본 연구의 결과는 기존의 경험적인 방법들과 상호 비교되었으며, 또한 다양한 절리암반을 고려한 변형계수 변화표의 형태로서 제시되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.515-520
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• 2005

The behavior of jointed rock mass is much different from that of intact rock due to the presence of joints. Similarly, the characteristics of elastic wave propagation in jointed rock are considerably different from those of intact rock. The propagation of elastic waves in jointed rock is greatly dependent on the state of stress. The roughness, filling materials, and spacing of joints also affect wave propagation in jointed rock. If the wavelength of elastic waves is much larger than the spacing between joints, wave propagation in jointed rock mass can be considered as wave propagation in equivalent continuum. A rock resonant column testing apparatus is made to measure elastic waves propagating through jointed rock in the state of equivalent continuum. Three types of wave, i.e, torsional, longitudinal and flexural waves are monitored during rock resonant column tests. Various roughness and filling materials are applied to joints, and rock columns with various spacings are used to understand how these factors affect wave propagation under a small strain condition. The experimental results suggest that the characteristics of wave propagation in jointed rock mass are governed by the state of stress and influenced by roughness, filling materials and joint spacings.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.257-268
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• 2005

일반적으로 현지 암반은 강도의 변화가 심 한 다양한 불연속면들을 포함하여 불균질하고 불연속성 을 나타낸다. 절리, 단층, 균열, 층리와 같은 불연속면들은 암반의 강도와 변형특성을 좌우하는 중요한 요인이다. 결과적으로, 지하공동의 안정성은 무결암의 역학적 특성뿐만 아니 라, 공동의 기하학적 형상과 관련하여 불연속면들의 공간적 분포와 역학적 특성에 크게 영 향을 받는다. 따라서 지하심부의 응력 조건에서의 공동설계를 위해서는 불연속 암반의 거동에 대한 정확한 이해가 필수적이다. 암반역 학 분야의 발전에 의하여 등방성 암반에서 의지 하공동 설계를 위한 기준이 제시되고 있으나, 불연속성 암반의 변형 거동은 불명확성 이 여전히 존재한다. 본 연구에서는 연속체절 리모델을 적용하여 불연속성 암반내의 지하공동 주변의 소성영역의 크기, 응력분포 및 변형거동에 대하여 매개변수의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. Mohr-Coulomb 파괴 이론에 의한 탄소성 유한차분법을 적용하였으며, 비조합 유동법칙과 완전소성 물질거 동을 가정하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권6호
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• pp.529-540
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• 2020

Water inrush is a major hazard for mining and excavation in deep coal seams or rock masses. It can be attributed to the coalescence of rock fractures in rock mass due to the interaction of fractures, hydraulic flow and stress field. One of the key technical challenges is to understand the course and mechanism of fluid flows in rock joint networks and fracture propagation and hence to take measures to prevent the formation of water inrush channels caused by possible rock fracturing. Several case observations of fluid flowing in rock joint networks and coupled fracture propagation in underground coal roadways are shown in this paper. A number of numerical simulations were done using the recently developed flow coupling function in FRACOD which simulates explicitly the fracture initiation and propagation process. The study has demonstrated that the shortest path between the inlet and outlet in joint networks will become a larger fluid flow channel and those fractures nearest to the water source and the working faces become the main channel of water inrush. The fractures deeper into the rib are mostly caused by shearing, and slipping fractures coalesce with the joint, which connects the water source and eventually forming a water inrush channel.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2C호
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• pp.83-92
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• 2011

암반에서의 탄성계수는 암반의 변형특성을 나타내는 매우 중요한 인자로서 암반에서의 터널굴착으로 인한 내공변위를 파악하는데 이용된다. 그럼에도 불구하고 현재까지는 암석종류 및 절리특성을 반영하여 탄성계수를 산정하는 연구는 미흡한 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 다양한 암석 및 절리상태에서 암반의 탄성계수를 추정하는 방법과 그 결과를 제시하고자 한다. 이를 위해서 2차원 개별요소법에 근거한 수치해석이 수행될 것이며 이를 통해 암석과 절리상태가 고려된 터널굴착 유발 내공변위가 조사될 것이다. 조사된 변위결과는 암반에서의 원형터널에 대한 탄성이론을 역이용하여 암석종류 및 절리특성이 반영된 탄성계수를 추정하는데 사용될 것이다. 본 연구를 통해 암석종류 및 절리특성을 고려하여 추정된 탄성계수는 향후 실무에서 절리가 형성된 암반터널에서의 발생변위를 파악함에 있어서 그 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.