• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.505-513
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• 2014

본 논문은 암반지층에서 다양한 암반종류 및 절리조건들을 고려하면서 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 절리의 영향을 조사한 것이다. 이를 위해 본 연구는 먼저 기존 선행연구에 대해서 살펴보고 그 다음으로 기존 선행연구의 한계를 극복하기 위하여 개별요소법에 근거한 수치해석적 매개변수해석을 수행하였다. 수치해석은 매개변수로서 암반종류 및 절리조건(절리면의 전단강도, 절리경사각 및 절리군의 수)을 고려하였으며, 지반과 굴착벽체의 상호작용하에 발생된 토압의 크기 및 분포특성이 조사되었다. 이와 더불어, 암반지층에서 발생된 토압과 토사지반에서의 경험토압인 Peck토압이 서로 비교되었다. 비교결과 절리가 형성된 암반지층에서 발생된 토압은 암반의 종류 및 절리조건에 따라서 크게 영향을 받았으며 토사지반에 대한 Peck의 경험토압과 서로 다른 결과를 나타내었다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.225-236
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• 2001

암반 절리면의 거칠기는 전단강도 및 변형거동에 가장 중요한 영향을 미치는 요소 중의 하나이다. 절리면은 전단변형이 발생하는 동안 손상을 받게 되고 이에 따라 거칠기각은 연속적으로 낮아진다. 절리면의 수직팽창성과 강도 경화 및 연화현상도 거칠기의 변화와 관련이 있는 것으로 이해되고 있다. 따라서 절리면의 거칠기의 변화를 효율적으로 반영시킬 수 있는 수치해석 모델의 개발이 중요하다. 이 연구에서는 탄소성이론을 바탕으로 거칠기 변화를 고려할 수 있는 탄소성 응력-변형 증분식을 유도하여 절리면 거질기 변화가 절리면 전단거동에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는데 이용하였다. 유도된 탄소성 증분식을 검증하기 위하여 수치 주기전단시험을 실시하였다. 수치시험결과 개발된 탄소성 증분식은 거친 절리면의 주기전단시험에 나타나는 일반적인 현상들을 모사하는데 효과적임을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권1호
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• pp.29-42
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• 2018

This paper presents the results of an empirical study in which square rock-like blocks containing two parallel pre-existing rough non-persistent joints were subjected to uniaxial compression load. The main purpose of this study was to investigate uniaxial compressive strength and deformation modulus of jointed specimens. Response Surface Method (RSM) was utilized to design experiments and investigate the effect of four joint parameters, namely joint roughness coefficient (JRC), bridge length (L), bridge angle (${\gamma}$), and joint inclination (${\theta}$). The interaction of these parameters on the uniaxial compressive strength (UCS) and deformation modulus of the blocks was investigated as well. The results indicated that an increase in joint roughness coefficient, bridge length and bridge angle increased compressive strength and deformation modulus. Moreover, increasing joint inclination decreased the two mechanical properties. The concept of 'interlocking cracks' which are mixed mode (shear-tensile cracks) was introduced. This type of cracks can happen in higher level of JRC. Initiation and propagation of this type of cracks reduces mechanical properties of sample before reaching its peak strength. The results of the Response Surface Methodology showed that the mutual interaction of the joint parameters had a significant influence on the compressive strength and deformation modulus.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.15-29
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• 2001

NMT 공법의 올바른 적용을 위해선 암반속 절리면 거동분석이 선행되어야함을 인식하고 절리면의 전단특성 및 구성모델을 검토하였다. 특히, Barton-Bandis 모델로 대변되는 비선형 절리 모델의 정확한 이해와 모델을 구성하고 있는 제반 물성치의 합리적인 산출을 위하여 암반의 불연속체 거동을 지배하는 중요인자인 절리면 거칠기(JRC), 절리면 압축강도(JCS) 및 잔류마찰각(${\phi}_r$)에 대한 매개변수 분석을 수행하여 합리적인 입력값 산정이 가능하도록 하였다. 또한 Barton-Bandis 모델과 Mohr-Coulomb 모델과의 비교분석을 통하여 불연속체 거동 특성파악을 위한 구성모델을 검토하고자 하였다. 본 연구 결과 JRC 및 ${\phi}_r$의 영향이 JCS에 비해 상대적으로 큰 것으로 평가되었으며, 터널안정 해석시에 낮은 JRC 값을 채택하는 것이 반드시 불안전측을 고려하는 것은 아님을 알 수 있었으며, ${\phi}_r$은 암반의 거동에 큰 영향을 주는 매우 중요한 요소이므로 ${\phi}_r$값에 대한 합리적인 산정이 필요한 것을 알 수 있었다. 아울러 전단시 절리면의 팽창효과가 암반의 거동에 중요한 역할을 하는 경우, 전단변형 진행에 따라 절리면의 거동을 효과적으로 구현할 수 있는 Barton-Bandis 모델이 Mohr-Coulomb 모델에 비해 더욱 적절함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.141-149
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• 2023

근래 들어 도심지 지하공간에 대한 수요가 증가함에 따라 도심지 터널계획이 활발히 진행되고 있다. 특히 로드헤더 굴착공법은 도심지 터널에 대한 적용성이 우수하여 적용사례가 증가하고 있다. 그러나 로드헤더 굴착공법은 일축압축강도 100 MPa 이상인 고강도 암반구간에 대한 굴착효율이 저하되는 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 본 연구에서는 고강도 암반구간에 대한 로드헤더 굴착효율 개선방안으로 선균열공법을 제안하고 적용성을 평가하였다. 이를 위해 일축압축강도와 RQD를 함께 고려하여 순굴착속도를 산정할 수 있는 Bilgin 예측식을 활용하여 순굴착속도를 평가하였다. 동일한 일축압축강도인 암반조건에서 RQD가 감소할수록 순굴착속도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 고강도 암반에서 절리가 증가할수록 로드헤더 굴착효율이 증가하는 것으로 판단된다. 또한 현장시험을 통해 고강도 암반구간에 대한 선균열공법의 현장 적용성을 검증하였다. 균열유도공을 중심으로 균열대가 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 고강도 암반구간에 선균열공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.65-78
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• 2008

절토사면 및 천심도 터널의 경우 불연속면을 따른 블록의 미끄러짐 및 회전 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 절토사면이나 터널의 초기 설계 단계에서 안정성 검토를 위해 수치해석을 널리 사용하는데, 대부분의 상용화된 프로그램들은 연속체 해석에 기반을 두고 있다. 불연속면을 고려하여 연속체 해석을 수행할 수도 있으며, 절리를 포함한 암반자체의 강도를 감소시킴으로써 모사하는 것이 대표적인 방법이다. 또한, 연속체 해석방법인 Mohr-Coulomb 모델에 편재 절리모델 (ubiquitous joint model)을 적용함으로써 불연속면을 고려하는 방법이 있다. 절토사면의 수치해석시 주 입력치인 절리암반의 점착력, 마찰각, 탄성계수 등은 암반분류법(rock classification system)에 의한 경험식으로 도출할 수 있으며, 본 논문에서는 이 중 RMR 및 GSI 시스템에 의한 경험식을 통해 얻은 입력치를 실제 위험절토사면에 적용함으로써 두 시스템의 차이를 비교해 보고자 하였다. 또한 RMR 및 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하여 적용함으로써 계측을 통해 얻은 변위량 및 변위양상과의 차이를 분석하였다. 분석 결과 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하였을 경우의 수치해석결과가 실제현장의 변위량 및 변위양상과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.139-152
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• 2008

본 연구에서는 TBM 디스크 커터의 암석절삭에 관하여 기존의 LCM시험을 모사하기 위한 수치해석을 실시하였다. 수치모사를 위하여 3차원 동적 파괴해석이 가능한 상용 프로그램인 AUTODYN-3D를 선정하였으며, 이를 통하여 각기 다른 4가지 이상의 커터간격 조건에 대해 수치해석을 수행하였다. 상기 프로그램 상에서 디스크 커터와 암석 시편을 3차원 형상으로 모델링 한 후, 8개 암종에 대해서 수치적 절삭시험을 진행하였다. 그 결과, 수치해석과 LCM시험에서 도출된 최적 커터간격은 대체로 일치하여, 추후 LCM시험결과를 보완할 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 등방성 암석에는 적용성이 매우 높았던 반면, 절리가 존재하거나 이방성을 가지는 암석의 경우에는 LCM시험결과와 비교하여 비에너지가 다소 크게 산출되었다. 따라서 이방성 암석의 모델링에 대한 추가적인 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.315-326
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• 2004

터널 주변지반에 다양한 형태로 존재하는 불연속면이 터널 라이닝의 거동에 미치는 영향을 규명하기 위해, 주절리의 각도와 지반의 측압조건을 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다. 실험결과, 터널라이닝에 발생하는 축력은 터널 주변지반에 존재하는 절리의 방향 및 위치에 따라 대체로 감소하는 경향을 나타내며, 이러한 경향은 측압계수가 증가함에 따라 더욱 두드러진 양상을 보이고 있다. 또한 절리각도에 따라 터널라이닝에 발생하는 최대변위와 최대응력의 발생위치가 달라지며, 절리의 영향으로 측압계수가 증가함에 따라 접선응력과 법선응력이 최대 20배 이상의 차이를 보이며, 전반적으로 터널 라이닝에는 인장응력이 집중되는 경향을 탄성이론을 통해 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.23-37
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• 2002

절취 사면에서의 파괴는 사면의 내부 또는 외부 요인들의 결합에 의해 발생한다. 내부 요인은 사면 자체의 지질 또는 형상 조건과 관련된 파괴 요인이며, 외부 요인은 자연적 또는 인위적으로 사면에 가해지는 파괴 요인이다. 각 요인에 의한 사면 파괴에 기치는 영향의 정도는 사면을 구성하는 지반 조건에 따라 다르며, 사면의 거동 특성에 의해 제어된다. 이 연구에서는 사면의 지반 조건을 거동 특성에 따라 구분하는 기준으로 토층심도율(SR), 블록크기비(BR) 및 암석강도를 사용하였다. 이런 기준에 의하면 사면의 지반 조건은 불연속체적 절리 암반과 연속체적 토상 지반, 파쇄 암반, 괴상 암반으로 구분된다. SFi-system은 이와 같이 구분된 지반 조건에 따라 내부 파괴 요인과 외부 파괴 요인을 평가함으로써 사면 파괴 지수(SFi)를 결정하는 평가 시스템이다. 이 평가 시스템을 실제적으로 사면에 적용한 결과, 사면 파괴 지수는 사면 파괴의 가능성 및 규모와 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 따라서 SFi-system은 사면의 파괴 예측과 그 특성 분석을 위한 효과적인 도구로 사용될 수 있다.