• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.333-344
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• 2013

본 연구에서는 절리 암반 내 터널굴착 시 지하수 유출량 예측량이 실제 계측치와 큰 차이가 나는 이유 중 하나인 터널주변 절리암반의 투수계수의 감소 현상에 대해 논의하였다. 현재 터널 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 지하수 유출량 산정식은 터널주변 암반이 등방, 균질하고 일정한 투수계수를 유지한다고 가정한다. 하지만, 실제로는 터널주변 절리암반의 투수계수는 터널주변 유효응력 상태에 따라 변화하며, 절리 내 지하수 흐름에 따라 다시 터널주변 유효응력 분포가 영향을 받는 수리-역학적 상호거동을 보인다. 터널굴착 직후 터널 접선방향 유효응력이 응력집중과 간극수압 감소로 인해 급증하고 그에 따라 절리의 닫힘현상이 발생하며, 결과적으로 터널인접 절리암반 링 구간에서 투수계수가 급격히 감소하게 된다. 이러한 터널인접 링 구간 내에서 상당히 큰 간극수압 감소가 발생하게 되어 터널주변 간극수압 분포는 등방 균질의 절리암반으로 가정한 산정식과 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 절리암반의 수리-역학적 상호거동의 개념을 도입하여 터널주변 간극수압 분포와 터널 내 지하수 유입량 산정방법을 제안하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.13-21
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• 2018

The magnitude and distribution of earth pressure on the excavation wall in jointed rock mass were examined by considering different wall permeability conditions as well as rock types and joint inclination angles. The study was numerically extended based on a physical model test (Son & Park, 2014), considering rock-structure interactions with the discrete element method, which can consider various characteristics of rock joints. This study focused on the effect of the permeability condition of excavation wall on the earth pressure in jointed rock masses under a groundwater condition, which is important but has not been studied previously. The study results showed that the earth pressure was highly influenced by wall permeability as well as rock type and joint condition. Earth pressure resulted from the study was also compared with Peck's earth pressure in soil ground, and the comparison clearly showed that the earth pressure in jointed rock mass can be greatly different from that in soil ground.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.655-660
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• 2000

This paper presents the construction of consistent coefficient matrix elements for jointed structures using the reduction of flexibility and mass matrices. The reduced flexibility coefficient matrix hat little structural complexity than Guyan's stiffness matrix reduction since the only element of the original matrix, corresponding to the selected nodal degrees of freedom, contributes. The proposed method was applied to building equivalent coefficient matrices for a clamp jointed structure in finite element modal analysis of a cantilevered beam. The theoretical analysis results were compared with those experimental modal analysis, Comparison of both shows good agreement each other.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.33-43
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• 2015

This paper investigated the magnitude and distribution of earth pressure on the support system in jointed rock mass by considering different earth pressure coefficients, rock types and joint inclination angles. The study mainly focused on the effect of the earth pressure coefficients on the earth pressure. Based on a physical model test (Son & Park, 2014), extended studies were conducted considering rock-structure interactions based on the discrete element method, which can consider the joints characteristics of rock mass. The results showed that the earth pressure was highly influenced by the earth pressure coefficients as well as the rock type and joint inclination angles. The effects of the earth pressure coefficients increased when the rock suffered more weathering and has no joint slide. The test results were also compared with Peck's earth pressure for soil ground, and clearly showed that the earth pressure in jointed rock mass can be greatly different from that in soil ground. This study indicated the earth pressure coefficients considering the rock types and joint inclination angles are important parameters influencing the magnitude and distribution of earth pressure, which should be considered when designing the support systems in jointed rock mass.

• 터널과지하공간
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• 제6권1호
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• pp.19-29
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• 1996

Back analysis model, capable of calculating the mechanical properties and the in-situ stresses of jointed rock mass, was developed based on the inverse method using a continuum theory. Constitutive equation for the behavior of jointed rock contains two unknown parameters, elastic modulus of intact rock and stiffness of joint, hence algorithm which determines both parameters simultaneously cannot be established. To avoid algebraic difficulties elastic modulus of intact rock was assumed to be known, since the representative value of which would be quite easily determined. Then, the ratio ($\beta$) of joint stiffness to elastic modulus of intact rock was assigned and back analysis for the behavior of jointed rock was carried-out. The value $\beta$ was repeatedly modified until the elastic modulus from back analysis became very comparable to the predetermined value. The joint stiffness could be calculated by multipling the ratio $\beta$ to the final result of elastic modulus. Accuracy and reliability of back analysis procedure was successfully testified using a sample model simulating the underground opening in the jointed rock mass. Applicability of back analysis model for the underground excavation in practice was also verified by analyzing the mechanical properties of jointed rock in which underground oil storage cavern were under construction.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.59-69
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• 2015

본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 암반종류 및 절리조건 (전단강도 및 절리경사각)뿐만아니라 절리군의 수에 대한 영향을 조사하였다. 모델실험 및 그에 대한 시뮬레이션결과를 토대로 다양한 수치해석적 매개변수연구가 수행되었다. 해석결과, 굴착벽체에 발생하는 토압은 절리군에 포함된 절리경사각에 큰 영향을 받았지만, 절리군의 수 자체만으로는 토압에 큰 영향을 주지는 않았다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압인 Peck 토압과 상호 비교되었으며, 이를 통해 절리가 형성된 암반지층 굴착벽체에 발생하는 토압은 토사지반에서 발생하는 토압과 크게 다를 수 있다는 것을 파악하였다. 본 연구를 통해서 향후 암반지층에 설치되는 굴착벽체 설계시 적용하는 토압은 암반종류 및 절리조건과 더불어 절리군에 포함된 절리경사각을 고려하여 산정해야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제17권6호
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• pp.438-447
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• 2007

본 기술보고서는 Lisbon에서 개최된 2007 ISRM Congress에서 발표된 논문을 소개한 것이다. 이는 SRM(합성암반체)에 관한 연구결과이며, 이의 중요성과 향후 잠재력을 강조하고 있는 Fairhurst 교수가 직접 발표한 논문이다. 절리 암반의 특성을 규명하는 SRM 접근법은 현존하는 경험적 접근법이나 절리 암반의 거동에 대한 현재의 이해정도와 관련지어 재검토된다. 이 재검토 논문에서 절리 암반의 역학적 거동에 영향을 미치는 주요 요소들이 어떻게 고려되는가를 기술하며, 또 SRM 접근법이 상당히 발전되어 현장에 적용된 사례를 보여준다. PFC-3D에서 BP 모델링과 DFN 모사법 등의 두개의 잘 정립된 방법에 기초를 두고 있는 이 기법은 새로운 미끄러지는 절리모델을 사용한다. 이 모델은 모든 응력경로에 의하여 힘을 받고 있는 수천개의 기존 절리를 포함하는 대규모 암반체를 모사할 수 있게 하는 것이다. 암반의 강도 및 취성도, 완전 순응 행렬의 전개, 그리고 초기의 파쇄 등이 SRM 시험에서 얻어지는 결과이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.77-94
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• 2016

A forked tunnel, as a special complicated underground structure, is composed of big-arch tunnel, multi-arch tunnel, neighborhood tunnels and separate tunnels according to the different distances between two separate tunnels. Due to the complicated process of design and construction, surrounding jointed rock mass stability of the big-arch tunnel which belongs to the forked tunnel during excavation is a hot issue that needs special attentions. In this paper, an elasto-plastic damage constitutive model for jointed rock mass is proposed based on the coupling method considering elasto-plastic and damage theories, and the irreversible thermodynamics theory. Based on this elasto-plastic damage constitutive model, a three dimensional elasto-plastic damage finite element code (D-FEM) is implemented using Visual Fortran language, which can numerically simulate the whole excavation process of underground project and perform the structural stability of the surrounding rock mass. Comparing with a popular commercial computer code, three dimensional fast Lagrangian analysis of continua (FLAC3D), this D-FEM has advantages in terms of rapid computing process, element grouping function and providing more material models. After that, FLAC3D and D-FEM are simultaneously used to perform the structural stability analysis of the surrounding rock mass in the forked tunnel considering three different computing schemes. The final numerical results behave almost consistent using both FLAC3D and D-FEM. But from the point of numerically obtained damage softening areas, the numerical results obtained by D-FEM more closely approach the practical behaviors of in-situ surrounding rock mass.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.303-314
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• 2004

본 연구에서는 터널을 굴착할 때 절리가 있는 암반의 역학적 거동특성을 실험적으로 규명하고자 하였다. 절리와 터널의 이격거리, 측압계수를 변화시키며 실험을 수행하였다. 터널주변에 수직절리가 있는 경우 천단부와 수직절리 반대편의 어깨부에서 가장 큰 영향이 발생되며 측압이 작을 경우에는 천단부 보다 절리 반대편 측벽부에서 접선 방향의 응력이 크게 증가된다. 반면 $45^{\circ}$의 경사절리가 있는 경우 발생하는 압축응력은 절리면 방향의 터널 좌측부가 무절리 상태의 3배정도로 터널의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.