• 한국터널공학회:학술대회논문집
• /
• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.348-358
• /
• 2005

Although the evaluation of the mechanical properties and behavior of discontinuous rock masses is very important for the design of underground openings, it has always been considered the most difficult problem. One of the difficulties in describing the rock mass behavior is assigning the appropriate constitutive model. This limitation may be overcome with the progress in discrete element software such as PFC, which does not need the user to prescribe a constitutive model for rock mass. Instead, the micro-scale properties of the intact rock and joints are defined and the macro-scale response results from those properties and the geometry of the problem. In this paper, a $30m{\times}30m{\times}30m$ jointed rock mass of road tunnel site was analyzed. A discrete fracture network was developed from the joint geometry obtained from core logging and surface survey. Using the discontinuities geometry from the DFN model, PFC simulations were carried out, starting with the intact rock and systematically adding the joints and the stress-strain response was recorded for each case. With the stress-strain response curves, the mechanical properties of discontinuous rock masses were determined and compared to the results of empirical methods such as RMR, Q and GSI. The values of Young's modulus, Poisson's ratio and peak strength are almost similar from PFC model and Empirical methods. As expected, the presence of joints had a pronounced effect on mechanical properties of the rock mass. More importantly, the mechanical response of the PFC model was not determined by a user specified constitutive model.

• 터널과지하공간
• /
• 제19권2호
• /
• pp.123-131
• /
• 2009

불연속성 암반에 2-Arch 터널을 건설할 경우, 필러에 작용하는 응력분포 특성을 파악하기 위하여 대형 모형실험과 수치해석을 수행하였다. 분석결과, 불연속면이 존재하는 경우에는 필러에 작용하는 하중이 매우 불규칙적으로 발생하였으며, 불연속면 경사의 영향이 큰 것을 확인하였다. 수치해석 결과 필러부에는 굴착단계에 따라 위치별로 큰 응력 차이가 확인되었다. 주목할 점은 터널 굴착시 벽체뿐만 아니라 필러 기초부에도 큰 응력 차이가 발생하였다. 필러 설계시 이러한 응력편차 현상을 신중하게 고려할 필요가 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제10권2호
• /
• pp.180-195
• /
• 2000

본 연구에서는 주입에 의한 암석절리면의 수직압축특성과 전단특성의 변화를 규명하기 위하여 신선한 인공절리에 대하여 시멘트현탁액을 주입한 후, 절리 압축시험과 직접전단시험을 실시하였다. 시멘트현탁액을 주입한 맞물린 단일암석 절리의 수직압축시험결과, 주입전 비선형적이었던 절리의 수직응력-수직변형곡선은 선형적으로 바뀌었으며 2 MPa까지의 수직변형은 주입전의 1/10정도로 감소하였다. 시멘트현탁액 주입후 신선한 단일암석절리에 대한 직접전단시험결과, 파괴포락선은 1 MPa내외의 점착력과주입전보다 낮은 마찰각을 가지는 것으로 나타났으며, 주입두께가 커질수록 마찰각은 더 낮아지는 것으로 나타났다. 잔류전단강도는 주입두에와의 상관성을 확인할 수 없었으나, 전단강성과 최대팽창각은 주입두께가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 주입두께에 대한 전단특성들의 감소현상들은 주입재에 의한 절리면 유효거칠기의 감소효과로부터 발생한 것으로 판단되며 직접전단시험에서 얻어진 최대전단강도를 주입두께대 거칠기평균진폭비를 포함한 경험식으로 나타내었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제28권2호
• /
• pp.181-195
• /
• 2022

Roughness and joint inclination angle are the important factors that affect the strength and deformation characteristics of jointed rock mass. In this paper, 3D printer has been employed to make molds firstly, and casting the jointed specimens with different joint roughness coefficient (JRC), and different joint inclination angle (α). Conventional triaxial compression tests were carried out on the jointed specimens, and the influence of JRC on the strength and deformation parameters was analyzed. At the same time, acoustic emission (AE) testing system has been adopted to reveal the AE characteristic of the jointed specimens in the process of triaxial compression. Finally, the morphological of the joint surface was observed by digital three-dimensional video microscopy system, and the relationship between the peak strength and JRC under different confining pressures has been discussed. The results indicate that the existence of joint results in a significant reduction in the strength of the joint specimen, JRC also has great influence on the morphology, quantity and spatial distribution characteristics of cracks. With the increase of JRC, the triaxial compressive strength increase, and the specimen will change from brittle failure to ductile failure.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.617-635
• /
• 2012

본 연구에서는 그라우팅이 실시된 4~5 등급(Q 분류의 1 이하)에 해당 되는 암반 터널을 대상으로, 그라우팅 전 후의 암반 투수계수 및 그라우팅 주입량과 Q분류법의 파라미터들간의 상관관계를 분석해 보았다. 연구 대상 터널의 경우 Q 값이 작을수록 그라우팅 전 암반 투수계수는 커지며, 그라우트의 주입량은 작아지는 것으로 나타났다. 또한 투수계수 및 주입량에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 RQD 및 절리군수(Jn)인 것으로 나타났다. 또한 보통시멘트를 주입재로 한 암반터널 그라우팅 작업에서 투수계수를 $1.0{\times}10^{-8}$ m/sec이하로 낮추는 것은 매우 어려운 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권12호
• /
• pp.125-132
• /
• 2020

암반내의 절리는 암반의 전체적인 역학적 거동에 중요한 역할을 한다. 암반에 대한 수치해석은 절리면의 역학적 물성, 방향성, 간격 그리고 연속성을 정교하게 모델링할수 있어야 한다. 본 논문의 내재적 절리-연속체 접근법은 절리군을 포함한 암반의 역학적 모델을 제시한다. 암반에 대한 강성 텐서는 온전한 암석과 절리군의 역학적 특성으로부터 산정하였다. 이는 온전한 암석과 절리군에 대한 연속적 강성 시스템의 컴플라이언스 텐서 합으로부터 산정할 수 있다. 암반사면의 평면파괴에 대한 수치해석은 기존의 daylight envelope과 측면한계를 적용하는 경험적인 방법과 상당히 일치함을 확인하였다. 개발된 내재적 절리-연속체 모델은 연속체 기반으로 수식화되어 기존의 절리에 대한 열-수리-화학적 실험적 결과들을 실제 수치해석에 적용할수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제6권2호
• /
• pp.166-174
• /
• 1996

Stability of rock slope is greatly affected by the geometry and strength of discontinuities developed in the rock mass. In this study an analytical method which is capable of analyzing the effect of relative orientation between the discontinuities and the slope face on the safety of slope by assessing their vector components was used to evaluate the stability and the maximum cut-angle for the proposed slope design. The results of computerized vector analysis revealed that slope area under investigation might be divided into 3 sections of different face directions. The safety factors for benches in each 3 sections were calculated using the limit-equilibrium theory. Then, by utilizing the concept of probabilistic risk analysis, the susceptibility of entire slope failure was estimated. Based on the distribution of safety factor in each bench, the maximum cut angle of each section could be selected differently ot achieve the permanent stability of the entire slope.

• 터널과지하공간
• /
• 제8권3호
• /
• pp.184-193
• /
• 1998

방사성 폐기물의 안전한 처분을 위해서는 암반의 역학적, 열적, 유체 거동 뿐 아니라 암반과 물 사이의 물리 화학적 상호작용을 이해할 필요가 있다. 또한 지질구조, 지하현지응력, 습곡, 열수작용, 마그마의 관입, 판구조 등과 같은 많은 조건을 모델링하고 예측하기 위해서는 암석의 역학적, 수리적 특성을 알아야 한다. 이 연구는 심부 암반에 폐기물 처분과 관련된 암석역학적인 사항들에 대해 연구들에 기초하고 있다. 이 논문은 변하는 온도 상태에서 암반의 역학적 수리적 거동, 암반의 열-수리-역학적 상호작용 해석과 불연속 암석의 거동 특성 등을 포함한다. 역학적 특성은 Interaken 암석역학 시험 시스템으로 측정되었으며, 수리적 특성에는 순간 증압 투수계수 측정 시스템이 사용되었다. 모든 결과에서 암석 특성은 온도 변화에 민감함을 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제11권3호
• /
• pp.123-138
• /
• 1995

절리암반내에서 이루어지는 주입재의 유동을 분석하기 위하여 서의 주입재 유동에 대한 전산실험을 수행하였다. 암반내 유체유 주입재의 전단강도와 점성도변화 특성을 반영하였다. 다양한 문제 극분포 발생장치 및 절리망 형성장치와의 연계성을 확보하였다. 주입재와 절리면과의 마찰에 의한 수두손실을 계산하기 위하였으며 주입재의 고화에 따른 유동멈춤현상을 반영하기 위하여다. Binghamian grout(이후 Bingham 주입재)와 Newtonian grout(이후 Nweton 주입재)의 유동특성에 관한 자료를 구하기 위하여 실험실 시험결과를 수식화하였다. 단일절리면에서의 주입재 유동특성에 대한 전산실험을 수행한 결과 평판모델에서는 발견할 수 없는 주입재의 채널유동을 확인할 수 있었다. 전단강도 및 점성도의 변화가 주입재 유동에 미치는 영향을 파악하여 주입관리와 주입재 선정을 위한 기본방안을 제시할 수 있었다. 또한 지하수의 유동이 주입재 유동에 미치는 영향을 분석하여 주입지역에 작용하는 수리구배와 주입압과의 관계를 도출하였다. 마지막으로 터널주변에서의 주입재 유동을 관찰하여 주입작업에 대한 이해를 증진시키고자 하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제13권4호
• /
• pp.535-570
• /
• 2017

There are only few cases where cause and location of failure of a rock structure are limited to a single discontinuity. Usually several discontinuities of limited size interact and eventually form a combined shear plane where failure takes place. So, besides the discontinuities, the regions between adjacent discontinuities, which consist of strong rock and are called material or rock bridges, are of utmost importance for the shear strength of the compound failure plane. Shear behaviour of persistent and non-persistent joint are different from each other. Shear strength of rock mass containing non-persistent joints is highly affected by mechanical behavior and geometrical configuration of non-persistent joints located in a rock mass. Therefore investigation is essential to study the fundamental failures occurring in a rock bridge, for assessing anticipated and actual performances of the structures built on or in rock masses. The purpose of this review paper is to present techniques, progresses and the likely future development directions in experimental testing of non-persistent joint failure behaviour. Experimental results showed that the presence of rock bridges in not fully persistent natural discontinuity sets is a significant factor affecting the stability of rock structures. Compared with intact rocks, jointed rock masses are usually weaker, more deformable and highly anisotropic, depending upon the mechanical properties of each joint and the explicit joint positions. The joint spacing, joint persistency, number of rock joint, angle of rock joint, length of rock bridge, angle of rock bridge, normal load, scale effect and material mixture have important effect on the failure mechanism of a rock bridge.