• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.414-419
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• 2006

본 연구에서는 Mohr-Coulomb 선형 모델 및 Duncan-Chang 비선형 모델을 사용하여 개착하부 통신구 터널에 대한 수치해석을 수행하였다. 해석결과, Mohr-Coulomb 모델이 Duncan-Chang 모델보다 큰 변위(통신구 터널에서 $10{\sim}14%$, 주변 지반에서 32%)를 산출하였다. 이는 터널부 토피의 영향으로 지반변위해석은 반드시 두 모델 결과의 종합평가가 필요하다. 지반응력은 Mohr-Coulomb 모델이 Duncan-Chang 모델보다 $5{\sim}10%$ 큰 값을 산출하였다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.1-15
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• 2020

본 연구에서는 국내 지반굴착에 의한 지반거동 수치해석 평가 시 주로 사용되고 있는 Mohr-Coulomb 모델의 한계점을 분석하고, 실제 지반굴착 거동에 잘 부합되는 Hyperbolic 모델과 수치해석 결과를 비교하였다. 최근 국내에서 Mohr-Coulomb 모델 사용 시 지반굴착면이 실제보다 과다하게 융기되는 현상을 제어하기 위해서 특별한 경계조건을 임의대로 부과해서 해결하는 경향이 있다. 이러한 결과는 굴착면의 융기량의 크기만 제어할 뿐 지반거동이 실제와 왜곡되어 나타나는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서 Hyperbolic 모델(Hardening Soil model)을 사용한 결과와 Mohr-Coulomb 모델을 사용한 결과를 비교하여, Hyperbolic 모델이 굴착 지반 융기량 및 실제 지반의 응력-변형거동에 더 잘 부합됨을 확인하였다. 지반굴착에 관한 수치해석 분석 시 Hyperbolic 모델을 사용하는 것이 실제 지반거동에 부합되는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.151-160
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• 2003

암반사면의 대표적인 파괴유형인 쐐기파괴에 대한 확률론적 안정 해석 수행 과정에서 가장 주요한 불연속면의 특성인 전단 강도에 대해 Mohr-Coulomb 모델에 의한 선형적 강도특성과 Barton모델에 의한 비선형적 강도특성이 사면의 안정성 해석에 주는 영향을 비교하고자 하였다. 사면 안정성 해석의 방법으로 결정론적 해석과 Monte Carlo Simulation을 이용한 확률론적 해석을 수행하였으며, 불연속면의 통계적 분석을 수행한 후 $x^2$ 검증을 통해 분포함수를 검증하였다. 해석 대상 사면은 중앙선 O O공구로, 불연속면의 특성을 파악하기 위해 BIPS, DOM, Scanline, 절리면 직접전단 시험자료를 사용하였다. Mohr-Coulomb, Barton모델에 의한 결정론적 해석 결과는 모두 안정한 것으로 나타났으나, 확률론적 해석 결과 두 모델 모두 5% 이상의 파괴확률을 나타냄으로서 잠재적인 불안정성을 가지는 것으로 평가되었다. 또한 Mohr-Coulomb의 모델이 Barton의 모델보다 더 큰 파괴확률을 가지는 것으로 나타났다. 불연속면의 전단강도 정수 산정시 Mohr-Coulomb의 모델은 한정된 실내시험 자료를 가지게 되고, 정확한 점착력의 산정이 어려운 점, 파괴블록의 규모가 작은 경우 안전율이 지나치게 과대 평가될 가능성 등이 있으므로, 합리적인 사면 안정성 해석을 위해서는 강도정수 산정시 적절한 모델 선택이 중요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.37-51
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• 2019

본 연구는 사질토 지반에서 수행되는 콘관입시험의 수치적 모사에 초점을 맞추고 있다. 지반은 한계상태 토질역학을 바탕으로 수정된 한계상태 Mohr Coulomb 소성 모델로 모사하였다. 한계상태 Mohr Coulomb 모델에서 팽창각은 상수가 아닌 현재상태와 한계상태 사이의 위상차의 함수로 표현된다. 수치적으로 콘관입시험은 대변위 해석을 요구하며, 이를 Lagrangian 유한요소법으로 해석하기 위해 관입 유도체 개념을 적용한 축대칭 조건 유한요소법을 이용하였다. 캘리브레이션 챔버에서 수행된 콘관입시험을 한계상태 Mohr Coulomb 모델을 이용하여 본 논문에서 제안된 유한 해석 기법을 적용한 결과, 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.27-32
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• 2018

제한된 토지의 효율적인 활용을 위해 과거로부터 지하공간 개발에 따라 수많은 지반굴착 공사가 이루어져 왔다. 지반굴착은 굴착면 주변지반의 응력변화와 변위를 수반함에 따라 굴착면의 안정성에 영향을 미치게 되어 지반거동에 대한 영향을 예측하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 영향 예측을 위한 방법으로 수치해석방법이 주로 이용되며, 최근 컴퓨터 성능 향상과 더불어 수치해석 프로그램의 발달로 매우 복잡한 문제도 적용이 가능해졌다. 그러나 일부 특수해석을 제외하고 대부분 해석모델을 산정 및 적용이 간편한 Mohr-Coulomb 해석모델을 적용함에 따라 굴착면 바닥부에서 실제보다 큰 변위가 발생하는 것으로 예측되어 필요 이상의 보강이 이루어지는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 지반굴착 과정을 모사하여 수치해석을 수행하였으며, 해석모델로 Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Duncan-Chang, Hardening Soil 해석모델을 적용하여 그 결과를 비교분석하였다. 본 연구는 수치해석을 통한 지반굴착 문제해결 시 다양한 지반굴착 조건별로 적합한 해석모델 선정을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.167-173
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• 2001

불연속체 해석을 이용하여 터널 안정성 해석을 수행할 경우 해석 결과는 절리 모델의 선택에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 개별요소법을 이용한 불연속체 터널 안정성 해석에 있어 BB모델 적용시의 해석 결과와 MC모델 적용시의 해석 결과를 비교하였다. 또한 주어진 응력 조건과 터널 형상에 따른 암반의 변형 거동을 규명하기 위하여 불연속체 해석 결과와 연속체 해석 결과를 비교하였다. 연속체 해석결과와 BB 모델을 사용한 불연속체 해석 결과는 변위 및 응력 분포는 비슷한 양상을 보이는 반면. MC모델을 사용한 불연속체 해석결과는 이와 다른 양상을 보였다. 또한 MC모델을 사용하여 불연속체 해석을 실시할 경우 절리의 영향을 명시적으로 고려하였음에도 불구하고 연속체 해석 결과에 비해 변위 및 최소 주응력이 더 작게 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다 이는 MC모델이 실제 절리의 변형거동 특성을 현실적으로 모사할 수 없기 때문에 발생되는 결과이며.특히 절리면의 전단거동에 무관하게 팽창각을 일정한 상수로 취급하는 MC 모델의 특성으로 인한 결과이다

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.27-35
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• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.92-102
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• 2022

대표적인 지중구조물인 터널시설물의 거동 특성을 평가하기 위해 다양한 수치해석 모델을 활용할 수 있다. 일반적으로 수치해석시 가장 많이 사용한 Mohr-Coulomb 모델은 탄성-완전소성 거동 모델로 하중증가-하중감소 단계시 변형 특성이 동일하여, 굴착해석의 경우 변위가 현장 상황과 다르게 나타날 수 있는 문제점이 있다. 그에 비해 HS-small Strain Stiffness 모델은 지반별 적용 범위가 넓으며, 초기탄성계수 및 비선형곡선 파라미터 하중증가-하중감소 단계의 탄성계수 등을 입력 가능하게 하여 흙의 변형 특성이 현장 조건에 맞게 해석 가능하다고 알려져 있다. 하지만 토목 기술자들은 지반의 특성 계수 추정의 어려움으로 인해 재료 비선형 특성을 적용 가능한 모델의 사용에 어려움이 있다. 본 연구에서는 토목 기술자들이 터널 수치해석시 일반적으로 적용하는 Mohr-Coulomb 모델과 지반 비선형성을 고려 가능한 HS Small strain Stiffness 모델을 적용한 내진성능평가 결과 값을 비교하여 합리적인 모델 선택의 필요성을 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.289-296
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• 2014

압축공기에너지 및 고압 천연가스 등의 고압 유체의 지하저장을 위한 저장공동 상부 암반의 융기에 대한 안정성 검토를 위한 간이해석기법을 개발하고 그 적용사례를 소개하였다. 본 해석기법은 저장공동 상부에 원통형의 파괴모델을 가정하고 한계평형해석을 실시함으로써 융기에 대한 안전율을 계산한다. 원통형 파괴면에 작용하는 마찰저항력 계산에는 Mohr-Coulomb 강도기준식을 대신하여 Hoek-Brown 강도기준식을 적용함으로써 무결암의 강도특성 뿐만 아니라 암반 상태도 고려할 수 있도록 하였다. 다양한 암반 조건에서의 적용사례 및 암반 강도 정수의 민감도 분석 결과, 저장공동 상부 암반의 융기는 Mohr-Coulomb 강도기준식에 보다 민감함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.263-273
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• 2007

일반적으로 고심도에 건설되는 암반구조물의 경우 높은 현지응력과 공동의 굴착에 따른 유도응력으로 인하여 공동 경계면에서 스폴링(spatting)이나 슬래빙(slabbing)과 같은 취성파괴가 발생할 수 있다. Hoek-Brown과 Mohr-Coulomb 파괴기준과 같은 전통적인 파괴기준을 적용한 결과 취성파괴현상과 파괴심도 등을 예측할 수 없는 것으로 나타나 취성파괴를 예측하기 위한 여러 모델이 제안되었으며, 그 중 CWFS 모델이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 모형실험에서 얻어진 원형공동주변의 취성파괴현상을 모델링하기위하여 CWFS 모델을 적용하였으며, 입력자료의 산정을 위해 암석의 손상정도와 손상에 따른 물성의 변화를 측정하는 손상제어시험을 수행하였다. CWFS 모델에 의해 예측된 파괴양상을 전통적인 파괴기준에 의한 해석결과 및 모형실험결과와 비교하여 취성파괴모델링의 적용성을 평가하였다.