• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.168-185
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• 2015

본 연구에서는 천부의 암반 공동에 대용량 고온의 열에너지를 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보고, 이에 지하수위와 암반 투수계수 등 수리적 조건이 미치는 영향을 검토하였다. 해석대상을 투수계수가 비교적 낮은 수준($10^{-17}m^2$)인 결정질 암반으로 가정할 때 열에너지 저장으로 인한 암반 거동에 지하수가 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예측되었다. 저장 공동이 지하수위 하부에 위치하는 경우의 온도, 주응력, 변위 분포 등은 저장공동이 불포화대에 위치하는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 암반내 열전달 특성은 암반의 투수계수에 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반의 투수계수를 $10^{-15}m^2$ 이하로 가정한 경우 열전달은 주로 암반에 전도에 의한 것으로 판단할 수 있었으나, 투수계수를 $10^{-12}m^2$으로 가정하는 경우 지하수 대류에 의한 상향 열유동이 뚜렷이 관찰되었다. 암반 투수계수의 크기에 따라 열수의 대류나 비등으로 인한 상변화 등 복합적인 유동 특성을 나타났으며, 온도, 압력, 포화도 분포가 상이하게 발달하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권2호
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• pp.79-86
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• 1998

This study was performed to suggest to suggest suitable design conditions of water curtain system through analysis on pressure down in boreholes by hydraulic tests carried out I construction fields for underground oil storages. The influence by hydraulic conductivities of rock mass around boreholes on pressure down in boreholes was analysed. The relationship between array of boreholes and their pressure down was also analysed. Groundwater flow analysis on crude oil and LPG storages was carried out to evaluate results of field tests and to investigate distribution of hydraulic gradient in rock mass around cavern using finite difference method. As the results, hydraulic tests showed that pressure down in boreholes was inverse proportional to the hydraulic conductivity of surrounding rock mass. The rate of pressure down of boreholes was not influenced by water curtain system more than 20m over cavern and was proportional to installation interval of boreholes. The hydraulic gradient in rock mass around cavern was proportional to distance and interval of boreholes and its value was not satisfactory to oil tightness condition in case of no water curtain system.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권4호
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• pp.399-413
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• 2018

This paper addresses the issue of field measurement of excavation damage zone (EDZ) and its numerical simulation method considering both excavation unloading and blasting load effects. Firstly, a 2000 m-deep rock cavern in China is focused. A detailed analysis is conducted on the field measurement data regarding the mechanical response of rock masses subjected to excavation and blasting operation. The extent of EDZ is revealed 3.6 m-4.0 m, accounting for 28.6% of the cavern span, so it is significantly larger than rock caverns at conventional overburden depth. The rock mass mechanical response subjected to excavation and blasting is time-independent. Afterwards, based on findings of the field measurement data, a numerical evaluation method for EDZ determination considering both excavation unloading and blasting load effects is presented. The basic idea and general procedures are illustrated. It features a calibration operation of damage constant, which is defined in an elasto-plastic damage constitutive model, and a regression process of blasting load using field blasting vibration monitoring data. The numerical simulation results are basically consistent with the field measurement results. Further, some issues regarding the blasting loads, applicability of proposed numerical method, and some other factors are discussed. In conclusion, the field measurement data collected from the 2000 m-deep rock cavern and the corresponding findings will broaden the understanding of tunnel behavior subjected to excavation and blasting at great depth. Meanwhile, the presented numerical simulation method for EDZ determination considering both excavation unloading and blasting load effects can be used to evaluate rock caverns with similar characteristics.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.287-296
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• 2011

본 연구에서는 압축공기에너지 지하저장을 위한 복공식 암반공동의 기밀성능을 평가할 목적으로 다상유체 열유동 해석을 수행하였다. 기밀성능은 저장공동으로부터 누출되는 공기질량으로 평가하였으며, 저장공동 내부에 콘크리트 라이닝 기밀시스템을 설치하고 저장공동은 비교적 천심도인 지하 100m 심도에 위치하는 것으로 가정하였다. 저장공동 내 질량수지분석 결과, 콘크리트 라이닝 및 주변 암반의 투과계수가 누기량 및 저장공동의 장기적 기밀성능에 미치는 영향이 큰 것으로 파악되었으며 콘크리트 라이닝의 투과계수가 $1.0{\times}10^{-18}\;m^2$이하 일 경우, 저장공동 운영압력이 5 MPa에서 8 MPa 사이일 때 누기량은 1%이하 인 것으로 계산되었다. 또한, 콘크리트 라이닝의 초기포화도에 따른 공기누출량 계산결과, 라이닝 수분포화도를 증가시킬수록 누기량은 감소하고 저장공동 기밀성능이 향상됨을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권6호
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• pp.573-581
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• 2019

Excavation of underground cavern and shaft was proposed for the construction of a ventilation facility in an urban area. A shaft connects the street-level air plenum to an underground cavern, which extends down approximately 46 m below the street surface. At the project site, the rock mass was relatively strong and well-defined joint sets were present. A kinematic block stability analysis was first performed to estimate the required reinforcement system. Then a 3-D discontinuum numerical analysis was conducted to evaluate the capacity of the initial support and the overall stability of the required excavation, followed by a 3-D continuum numerical analysis to complement the calculated result. This paper illustrates the application of detailed numerical analyses to the design of the required initial support system for the stability of underground hard rock mining at a relatively shallow depth.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.237-248
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• 2000

역학적으로 안정한 공동 및 처분공 간격을 결정하기 위해, 현재 수행 중인 열 해석의 중간 결과를 근거로 범용 해석 프로기램인 ABAQUS 버전 5.8을 이용해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 세 가지 초기지압을 조건으로 공동간격과 처분공 간격을 바꿔가면서 선형탄성해석을 수행하였고. 그 결과를 분석하여 굴착 후 응력재분배에 의한 암반의 거동은 어떤 경향을 가지고 있으며, 적절한 공동 간격 및 처분공 간격은 어느 정도가 좋은지를 분석하였다. 또한 각 경우 역학적인 안전계수는 어느 정도인지도 계산하였다. 국내지압분포를 근거로 도출한 초기지압 하에서는 공동간격 40m, 처분공간격 3m인 경우 안전계수 3.42가 계산되어 아주 안정한 결과를 얻었고, 스웨덴이나 캐나다의 초기지압 경힘식의 경우의 안전계수는 각각 1.19와 1.27로 비교적 낮은 값이지만 1 이상의 값이므로 응력재분배로 인한 파괴는 일어나지 않는다는 결과를 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제28권2호
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• pp.7-16
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• 2024

본 연구에서는 대규모 수소 저장을 위한 암염 공동(salt cavern) 저장 공법의 기술 특성과 현장사례 분석을 수행하였다. 암염 공동 저장 방식은 공동을 구성하는 암염(rock salt)의 낮은 공극률(porosity)과 투과도(permeability)로 인해 누출이 잘 일어나지 않고, 운영을 위한 쿠션 가스(cushion gas)의 양이 적어 타 공법 대비 효과적인 수소 저장이 가능하다. 암염-수소 간 화학적 반응이 거의 일어나지 않으며 다수의 주입/배출 사이클을 수행할 수 있어 피크 쉐이빙(peak shaving) 및 단주기 저장에 효과적이다. 공동은 크게 침출(leaching), 염수제거(debrining), 충진(filling)의 3단계로 형성되며 누출 실험을 통해 공동의 안정성을 평가한다. 현재 영국과 미국 Texas 주의 4개소에서 주변 지역의 산업 수요를 충당하기 위한 현장 적용이 이루어지고 있으며, 독일, 프랑스와 같은 유럽 지역에서 에너지 저장을 위한 암염 공동 운영을 준비하고 있다. 본 연구 결과는 향후 수소 저장 프로젝트 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1993년도 지하공간 건설기술에 관한 서울 심포지움 논문집
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• pp.235-247
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• 1993

The 62 m span Olympic lee Hockey cavern in Gjovik, Norway, is located in jointed gneiss of average RaD = 70% and has a rock cover of only 25 to 50m, thus posing challenging design p problems. The investigations prior to construction included two types of stress measurements, cross-hole seismic tomography, special coe logging, Q-system classification and numerical modelling with UDEC-BB. Predicted maximum deformations were 4 to 8 mm; surprisingly small due to the high horizontal stresses recorded. Extensometer (MPBX) installations from the surface prior to construction, precision surface levelling and MPBX installed from inside the cavern give a combined measure of maximum deformations in the range 7 to 8 mm with the 62 m span fully e excavated, and three adjacent caverns for the Postal Services also completed.

• 터널과지하공간
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• 제14권2호
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• pp.154-166
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• 2004

본 연구에서는 측압이 매우 큰 암반에 대규모 유류저장공동을 병렬로 굴착할 경우, 공동 및 지보재의 역학적 안정성을 평가하였다. 수치해석적인 방법을 동원하여 공동 주변 암반의 거동을 분식하고, 주된 지보재인 rockbolt와 숏크리트의 역할을 분석하였으며, 각 지보재의 안정성을 평가하였다. 적정한 지보시스템 구축을 위하여 지보재 모델링 기법, 공동 단면 형상, 지보재의 규격 등이 공동의 안정성에 미치는 영향을 파악하였다. 해석결과 지보재의 타설시기와 다단계 굴착에 따른 공동 형상의 변화가 지보재에 발생하는 응력에 큰 영향이었음을 알 수 었었으며, 강섬유보강 숏크리트의 변형 및 파괴 특성을 고려한 해석기법 개발의 필요성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.481-495
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• 2015

Many hydropower stations in southwest China are located in regions of brittle rock mass with high geo-stresses. Under these conditions deep fractured zones often occur in the sidewalls of the underground caverns of a power station. The theory and methods of fracture and damage mechanics are therefore adopted to study the phenomena. First a flexibility matrix is developed to describe initial geometric imperfections of a jointed rock mass. This model takes into account the area and orientation of the fractured surfaces of multiple joint sets, as well as spacing and density of joints. Using the assumption of the equivalent strain principle, a damage constitutive model is established based on the brittle fracture criterion. In addition the theory of fracture mechanics is applied to analyze the occurrence of secondary cracks during a cavern excavation. The failure criterion, for rock bridge coalescence and the damage evolution equation, has been derived and a new sub-program integrated into the FLAC-3D software. The model has then been applied to the stability analysis of an underground cavern group of a hydropower station in Sichuan province, China. The results of this method are compared with those obtained by using a conventional elasto-plastic model and splitting depth calculated by the splitting failure criterion proposed in a previous study. The results are also compared with the depth of the relaxation and fracture zone in the surrounding rock measured by field monitoring. The distribution of the splitting zone obtained both by the proposed model and by the field monitoring measurements are consistent to the validity of the theory developed herein.