• Computers and Concrete
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• 제20권1호
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• pp.39-47
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• 2017

In this paper, mode I fracture toughness of rock was determined by direct and indirect methods using Particle Flow Code simulation. Direct methods are compaction tension (CT) test and hollow centre cracked quadratic sample (HCCQS). Indirect methods are notched Brazilian disk (NBD) specimen, the semi-circular bend (SCB) specimen, hollow centre cracked disc (HCCD), the single edge-notched round bar in bending (SENRBB) specimen and edge notched disk (END). It was determined that which one of indirect fracture toughness values is close to direct one. For this purpose, initially calibration of PFC was undertaken with respect to data obtained from Brazilian laboratory tests to ensure the conformity of the simulated numerical models response. Furthermore, the simulated models in five introduced indirect tests were cross checked with the results from direct tests. By using numerical testing, the failure process was visually observed. Discrete element simulations demonstrated that the macro fractures in models are caused by microscopic tensile breakages on large numbers of bonded discs. Mode I fracture toughness of rock in direct test was less than other tests results. Fracture toughness resulted from semi-circular bend specimen test was close to direct test results. Therefore semi-circular bend specimen can be a proper test for determination of Mode I fracture toughness of rock in absence of direct test.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.125-133
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• 2009

유체를 주입하여 암반을 파쇄하는 기술은 지열이나 석유 및 가스 등을 추출하는데 널리 사용되고 있는 방법이다. 본 기술을 적용 시 단일균열이 형성되면 이러한 에너지를 추출하는데 가장 이상적이다. 그러나 이러한 단일균열의 형성은 매우 드문 현상이며 분할된 형태의 균열생성이 흔한 현상이다. 이에 균열간 기계적 상호작용의 영향으로 설계변수에서도 단일균열을 가정하고 적용되었던 값과 차이를 보일 것으로 예상된다. 본 연구에서는 균열이 분할 생성되었을 경우 기계적인 상호작용을 고려할 수 있는 수치해석기법을 기존의 개발된 모델과 연계하여 설계변수인 길이, 균열폭, 그리고 압력을 계산하였다. 그 결과 균열의 형성은 이렇게 유체를 주입하여 암반을 파쇄 시 사용되는 설계변수에 상당한 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.43-53
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• 2006

수압파쇄(hydraulic fracturing)는 자연환경에서 흔히 일어나는 현상이며 산업현장에서도 많이 응용되는 방법 중의 하나이다. 수압파쇄는 다양한 암반과 응력 상태에서 균열이 생성되어 전파하며 지극히 작은 축척에서부터 수 킬로미터에 이르는 대규모 축척까지 다양한 형태로 나타난다. 그 결과 균열은 복잡한 형태의 기하를 나타내며 그 거동 또한 복잡한 양상을 띠게 된다. 특히 다중으로 분할된 형태의 균열은 흔히 모든 축척과 지반재료에서 나타나며 이러한 복잡한 거동의 한 부분을 차지한다. 특히 이러한 균열간의 기계적 상호작용은 거의 모든 수압파쇄 과정에 영향을 끼친다. 따라서 이 논문에서는 수압파쇄에 의해 암반에서 생성되는 균열의 변형을 경계병치법을 사용하여 정량화하였으며 기계적 상호작용을 고려치 않은 단균열의 경우와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.341-358
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• 2015

본 연구에서는 불연속암반의 모사기법인 3차원 불연속균열망(Discrete Fracture Network, DFN)모델의 구성 및 해석 코드인 FracMan을 이용하여, DFN모델에서의 불연속면의 밀도(fracture intensity), 불연속면의 방향성(fracture orientation), 불연속면의 크기(fracture size), 불연속면의 모양(fracture shape) 등의 불연속면의 특성인자간의 관계를 분석하고자 하였다. $100m{\times}100m{\times}100m$ 모델영역에서 균열의 선형밀도($P_{10}$)와 불연속면을 구성하는 인자 간의 상관관계 분석을 위해 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구 결과, 불연속면의 밀도에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 불연속면의 방향성 인자인 선주향(Trend)과 선경사(Plunge)로 나타났다. 불연속면의 체적밀도($P_{32}$)의 계산을 위해서 불연속면의 선주향이 $10^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$, $120^{\circ}$, $150^{\circ}$, $180^{\circ}$인 7가지 경우와 선경사가 $5^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$, $85^{\circ}$인 7가지 경우에서의 수직, 수평시추일 경우에 관한 $P_{10}$의 환산인자($C_{13}$)를 도출하였다. 본 연구의 결과가 불연속균열망 모델을 구성하고 이해하는 데 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.167-174
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• 2004

본보는 2003년도에 국제 학술지에 수록된 논문을 국내의 전문가들에게 소개하는 기술보고서이다. 본 연구에서 취성파괴를 보이는 암석에 대하여 시간의존성의 중요성을 설명하는 파괴역학적 모텔이 개발되었다. 균열면을 따라 형성된 신선한 구간인 암석 브리지의 파괴규명으로 불연속면의 점착강도가 감소하는 모델이 설정 되었다. 특히 임계조건 이전에 발생하는 균열성장을 사용하여 파괴역학적 모델을 개발하였는데, 이로부터 시간과 점착강도의 관계를 독립된 수식으로 표현하였다. 예로서 평면파괴가 예상되는 암석 블록에 대한 분석이 이루어 졌다. 절리면의 점착강도는 연속적으로 감소하는 것으로 밝혀줬는데, 초기에는 아주 점진적이며 그 후에는 급격하다. 그러다가 어느 시점에서는 감소된 점착강도는 사면의 불안정과 붕괴를 야기한다. 두 번째 예에서는 몇몇 물질 상수들이 분산을 가진다고 가정하였다. 여기에서는 확률론적으로 사면의 안정성이 분석되었는데 사면의 파괴확률을 시간의 함수로 예견할 수 있다. 시간이 경과함에 따라 사면의 파괴확률은 점점 증가하여 초기에 5% 수준에서 100년 후에는 40% 이상으로 증가한다. 이러한 예제들은 지하구조물이 비록 비교적 단기목적이라 하더라도 불연속면을 갖는 암반의 시간의존성 거동을 예측할 수 있음을 보여 주었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1999년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.41-50
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• 1999

발파는 토목, 건설현장이나 광산 등에서 암반에 대한 굴착 방법으로서 가장 널리 쓰이고 있는 방법중의 하나이다. 그러나 최근 들어 발파에 의한 진동이나 소음 등의 위해가 사회적 문제로까지 대두하고 있으며, 또한 발파작업에서 작업계획에 대한 결과의 정밀도를 높이기 위하여 조절발파 등 여러 가지 방법들이 연구 발전되어 가고 있는 추세에 있다. 이러한 연구들은 주로 현장 발파작업 및 발파패턴의 설계에 치중되어 있으며 발파모델을 이용한 해석 연구는 다소 미진한 정도이다. (중략)

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.790-799
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• 2010

The Upper Devonian Grossmont Formation in Alberta, Canada reserves an estimated 50 billion cubic meters of bitumen and possess about 1/6 of the total bitumen resources in northern Alberta. However, unlike the overlying Athabasca oil sands, non conventional bitumen resources has not been developed as yet. The carbonate rocks of Grosmont Formation have been subject to various stages of diagenesis, including dolomatization and karstification with a strong effect on the distribution of porosity and permeability, which resulted in highly heterogeneous reservoirs. An extensive fracture logging and mapping was performed on total of six boreholes located in the study area to explore the characteristics of fracture geometry system and the subsurface structures of carbonates reservoir that holds bitumen. Fractal dimension was used as a measure of the statistical homogeneity of the fractured rock masses. The applicability of random Cantor dust, Dc, as a fractal parameter was examined systematically. The statistical homogeneity of fractured carbonates rock masses was investigated in the study area. The structural domains of the rock masses were delineated depthwise according to estimated Dc. The major fracture orientation was dominated by horizontal beddings having dip of $0-20^{\circ}$. Also, fractures having high dip angles existed with relatively low frequency. Three dimensional fracture network modeling for each structural domain has been performed based on fracture orientation and intensity, and some representative conceptual models for carbonates reservoir in the study area has been proposed. The developed subsurface conceptual models will be used to capture the geomechanical characteristics of the carbonates reservoir.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.312-320
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• 2002

암반 내 존재하는 절리는 전단응력에 의해 미끄러지는 전단변형 거동을 하며, 역학적 경계조건 및 절리면의 거칠기에 영향을 받는다. 이러한 경우, 절리의 전단변형과 거칠기에 의해 발생된 팽창으로 인해 간극분포가 변화한다. 또한, 절리는 유체 흐름의 경로가 되며, 간극분포 특성에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 절리의 전단변형 거동에 미치는 거 칠기의 영향 및 간극분포의 변화를 정량적으로 분석하여 절리의 수리학적 거동을 해석하고자 시도하였다. 이러한 절리의 수리-역학적 거동에 대한 이해를 향상시키기 위하여 절리면의 거칠기 변화가 절리의 전단변형 및 수리 지동에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위하여, 통계적 방법을 이용하여 절리를 발생하고, 이를 전단변형 거동과 수리학적 모델에 적용한 수치해석을 실시하였다 본 연구의 주요 결과로는, 절리의 거칠기가 감소하고 수직응력이 증가할수록 전단응력이 연성 거동으로 변하는 것으로 나타났다. 또한, 전단변형 후 절리의 간극분포는 절리면의 거칠기에 큰 영향을 받아 절리의 투수성 변화에 거칠기가 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 절리면의 거칠기가 증가할수록 전단변형에 의한 채널 현상의 붕괴가 조기에 발생하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.237-247
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• 2001

이 연구에서는 수압파쇄시험 결과의 해석에 대한 파괴역학모델의 적용성을 검토하기 위해 시험결과의 해석에 주로 이용되고 있는 탄성모델과 함게 파괴역학모델을 이론적으로 고찰하였으며, 국내에서 실시된 4개 현장의 측정결과를 이용하여 각 모델의 해석 결과를 비교·검토하였다. 파괴역학모델로부터 얻어진 해석 결과는 탄성모델에 의한 계산 값과 차이를 보였으며, 이러한 차이는 기존 균열의 길이가 작을수록 크게 나타났다. 파괴역학모델은 균열 길이의 판단이 가능한 경우와 같이 특수한 조건에 대해서만 적용이 가능할 것으로 판단된다. 암석의 인장강도는 파괴역학모델에 의한 값이 가장 크게 나타났으며, 압열인장시험, 탄성모델에 의한 값의 순서로 크게 나타났다. 이러한 현상은 시험규모에 따른 크기효과 때문이며, 따라서 수압파쇄시험의 탄성모델로부터 얻어진 암석의 인장강도는 현지암반의 인장강도를 추정할 때 이용될 수 있을 것으로 보인다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.19-30
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• 2005

본 연구에서는 미진동파쇄기를 이용한 알반파쇄굴착공법의 기준 진동식과 암 분류에 따른 비장약량 산출식을 도출하였고 기존의 파쇄임도비율 산출식을 미진동파쇄기에 적합하도록 변환하였다. 그리고 표준암반파쇄패턴과 실시설계에 적용할 수 있는 공당장약량을 결정하였다 그 결과 자승근 환산식은 $V=345.39(D/\sqrt{W})^{-1.4484$, 비장약량 산출식은 $W_f=(2.3\~2.5)\;f_agdV$, 실시설계에 적용할 수 있는 공당장약량은 0.54kg, 직경 30cm의 파쇄입도비율은 약$48.7\%$로 산출되었다. 본 암반파쇄굴착공번은 타 공법에 비해 현장적 용성이 탁월한 것으로 사료된다.