• 한국지역지리학회지
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• 제18권2호
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• pp.129-140
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• 2012

제주도 폭포의 지형 특성을 파악하기 위하여 한라산 산록과 서귀포 해안지대에 소재하는 26개 폭포를 대상으로 용암류의 형태와 물리적 성질에 의해 폭포를 분류하고, 후퇴프로세스를 검토하였다. 폭포벽과 폭호를 구성하고 있는 용암류 유형과 매수에 근거하여 단일 용암류형, 복수 용암류형, 기저부 연암형 및 용암류 암괴형으로 유형화할 수 있다. 단일 용암류형 폭포는 조면암이나 조면안산암 분포지역에, 복수 용암류형 폭포와 기저부 연암형 폭포는 현무암이 나 조면현무암 분포지역에 잘 발달하여 폭포 유형에 용암류의 암질이 반영되고 있다. 폭포의 후퇴프로세스는 단일 용암류형 폭포에서는 감경사적 후퇴나 교체후퇴가 나타나는 반면 기저부 연암형 폭포는 전형적인 평행후퇴를 한다. 복수 용암류형 폭포는 용암류의 물리적 성질에 따라 세 후퇴 유형을 모두 보인다. 수직절리가 잘 발달한 용암류가 폭포벽을 만들고 있으므로 대부분의 폭포는 수직에 가까운 폭포벽을 지닌다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.475-483
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• 2016

지하공동 굴착현장에서 관찰되는 절리분포 양상에 대한 자료를 기반으로 굴착과정에서 형성될 수 있는 사면체 블록의 형상, 규모 및 붕락 가능성을 절리 영속성을 고려하여 예측하는 수치해석 기법을 개발하였다. 절리 영속성 분석결과를 이용하여 절리면의 확장성에 따른 개착면에서의 표출정도 및 블록형성 가능성 해석을 수행하는 기능을 고안하여 기존에 개발된 결정론적 3차원 블록해석모델에 접목시켰다. 개선된 수치해석모델의 신뢰성을 고찰하기 위하여 실제 블록 붕락이 발생된 굴착현장에 대한 해석을 수행하였다. 조사된 절리분포 양상에 의거하여 대표 방향성을 설정하고 잠재적 블록 형성을 분석하여 붕락된 블록 형상에 부합된 해석 결과를 도출하였으며, 이에 근거하여 굴착과정에서의 붕락 진행 미캐니즘을 블록형상을 고려하여 고찰하였다.

• 보존과학회지
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• 제17권
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• pp.83-94
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• 2005

용암사 마애불의 구성재질은 기계적 및 화학적 풍화작용을 받은 반상흑운모화강암이다. 이 마애불의 모암과 주변의 기반암에는 수직에 가까운 경사와 $N8^{\circ}E$의 주향을 갖는 불연속면이 산재한다. 또한 다른 절리계와 이를 사교하는 절리계가 발달되어 있어 암반의 구조적 불안정을 초래하고 있다. 이 암반의 토압과 편압력은 마애불 전신으로 향해있으며 암반상부에서는 불연속면의 이격을 따라 전도파괴, 평면파괴 및 쐐기파괴의 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 따라서 마애불의 구조적 안정을 위한 지반공학적 보강방법이 강구되어야 할 것이다. 한편 마애불이 선각된 암반 사면의 표면과 공극에는 무기물 및 지의류와 선태류의 오염이 심각하며, 절리대는 토양화의 진행에 의하여 잡초와 수근이 암석의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있다. 이와 같은 이차적 훼손과 불연속면에 서식하는 식생을 제거하기 위한 생화학적 처리도 필요하다.

• 지질공학
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• 제23권2호
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• pp.149-160
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• 2013

화산활동은 용암의 분출과 화산재의 퇴적 작용이 복합적으로 발생함에 따라 지질학적으로 매우 복잡한 화산암복합체를 형성하는 경우가 많다. 화산암류 암석들로 구성된 송곡 지구는 단층을 중심으로 한 여러 불연속면의 조합으로 비탈면 하단부에서 붕괴가 발생하였다. 붕괴부를 중심으로 한 평사투영 해석 결과 모든 형태의 붕괴 가능성이 인지되었으며, 개별요소법(DEM)을 이용한 불연속면 거동 특성 분석 결과, 전체변위 207 mm, 절리 최대전단 변위 114 mm로 나타났으며, 소성 영역 발생 구간은 붕괴부의 단층면에서 확인되었다. 화산암류 비탈면은 암종간의 차별 풍화, 암석의 높은 투수성에 기인한 지하수 영향, 냉각 수축에 의한 체계적 절리 발달로 인해 공학적으로 취약한 특성을 보인다. 화산암류 비탈면의 안정화 대책 고려시, 상세 지질조사를 통한 구성암석의 지질학적 특성, 불연속면과 이완암블록의 변화량 분포 등의 자료가 활용되어야 할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.425-431
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• 2005

본 연구에서는 폐탄광 갱도를 이용한 갱도 전시장의 안정성 평가를 위해서 다양한 조사와 시험을 실시하였다. 이 광산의 일부 갱도는 1999년 폐광 후 관광용의 갱도전시장으로 이용되어지고 있다. 갱도전시장 주 갱도의 규격은 폭이 약 5 m에 높이가 3 m이며 갱도 연장이 230 m이다. 갱도를 구성하고 있는 암반은 흑색 셰일 및 석탄층 그리고 석회암으로 구성되어 있다. 갱도조사결과 갱도는 두 개의 단층과 교차하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 정밀 지질 및 암반조사를 통해 경험적 방법에 의한 안정성평가를 실시하고 보강의 필요성 등을 결정하였다. 그 결과를 토대로 수치해석을 실시하여 갱도 주변 암반의 전반적인 안정성과 보강(안)의 적절성 여부를 검토하였다. 갱도전시장 내부 주요지점의 RMR값과 Q값은 보통(Fair)과 양호(good)의 등급을 나타내었다. Q값을 토대로 산정한 각 지점의 보강안은 무지보나 systematic toiling으로 나타났다. 2차원 전산해석결과 전반적으로 갱도전시장의 안정성은 확보된 것으로 판단되나 일부 불안정 블록에 대한 추가 보강이 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.593-609
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 결정질 암석 내 포함된 균열의 열-역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 열에 의한 균열의 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 여기에서는 Voronoi diagram을 이용하여 다면체 개별입자의 집합체로서 해석모델을 생성하고, 입자 및 입자간 접촉에서 발생하는 열-역학적 거동을 개별요소프로그램인 3DEC을 통해 해석하였다. 암석 시험편의 탄성거동을 재현하기 위하여 등가연속체 개념을 적용하여 입자와 접촉의 미시물성을 산정하였으며, 균열에 상응하는 접촉에는 Coulomb slip model을 부여하여 인장강도와 전단강도를 갖는 불연속면을 모사하였다. 경계응력과 열응력에 의한 균열의 거동을 수치적으로 모델링하였으며, 경계조건에 따라 균열의 미끄러짐이 발생하는 열-역학적 메커니즘을 정량적으로 분석하였다. 해석 결과, 본 연구에서 제시한 해석모델이 암석 내 열팽창과 열응력의 증가, 균열 응력과 변위, 경계조건의 영향 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 실내실험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.189-207
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• 2023

In the present study, the thermoshearing experiment on a rough rock fracture were modeled using a three-dimensional grain-based distinct element model (GBDEM). The experiment was conducted by the Korea Institute of Construction Technology to investigate the progressive shear failure of fracture under the influence of thermal stress in a critical stress state. The numerical model employs an assembly of multiple polyhedral grains and their interfaces to represent the rock sample, and calculates the coupled thermo-mechanical behavior of the grains (blocks) and the interfaces (contacts) using 3DEC, a DEM code. The primary focus was on simulating the temperature evolution, generation of thermal stress, and shear and normal displacements of the fracture. Two fracture models, namely the mated fracture model and the unmated fracture model, were constructed based on the degree of surface matedness, and their respective behaviors were compared and analyzed. By leveraging the advantage of the DEM, the contact area between the fracture surfaces was continuously monitored during the simulation, enabling an examination of its influence on shear behavior. The numerical results demonstrated distinct differences depending on the degree of the surface matedness at the initial stage. In the mated fracture model, where the surfaces were in almost full contact, the characteristic stages of peak stress and residual stress commonly observed in shear behavior of natural rock joints were reasonably replicated, despite exhibiting discrepancies with the experimental results. The analysis of contact area variation over time confirmed that our numerical model effectively simulated the abrupt normal dilation and shear slip, stress softening phenomenon, and transition to the residual state that occur during the peak stress stage. The unmated fracture model, which closely resembled the experimental specimen, showed qualitative agreement with the experimental observations, including heat transfer characteristics, the progressive shear failure process induced by heating, and the increase in thermal stress. However, there were some mismatches between the numerical and experimental results regarding the onset of fracture slip and the magnitudes of fracture stress and displacement. This research was conducted as part of DECOVALEX-2023 Task G, and we expect the numerical model to be enhanced through continued collaboration with other research teams and validated in further studies.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2009

절리암반에시 기존 터널에 근접하여 사면굴착시 터널의 거동은 절기와 굴착사면상태의 영향을 받는다. 본 논문에서는 기존터널에 근접하여 지반을 굴착시, 절리각도와 굴착사면 경사의 영향을 파악하기 위하여 2축 실대형 모형시험장치(3.1 m*3.1 m*0.50 m(폭*높이*길이))를 이용한 시험을 수행하였다. 절리암반은 콘크리트 블록을 사용하여 모사하였으며 터널은 1/10축척(직경 0.6 m)으로 제작하였다. 절리각도는 $0^{\circ}$부터 $90^{\circ}$까지 변경이 가능하며, 굴착사면 경사는 $30^{\circ}$에서부처 $90^{\circ}$까지 가능하도록 되어 있다. 실대형 시험을 통하여 절리각도와 사면경사에 따른 터널거동과 수평지중변위를 계측, 분석하였다. 분석결과 절기각도와 사면경사가 크면 클수록, 터널 내공변위와 터널 라이닝 모멘트가 커지는 경향이 있었으며 수평지중변위 또한 절리각도와 사면경사에 많은 영향을 받고 있어 향후 사면보강에 있어 효율적 방안제시를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 한국지형학회지
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• 제18권3호
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• pp.65-81
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• 2011

강원도 고성 일대의 제3기 현무암 분포 지역을 중심으로 이 지역의 지형경관의 특성에 대하여 분석하였다. 이 지역은 화강암 풍화대가 형성되는 과정 또는 형성된 후 화산 활동으로 현무암이 분출된 지역으로 두 암석의 특성과 지형 발달 과정에서의 특징에 따라 서로 다른 지형 경관을 형성하였다. 본 연구에서는 강원도 고성 일대의 지형적인 특성을 분석하고, 특히 화산활동의 결과로 나타난 현무암 지형과 화강암 풍화 이후의 풍화 산물 탈거로 인한 지형 발달 과정의 관계에 대하여 분석하였다. 연구 결과, 송지호 인근의 지역인 오음산 지역의 경우 산정부가 현무암에 의해서 피복되면서 상대적으로 평탄한 면을 형성하고 있으며 산록은 주로 화강암으로 풍화대와 풍화 잔류물로 구성되어 있다. 두 기반암 사이의 경계는 현무암의 단애 또는 풍화산물이 얇게 피복된 급경사면으로 구성되어 있으며, 조사 결과에 의하면 화강암의 풍화가 어느 정도 진행된 상태에서 현무암이 피복한 것으로 나타나고 있다. 또한 오음산과 뒷배재의 경우 현무암의 분출지점이 단일 화구인지 다수의 화구인지 명확하지 않았다. 두지역 모두 현무암의 단애로부터 주상절리의 해체에 의하여 분리된 암괴들은 화강암 풍화산물중심의 산록을 피복하면서 암괴류와 애추사면과 같은 암설사면을 형성하였다. 운봉산에서의 조사 결과에 의하면 암괴들의 장축은 사면의 전반적인 방향과 일치 하는 것으로 나타났으며, 암괴류들의 경우 암괴 자체의 이동보다는 하부의 세립 물질 세탈로 지형변화가 일어나는 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.251-265
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• 1995

One of the most important matters in stress measurement by hydraulic fracturing technique is the determination of the breakdown pressure, reopening pressure, and shut-in pressure, since these values are the basic input data for the calculation of the in-situ stress. The control of the fracture propagation is also important when the hydraulic fracturing technique is applied to the development of groundwater system, geothermal energy, oil, and natural gas. In this study, a laboratory scale hydraulic fracturing device was built and a series of model tests were conducted with cube blocks of Machon gabbro. A new method called 'flatjack method' was adopted to determine shut-in pressure. The initial stress calculated from the shut-in pressure measured by flatjack method showed much higher accuracy than the stress determined by the conventional method. The dependency of the direction of fracture propagation on the state of the initial stresses was measured by introducin g artificial slots in the borehole made by water jet system. Numerical modeling by BEM was also performed to simulate the fracture propagation process. Both results form numerical and laboratory tests showed good agreement. From this study which provides the extensive results on the determination of shut-in pressure and the control of fracture propagation which are the critical issue in the recent hydraulic fracturing, it is conclued that in-situ stress measurement and the control of fracture propagation could be achived more accurately.