• Advances in materials Research
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• 제11권3호
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• pp.237-250
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• 2022

The cone bolts with expanded front ends supply improved anchoring performances and increase energy absorbing capacities due to ploughing in the grouted drills. Within this study, use of a novel energy absorber for the cone bolt heads were investigated to assess its design in terms of supplying high support performances. Additionally, different grout material designs were tested to investigate whether the energy absorption capacities of the rock bolts can be improved using a silicone based thermoset polymer (STP) additive. To determine load bearing and energy absorption capacities, a series of deformation controlled pull-out tests were carried out by using bolt samples grouted in rock blocks. According to the results obtained from this study, maximum load bearing capacities of cone bolts are similar and mostly depend on the steel material strength, whereas the energy absorption capacity was determined to significantly vary in accordance with the displacement limits of the shanks. As a result of using STP additive and new polyamide absorber rings, displacement limits without the steel failure increase. The STP additive was found to improve the energy absorption capacities of grouted cone bolts. The absorber rings designed within this study were also assessed to be highly effective and able to double up the energy absorption capacities of the cone bolts.

• Geomechanics and Engineering
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• 제33권4호
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• pp.353-367
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• 2023

The construction of a protective embankment is a suitable strategy to stop and control high-energy rock blocks' impacts during the rockfall phenomenon. In this paper, based on the discrete element numerical method, by modeling an existing embankment reinforced with geogrid, its stability status under the impact of a rock block with two types of low and high kinetic energy, namely 2402 and 4180 kJ, respectively, has been investigated. The modeling results show that the use of geogrid has caused the displacement in the front and back of the embankment to decrease by more than 30%. In this case, the reinforced embankment has stopped the rock block earlier. The displacements obtained from the DEM modeling are compared with the displacements measured from an actual practical experiment to evaluate the results' validity. Comparison between the results shows that the displacement values are close together, while the maximum percentage error in previous studies by an analytical method and the finite element method was 76.4% and 36.6%, respectively. Therefore, the obtained results indicate the discrete numerical method's high ability compared to other numerical and analytical methods to simulate and design the geogrid-reinforced soil embankment under natural disasters such as rockfall with a minor error.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권4호
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• pp.1357-1371
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• 2024

To investigate the influence of different burial conditions on the seepage characteristics of loose sandstone in the leaching mining of sandstone uranium ore, this study applied different ground pressures and water pressures to rock samples at different burial depths to alter the rock's seepage characteristics. The permeability, pore distribution, and particle distribution characteristic parameters were determined, and the results showed that at the same burial depth, ground pressure had a greater effect on the reduction in permeability than water pressure. The patterns and mechanisms are as follows: under the influence of ground pressure, increasing the burial depth compresses the pores in the rock samples, decreases the proportion of effective permeable pores, and causes particle fragmentation, which blocks pore channels, resulting in a decrease in permeability. Under the influence of water pressure, increasing the burial depth expands the pores but also causes hard clay particles to decompose and block pore channels. As the burial depth increases, the particles eventually decompose completely, and the permeability initially decreases and then increases. In this experiment, the relationships between permeability and the proportion of pores larger than 0.15 ㎛ and the proportion of particles smaller than 59 ㎛ were found to be the most significant.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.297-309
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• 2012

서비스업 목적을 위한 폐갱도에 대한 안정성 평가가 수행되었다. 공동의 안정성에 영향을 주는 많은 요소들 중 주어진 암반내의 공동폭이 하나의 중요한 설계요소가 된다. 이 논문에서는 폐갱도의 안정성 평가를 위해 갱도의 크기에 대해 Lang이 제안한 한계 공동폭 기준, Mathews'stability graph method 그리고 수정 제안된 한계 공동폭 기준과 Q 시스템의 지보대책을 이용하여 안정성 평가를 실시하였다. 전체적으로 안정성평가에서 안정한 것으로 판단되지만, 저각의 수평절리가 나타나는 구간에서는 쐐기형 블록의 낙석 위험이 예상된다. 또한 상용목적으로 폐갱도를 활용할려면 구역에 따라서는 록볼트와 같은 지보대책이 필요하다. 출입구 구간은 불안정 구간으로 특히 주의가 필요한 구간이다. 과발파에 의한 갱도 천정 및 측벽에 많은 크고 작은 부석들이 존재하고 있어 부석들에 대한 제거작업이 선행되어야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.305-311
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• 2005

암반에 건설되는 대단면 터널에서 숏크리트의 부착강도는 암반탈락 방지와 발파진동에 의한 숏크리트 탈락방지에 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 숏크리트 부착강도는 압축강도에 비하여 설계 및 시공단계에서 중요한 요소로 고려되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 숏크리트 부착강도가 대단면 암반 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 먼저, Holmgren의 punch-loaded 시험조건을 모사한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 부착강도에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과, 숏크리트의 최대지지력은 숏크리트층과 블록간의 부착 강도와 선형 비례관계를 보임을 확인하였다. 또한, 숏크리트층과 굴착면에 부착강도를 고려하는 경우와 기존의 완전부착 조건에 대한 개별요소해석을 수행하여 숏크리트 부착강도의 영향을 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.327-343
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• 2004

터널 시공 도중이나 터널 굴착 직후 주지보재에 의한 보강 전에 터널막장 전방에 존재하는 연약암반 혹은 단층파쇄대로 인해 유발되는 터널막장의 붕괴사고가 빈번이 일어나고 있다. 기존의 지반탐사방법으로는 터널막장부근에 있는 연약암반이나 단층파쇄대를 찾기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하고 기존의 탐사방법들을 보완하기 위해 전자기파를 이용한 터널전방 예측방법을 제안하였다. 전기장의 특성을 고려한 Coulomb 및 Gauss 법칙을 이용하여 절리를 가지는 암반에서의 전기장을 해석하였다. 이를 바탕으로 터널막장 전방에 구형연약암반과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 각각 전기장해석을 수행하여 이론식을 도출하였다. 또한 개발된 해석기법을 작용하여 터널 전방에 구형연약이역과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 예제해석을 수행하였다. 해석결과는 터널 전방에 부착된 몇 개의 전극에서 측정된 암반의 저항으로부터 역함수기법을 이용하여 터널 전방에 존재하는 연약지역의 등가 크기, 위치 및 성질을 정확하게 예측할 수 있음을 보여주었다. 암반에서의 전기저항 가탐심도는 터널막장의 크기, 자연전위 및 기타 전기적 신호에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다. 제시된 해석기법은 실내시험을 통하여 검증하였다. 가로, 세로, 높이가 각각 5cm인 콘크리트 블록 1800여 개를 가지고서 3방향 절리를 가진 암반상태를 구현하였고 터널 전방에 전기전도도가 콘크리트 블록보다 상대적으로 높은 물질을 이용하여 연약지반을 구현하였다. 모델링을 통한 실험결과는 해석결과와 거의 일치함을 보여주었다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.41-57
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역에 분포하는 백악기 흑운모 화강암에 대한 사례연구를 통하여 DFN(discrete fracture network) 유동해석 기반의 REV(representative elementary volume) 크기 및 삼차원 수리전도텐서 추정을 위한 워크플로우를 제시하였다. 연구지역을 대표하는 이차원 DFN에 대하여 절리텐서의 일차불변량을 이용하여 절리의 빈도 및 길이가 보정되었다. 현장수압시험을 수행하여 선형의 등가유로관으로 취급된 현장의 절리에 대한 유효수리간극이 추정되었다. 연구지역의 이차원 DFN 블록에 대한 REV의 크기는 블록 크기에 따른 지향적 블록수리전도도의 변화를 분석하여 20 m × 20 m으로 결정하였다. 연구지역의 이차원 DFN에 대하여 산정된 지향적 블록수리전도도는 현장의 수리적 거동과 관련하여 강한 이방성을 지시한다. 다양한 방향으로의 이차원 DFN에서 산정된 지향적 블록수리전도도를 바탕으로 연구지역의 절리성 암반에 대한 삼차원 수리전도텐서가 추정되었다. 삼차원 수리전도텐서의 주성분 방향은 현장에서 구분된 주 절리군의 방향과 일치한다.

• 보존과학회지
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• 제20권
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• pp.43-54
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• 2007

무량사오층석탑(보물 제185호)은 백제의 옛 땅에 위치한 지리적 특성으로 백제의 기법이 이어졌고 통일신라의 시대적인 양식도 계승된 고려초기의 석탑이다. 이 석탑은 오랜세월 외부에 위치해 있어 부재에 심한 암석학적 풍화와 생물학적 풍화를 받고 있으며 상대갑석에는 중심침하가 발생한 상태이다. 이에 상대갑석의 중심침하의 원인을 규명하기 위해 탄성파 탐사, 전기비저항 탐사, GPR 탐사와 같은 비파괴 방법을 이용하여 지반안정해석을 실시하였다. 이 결과, 모든 탐사에서 지반은 양호한 상태로 나타났으며, 특히 전기비저항 탐사자료를 통해 지반강화 다짐으로 보여지는 고비저항대가 나타났다. 따라서 상대갑석에서 발생한 중심침하 현상은 지반의 불안정에 의한 것이 아니라 상대갑석 상부 부재의 구조적 불안정에서 기인된 것이라 해석된다. 이 결과는 석탑의 상시 모니터링 또는 보존대책 수립시 기초자료로 활용될 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.331-343
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• 2003

주입공법은 터널 등 지하구조물의 보강법으로 적용사례가 증가하고 있으나, 그 효과의 공학적 평가에 관한 연구는 매우 부족한 실정이며, 특히 절리를 포함한 불연속암반의 주입재에 의한 역학적 특성변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 형편이다. 따라서 본 연구에서는 주입에 의한 불연속암반의 변형특성을 규명하기 위하여 절리군의 경사, 절리군의 간격을 달리한 절리암반모형을 제작한 후, 이에 대한 주입전후에 대한 이축압축시험을 실시하여 변형특성을 조사하였다. 또한 시멘트현탁액 주입공법이 적용된 고속도로터널에 대한 3차원 유한차분해석을 실시하여, 이를 현장계측자료와 비교함으로써 해석의 타당성을 검토하였다. 주입후 절리 암반모형에 대한 이축압축시험결과, 절리암반의 하중-변형곡선은 주입전의 비선형에서 선형적으로 변하였으며, 변형계수도 증가하는 것으로 나타났다. 절리간격과 최소주응력이 커짐에 따라 주입전 변형계수에 대한 주입후 변형계수의 비가 지수함수적으로 감소하는 경향을 보였다. 주입전후의 이축압축시험결과로부터 주입전 암반의 변형계수와 주입후 암반의 변형계수의 관계를 지수함수로 표현한 경험식으로 제시하였다. 현지암반의 주입에의한 보강효과를 3차원 유한차분법을 이용하여 해석한 결과, 주입공법이 적용될 경우 터널의 천단과 측벽에서 발생되는 변위는 현저하게 감소하는 것으로 해석되었으며, 굴착이 진행됨에 따라 발생하는 변위의 양상이 현장 계측결과와 유사한 경향을 나타내었다.

• 지질공학
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• 제29권3호
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• pp.251-264
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• 2019

본 연구에서는 설악산국립공원 천불동 계곡에 위치한 암반사면의 낙석 위험블록을 대상으로 지상 LiDAR를 이용하여 변위 모니터링을 수행하였다. 모니터링 지점은 기존에 낙석이 발생되었거나 낙석발생이 예상되는 귀면암 인근 및 오련폭포 인근 암반사면을 선정하였다. 대상 지점의 암반사면 위험블록에 대한 모니터링은 지상 LiDAR를 이용하여 약 7개월 동안 5차례 촬영을 진행하였다. 지상 LiDAR 촬영 결과 토대로 변위량을 분석한 결과 폐색영역의 보간을 통해 발생한 오차와 식생 활력도의 차이에 의한 오차가 분석결과에 크게 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 이와 같은 외부영향을 최소화하기 위해서는 실제 촬영지점을 대상으로 변위량을 탐지하여야 한다. 대상구간 암반사면 위험블록에서 지상 LiDAR 촬영 및 변위량을 분석한 결과 변위량이 매우 작게 발생하였으며, 대부분 오차범위 아래의 변위량을 보이므로 실제 변위가 발생하였다고 판단하기 어렵다. 한편, 지상 LiDAR를 이용하여 암반사면 위험블록 모니터링을 수행하기 위해서는 식생이 없는 구간을 선정하는 것이 중요하며, 식생이 존재하는 구간의 PountCloud 제거 및 Mesh Model 분석은 데이터 신뢰성 확보에 가장 중요한 항목임을 알 수 있다.