• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.506-525
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• 2006

복잡한 지층 및 지질구조 특성을 보이는 대규모 절취사면의 경우 설계 시의 조사 및 시험의 한계성 등으로 인하여 지반특성파악 및 설계정수의 산정이 어려워 시공 중 사면활동이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 경우 시공 중 절취상태에서 지반특성에 부합된 최적의 조사 및 분석 과정을 통하여 합리적인 대책방안을 강구해야 한다. 본 연구에서는 변성퇴적암류로 구성된 현존 국내 최대 규모의 대절토사면 (연장520 m, 최대절취고 약 122 m, 최대법면길이 약 212 m)을 대상으로, 활동이력분석과 시공 중 지반조사를 통하여 사면의 붕괴원인분석에 관한 시공사례연구를 실시하였다. 원설계 시 대상사면의 경사는 발파암 기준 1:0.7을 적용하여 일부 시공하였으나 절취과정에서 지질요인, 강우 등 안정성을 저해하는 제반 요인에 의하여 다수의 지반활동이 발생하였으며, 계속적인 지반활동으로 인하여 대규모 산사태가 예상되는 매우 위험한 지반상태를 나타내고 있어. 이에 총 3차의 설계변경을 통해 사면의 장기 안정성을 확보하였다. 이러한 사례연구를 통하여, 본 지반조건과 유사한 지질 및 불연속면 특성을 나타내는 암반사면에 대한 안정성 분석, 평가 및 대책방안 수립을 위한 참고 자료가 되기를 기대한다.

• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.47-55
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• 2013

대구 지하철 굴착공사 중 노출된 굴착벽의 수평변위분석을 위해 서로 인접한 3개소의 경사계 계측자료를 이용하여 굴착지반의 변위특성 및 원인을 지질공학적 관점에서 고찰하였다. 연구지역은 경상누층군 하양층군 반야월층 지반에 해당하며 안산암질화산암, 석회질셰일, 사암, 호온펠스, 규장암맥 등으로 구성된 하부의 암반층과 이를 부정합으로 피복하고 있는 상부의 토사층으로 구성된다. 경사계 계측공 중 D4 지반의 암반층은 RMR V 등급이며, 층리면과 단층면을 따라 심도 12 m 지점에서 N34W 방향으로 최대수평변위량이 101.39 mm로 분석 되었고, D5 지반의 암반층은 RMR IV 등급이며, 셰일의 층리면, 셰일과 규장암의 접촉면을 따라 심도 9 m와 14 m에서 거의 남쪽 방향으로 최대수평변위량이 53.01 mm ~ 55.17 mm로 측정 되었다. Y6 지반의 암반층은 RMR III 등급이며, 상부 토사층과 하부 암반층의 경계면인 부정합면을 따라 심도 7 m 지점에서 S52W 방향으로 12.65 mm의 최대수평변위량을 나타낸다. 굴착벽에서 측정한 암반 내 불연속면들을 평사투영하여 예상되는 변위방향과 각 경사계 계측분석 결과 얻어진 수평변위방향이 거의 일치하는 결과를 보였으며, 굴착벽의 지중수평변위는 암반 내 불연속면의 발달정도와 종류, 배향 및 암석의 종류에 좌우되며, 굴착벽에 수직방향과 수평평행방향의 벡터 합성 방향으로 많이 발생한다. 또한 토사층 내 지중수평변위의 양상이 심도에 따라 비교적 곡선이며 연속적 궤적을 보이는데 반해 암반층 내 지중수평변위의 양상은 직선적이고 불규칙적 궤적을 나타낸다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.255-274
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• 2014

본 연구는 강원도 강릉시 소재의 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 석회석 광산에서 2012년 8월 23일 오후 7시경 붕괴된 대규모 암반사면을 대상으로 한다. 붕괴 이전에 사면의 높이는 약 200 m이고 평균경사는 $45^{\circ}$로 형성되어 있다. 사면 붕괴 후 추정된 붕괴량은 $1,500,000m^3$ 정도이다. 사면 붕괴의 원인을 분석하기 위하여 시추, 물리탐사, 지표지질조사, 선구조분석, 공내영상촬영, 입체사진영상촬영, 실내시험 및 현장시험, 년도별 채광현황 및 강우량 분석등의 현장 및 지반조사를 실시하였다. 사면의 안정성을 파악하기 위하여 SMR, 평사투영법, 한계평형법, 연속체 및 불연속체 해석을 수행하였다. 이 결과들로부터 사면붕괴의 원인은 지형, 강우, 암종 및 암질, 불연속면, 석회암 공동이나 단층의 지질구조적 특성 등 여러 요인들이 복합적으로 작용하여 사면활동이 발생한 것으로 추정되지만, 석회암 공동을 고려하지 않을 경우 사면 붕괴는 발생하지 않는 것으로 분석되었다. 석회암 공동을 고려한 연속체 해석에서 사면 안전율이 0.66으로 나타났다. 따라서 대규모 사면붕괴의 근본적인 원인은 단층대를 따라 발달하고 있는 석회암 공동의 영향에 기인하는 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.483-494
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• 2007

본 연구는 대단층이 발달하는 화산암 분포지역에서 암반 절취사면을 대상으로 단열의 발달특성과 이에 따른 암반분류 수정안을 제시하고자 수행되었다. 부산-울산 고속도로 건설 현장 중 해운대-기장 사이의 일광단층에 가까운 도로 절취사면 노두에서 단열계의 특성이 조사 분석되었다. 단열간격 분포의 경우 신장단열은 대수정규 분포를 보여주고 전단단열은 음의 지수 분포를 보여준다. 단열길이 누적빈도 분포 그림에서 중앙의 직선 구간이 1지점 -1.13, 2지점 -1.01, 3지점 -1.52의 지수를 가지며 멱법칙 스케일링을 지시한다. 각 지점에서 단열의 간격 및 밀도, 단열 간 교차점의 수 등을 분석하여 판단해 볼 때 암반의 안정성 및 강도는 1지점이 가장 낮고 2지점이 가장 높다. 한편, 각 지점에서 서로 연결된 단열의 최대 클러스터로 평가할 때 유체 이동의 능률은 3지점이 가장 높고 1지점이 가장 낮다. 이는 3지점이 상대적으로 단열의 길이가 긴 것들이 많으며 이들이 서로 연결하여 형성하는 최대 클러스터가 높은 비율로 전 지역에 고루 분포하고 있기 때문으로 볼 수 있다. 한편, 현장조사 자료를 토대로 응용통계기법을 이용하여 RMR 분류의 항목별 배점을 조정한 결과에 의하면, 대단층이 발달하는 화산암에서는 기존 RMR 분류 항목별 배점에 비해 현저히 다른 수정된 RMR 배점을 설정함이 타당한 것으로 나타났다. 분석결과 무결암 강도는 18, RQD는 61, 불연속면 간격 2, 불연속면 조건 2, 그리고 지하수 17의 배점이 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.327-344
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• 2024

일반적인 터널 설계 및 해석 시 암반을 등방성으로 가정하나, 등방성 조건에서는 재료특성이 모든 방향에서 균일하므로 터널의 안정성이 높게 평가되는 경향이 있다. 그러나 실제 암반은 절리, 층리, 단층 등 불연속면이 존재하며 방향에 따라 재료의 특성이 다른 이방성 특징을 가진다. 이러한 암반의 이방성은 터널 굴착 시 발생하는 응력 분포에 큰 영향을 미쳐, 불균일한 터널 변형을 유발하고 손상 위험을 증가시키기 때문에 사전에 철저한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 암반의 이방성에 따라 굴착 과정에서 발생하는 막장면과 터널이 굴착된 후 수렴된 위치에서 발생하는 변형과 응력 변화에 초점을 두었다. 탄성계수의 비율(E₁/E₂)에 따른 이방성지수(I_E)와 경사각을 변수로 선정하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 결과적으로 이방성 지수가 증가할수록 터널에서 발생하는 변위가 증가하고 응력집중 현상이 크게 발생하였으며, 경사면이 터널과 접하는 부분에서 최대 변위가 발생하고 전단응력이 가장 크게 발생하는 것을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.279-294
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• 2024

댐은 대규모 토목 구조물로서 안전한 운영을 위해 기초지반의 누수를 차단하고 추가적인 재해를 방지하기 위하여 암반 그라우팅에 대한 체계적인 접근 및 이해가 필요하다. 국내에서는 암반 그라우팅 계획에 있어 현장 기술자의 경험과 유사 사례에 의존하는 경향이 있으며, 보다 신뢰성 있는 그라우팅 계획을 위해 (토목 or 공학적) 이론과 (현장 or 지반) 조사결과를 바탕으로 한 개선방안이 필요한 실정이다. 암반에서 시행하는 그라우팅은 대부분 수리지질 및 불연속면 인자들(RQD, Js, Lu, SPI)에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 국내 14개 현장에서 실시된 조사 자료를 토대로 수리지질학적 인자(Lu, SPI)와 불연속면 인자(RQD, Js), 그라우트 주입량(grout take) 간의 상관관계를 분석하고 암반 그라우팅 계획의 체계적인 수립 방안을 제시하였다. 연구 인자(RQD, Js, Lu, SPI) 간의 피어슨 상관계수(r)를 분석한 결과, Lu과 SPI의 상관관계(r = 0.92)가 가장 높고, RQD와 Lu(r = -0.75), RQD와 Js(r = 0.69), RQD와 SPI(r = -0.65), Js와 Lu(r = -0.47), SPI와 Js(r = -0.41) 순으로 상관관계가 감소하는 것으로 나타났다. 그라우트 주입량과 연구 인자(RQD, Js, Lu, SPI) 간 상관관계를 분석한 결과, Lu과 SPI는 값이 커질수록 주입량이 증가하는 경향을 보이나 RQD와 Js는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. SPI를 토대로 제안된 그라우팅 계획 수립의 접근 방법은 실제 수행한 차수 그라우팅 시공 자료와 비교‧분석을 통해 검증하였고, 향후 세부 연구 및 실무 수행에 있어 유용한 자료로 활용될 수 있다.

• 지질공학
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• 제34권3호
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• pp.447-457
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• 2024

연구 대상은 신생대 제3기 현무암 지층과 단층 및 파쇄대가 다수 발달하고 있는 절취 암반 비탈면으로서 법면의 주향이 다양하게 변하는 원추형 형상을 나타낸다. 비탈면 내 불연속면은 단층과 단층대 및 파쇄대, 전단절리 및 인장절리가 발달하며, 구간별로 파괴의 유형과 규모는 비탈면 및 불연속면의 배향에 따라 다양하며, 평면파괴와 쐐기파괴가 우세하다. 비탈면 현황도 자료 및 비탈면 암반분류(slope mass rating, SMR), 암석의 물성 및 역학시험, 평사투영법, 지질횡단면도 분석 및 한계평형해석 등을 검토한 결과, 3개의 대표 단면 모두 허용 안전율 미달로 대책공법이 요구되었다. 안전성, 경제성, 시공성 등을 고려한 비탈면 안정성을 위해서는 사면구배완화공법과 함께 녹생토 표면처리 공법 및 낙석방지책 설치를 대책공법의 최적 방안으로 제시하며 적용 후의 비탈면 안전율은 모두 허용안전율 이상이었다. 비탈면 현황도 및 비탈면에 대해 수직인 여러 대표 구간의 지질횡단면도 작성, 대표단면으로 지질횡단면을 이용하여 한계평형 해석 및 대책공법에 대한 제시는 비탈면 3차원 해석과 안정성 검토에 관해 주요한 방법이 될 것으로 생각된다. 원추형 비탈면과 같이 주향이 다양하게 변화하는 경우는 다수의 지질횡단면도 작성이 필요하며, 한계평형해석을 위한 대표 단면은 구간별로 지질횡단면도를 기본도면으로 설정해야 한다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.81-99
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• 2001

터널의 차수그라우팅 효과를 확인하기 위하여 영천댐 도수터널 건설공사 중에 현장 그라우팅 시험을 수행하였다. 시험은 그라우팅 시기에 따라 굴착전, 굴착후 및 콘크리트 라이닝일 설치된 이후의 압밀 그라우팅 등으로 구분하였고, 주입재료, 암종 및 지질인자, 그라우팅공의 천공방향 및 주입단계에 따른 효과를 비교하도록 계획하였다. 재료의 특성에 따른 차수효과는 포틀랜드시멘트, 마이크로시멘트, 마이크로시멘트 마이크로시멘트+규산에 비해 우레탄이 가장 뛰어났으며, 시공시기에 따라서는 라이닝후 및 굴착후에 비해 굴착전 그라우팅시 차수효과가 뛰어났다. 암종에 따라서는 화산암 및 화강암지반에 비해 퇴적암지반에서 차수효과가 낮게 나타났는데 이는 퇴적암에 발달하는 절리틈새가 적고 절리 충전물이 많아서 주입재의 침투성 저조에 기인한 것으로 사료된다. RMR값과는 직접적인 상관성이 없으나 RMR 요소 중 절리틈의 간극이 클수록 차수효과가 높게 나타났다. 천공방향은 차수효과에 영향을 미치지 않았으나 주입방법은 천공 및 주입의 단계를 세분할 수록 높은 차수 효과를 기대할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제47권2호
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• pp.121-131
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• 2014

암반으로 구성된 사면의 안정성은 암반 내에 포함되어 있는 불연속면의 방향과 강도 특성에 의해 좌우된다. 특히 암반사면의 안정성에 영향을 미치는 중요한 요인은 암반 내 불연속면의 방향과 사면 방향의 상대적 위치로 운동학적 분석에서는 이러한 사면의 방향성과 불연속면의 방향의 상대적 위치를 고려하여 사면 붕괴의 발생 여부를 판단한다. 기존의 운동학적 분석은 사면의 대표적인 방향을 먼저 결정하고 사면내에 분포하는 대표적인 불연속면의 방향성과의 비교를 통해 사면에서의 파괴 발생 여부를 평가하는 방식으로 수행되어왔다. 그러나 사면의 대표적인 방향성만을 이용하여 운동학적 분석을 수행하는 경우 사면 내에서 발생하는 사면 방향의 변화를 분석에 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 또한 불연속면 방향의 경우 불확실성에 의해 동일한 불연속면군에 속한 불연속면이라도 분산이 커지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하기 위하여 수치지형도를 이용하여 사면을 여러 개의 cell로 구분하고 각 cell에서 사면의 경사방향과 경사를 획득하였다. 그리고 각 cell의 사면 방향을 불연속면의 방향성과 비교하여 각 cell에서의 평면파괴에 대한 운동학적 분석을 수행하였다. 또한 불연속면 방향성에 개입된 불확실성을 고려하기 위하여 불연속면의 경사와 경사방향을 확률변수로 선정하고 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 확률론적 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 제안된 해석기법의 적정성을 파악하기 위하여 급경사지의 사면이 분포하고 있는 강원도 춘천시 관내 배후령길을 대상으로 분석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.227-236
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• 2003

본 연구는 국내의 대표적인 화강암 분포지역을 연구대상 지역으로 선정하여 풍화암층에 대하여 수행된 일련의 실내역학 및 원위치시험 결과로부터 풍화도에 따른 화강 풍화암의 강도 변형 특성을 규명하고 설계 단계에서 비교적 시행이 용이한 공내재하시험 결과로부터 풍화도에 따른 화강풍화암의 내부마찰각 및 점착력 등의 강도정수를 평가할 목적으로 수행되었다. 연구대상 지역의 화강 풍화암에 대한 흡수율 및 풍화내구성지수 시험결과를 분석한 결과 풍화 도를 나타내는데 비교적 신뢰성 있는 방법으로 평가되어 이를 근거로 대상 지역의 화강 풍화암을 3등급의 풍화도로 구분할 수 있는 풍화도 분류 방법을 제시하였으며, Mohr-Coulomb 파괴기준 및 공동확장이론을 이용한 해석적 방법을 토대로 공내재하시험 결과로부터 연구대상 지역 풍화암의 점착력, 내부마찰각 및 팽창각 등의 강도정수를 풍화도별로 평가하였다. 해석결과 풍화도가 증가할수록 강도정수는 지수적으로 감소하는 것으로 나타났는데 본 연구에서 규정한 풍화등급의 경계에서 감소폭이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 공내재하시험 결과로부터 추정된 강도정수를 풍화도와 관련하여 수행한 현장삼축압축시험 결과와 비교 분석하여 검증할 목적으로 연구 중에 있으며 현재까지 수행된 1종의 풍화도에 대하여 수행된 현장삼축압축시험 결과와 비교한 결과 두 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 나타나 공내재하시험 결과를 이용한 강도정수 추정법이 신뢰성이 있는 것으로 확인되었다.