• Nuclear Engineering and Technology
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• 제33권6호
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• pp.605-618
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• 2001

For the mechanical stability assessment of a deep underground high-level waste repository. computer simulations using FLAC3D were carried out and important parameters including stress ratio, depth, tunnel size, joint spacing, and joint properties were chosen from sensitivity analysis. The main effect as well as the interaction effect between the important parameters could be investigated effectively using fractional factorial design . In order to analyze the stability of the disposal tunnel and deposition hole in a discontinuous rock mass, different modelings were performed under different conditions using 3DEC and the influence of joint distribution and properties, rock properties and stress ratio could be determined. From the three dimensional modelings, it was concluded that the conceptual repository design was mechanically stable even in a discontinuous rock mass.

• 터널과지하공간
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• 제21권1호
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• pp.50-65
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• 2011

이 연구에서는 퇴적암, 화성암, 변성암군의 10개 암종-1,417개의 시험자료를 이용하여 탄성파속도와 각종 역학적 parameter간의 상관성해석을 시행하였다. 해석 과정에서 나타나는 암종과 역학 parameter간의 거동특성이 상의함을 구명하였으며, 거동이 동일한 암종들을 모집단으로 상관성 해석을 하였다. 각종 시험자료는 표본의 규모 검정과 Chi-Square검정을 거친 후 해석에 임하였다. 도출된 추정식들은 95% 신뢰도가 확보됨을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.501-518
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• 2019

심부 지하환경 조건에서 측정된 암석물성의 사용은 고준위폐기물처분장의 장기 안전성 평가 측면에서 해석의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 지하처분연구시설(Korea atomic energy research institute Underground Research Tunnel, KURT)의 화강암(한국원자력연구원, 대전)을 대상으로 고준위폐기물 처분장에서 예상되는 복합환경 조건을 구현한 후 암석의 역학적 물성 변화를 측정하였다. 실험은 심지층 처분환경이 모사되도록 열-수리-역학적 복합 환경(Thermo-Hydro-Mechanical, THM)이 조절될 수 있는 실험장치를 제작하였다. 다양한 복합 실험조건(M, HM, TM, THM)을 구현하여 일축압축강도와 간접인장강도, 탄성계수, 포와송비 등의 암석물성을 측정한 후 그 결과를 분석하였다. 실험결과, 처분장 근계암반 예상 온도범위 내에서는 KURT 화강암의 역학적 물성이 온도의 영향 보다 포화유무에 따른 변화가 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 동일한 온도 조건에서 포화 유무에 따른 일축압축시험 결과는 최대 약 20%의 상대적인 차이를 보였으며, 간접인장시험 결과는 최대 13%의 차이가 발생하였다. 따라서 처분장의 장기거동에 따른 성능평가 및 안전성 예측을 위해서는 기존의 상온 실내시험을 통해 도출된 암석물성을 사용하기보다 심부 지하환경을 반영한 암석의 복합물성을 활용하는 것이 해석의 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권4호
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• pp.499-511
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• 2015

The creep property of salt rock significantly influences the long-term stability of the salt rock underground storage. Triaxial creep tests were performed to investigate the creep behavior of salt rock. The test results indicate that the creep of salt rock has a nonlinear characteristic, which is related to stress level and creep time. The higher the stress level, the longer the creep time, the more obvious the nonlinear characteristic will be. The elastic modulus of salt rock decreases with the prolonged creep time, which shows that the creep damage is produced for the gradual expansion of internal cracks, defects, etc., causing degradation of mechanical properties; meanwhile, the creep rate of salt rock also decreases with the prolonged creep time in the primary creep stage, which indicates that the mechanical properties of salt rock are hardened and strengthened. That is to say, damage and hardening exist simultaneously during the creep of salt rock. Both the damage effect and the hardening effect are considered, an improved Maxwell creep model is proposed by connecting an elastic body softened over time with a viscosity body hardened over time in series, and the creep equation of which is deduced. Creep test data of salt rock are used to evaluate the reasonability and applicability of the improved Maxwell model. The fitting curves are in excellent agreement with the creep test data, and compared with the classical Burgers model, the improved Maxwell model is able to precisely predict the long-term creep deformation of salt rock, illustrating our model can perfectly describe the creep property of salt rock.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.241-251
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• 2010

극지는 학문적인 가치뿐만 아니라 무한한 자원의 공급처로서 각광받고 있는 추세이다. 극지와 극지 암석의 암석역학적 특성을 이해하기 위하여 남극대륙의 암석을 포함하여 극지 환경 조건에서 진행된 암석의 물성 변화에 관한 연구를 살펴보았다. 남극대륙은 바람이 매우 강하고 지구상에서 가장 기온이 낮으며 건조한 지역이다. 남극 현지 암석의 심도별 온도분포를 조사한 연구에서는 지표면과 가까운 얕은 심도에서는 동결-융해 과정이 반복되는 한편, 특정 깊이 이하에서는 항상 $0^{\circ}C$ 미만의 온도 분포를 나타내는 것으로 보고 하였다. 현지 암석의 온도분포와 대기 온도를 비교해 보았을 경우 상당한 차이를 나타내었다. 남극 사면의 기후에 의한 풍화정도를 알아보기 위하여 슈미트 반발경도와 taffoni의 분포를 조사한 연구가 있다. 그리고 실내 실험을 통해 암석 시료를 동결-융해 과정을 반복하여 풍화시킨 후 쇼어경도, 일축압축강도 등을 측정한 결과 동결-융해 횟수가 증가할수록 암석의 강도가 저하됨을 보고한 사례가 있다. 향후 극지암석에 대한 보다 상세한 암석역학적 물성 시험과 풍화에 관한 실내시험결과를 현장 암석의 물성변화에 적용시키는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권4호
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• pp.535-547
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• 2022

Failure patterns of rock specimens represent valuable information about the mechanical properties and crack evolution mechanism of rock. Several kinds of research have been conducted regarding the failure mechanism of brittle material, however; the influence of brittleness on the failure mechanism of rock specimens has not been precisely considered. In the present study, experimental and numerical examinations have been made to evaluate the physical and mechanical phenomena associated with rock failure mechanisms through the uniaxial compression test. In the experimental part, Unconfined Compressive Strength (UCS) tests equipped with Acoustic Emission (AE) have been conducted on rock samples with three different brittleness. Then, the numerical models have been calibrated based on experimental test results for further investigation and comparing the micro-cracking process in experimental and numerical models. It can be perceived that the failure mode of specimens with high brittleness is tensile axial splitting, based on the experimental evidence of rock specimens with different brittleness. Also, the crack growth mechanism of the rock specimens with various brittleness using discrete element modeling in the numerical part suggested that the specimens with more brittleness contain more tensile fracture during the loading sequences.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권2호
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• pp.33-43
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• 2004

풍화암은 일반적으로 6단계로 분류된다. 본 연구에서는 풍화도에 따라 등급 I에서 등급 V의 암석 블록을 장수지역에서 채취하였다. 등급 VI는 본 연구대상에서 제외되었다. 풍화도의 증가에 따른 화학적 풍화지수의 변화량은 물리적, 역학적 물성변화에 비하여 매우 미소한 변화를 보였으며, 풍화도의 증가는 강도, 경도, 탄성파속도, 내구성과 같은 물리적 역학적 물성에 의하여 잘 지시되었다. 특히 흡수율과 공극률은 매우 좋은 지수이다. 풍화의 진행에 따라, 암석에 포함되어 있는 크랙의 양은 암석의 변형에 영향을 끼친다. 그러므로 풍화암의 응력변형률 곡선은 신선한 암과 상당한 차이를 보였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.206-213
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• 2003

Laboratory testing of representative rock specimens is of fundamental necessity for the successful design and/or assessment of facilities associated with many kinds of underground exploitation, including the geological disposal of radioactive nuclear waste. As a fundamental and systematic study, a series of measurements of the physical, mechanical and hydraulic properties of Inada granite and Shirahama sandstone, two rock types that are widely available in Japan, have been performed. This paper presents the results of a study of the effective porosity, density, compressive and shear wave velocity, unconfined compressive strength and permeability of the two rocks. The anisotropy and the effects of confining pressure on the permeability of the rocks, as well as the relationships among the physical, mechanical and hydraulic properties, are also investigated and discussed.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2007년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.130-139
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• 2007

We have carried out numerical compression experiments to estimate the mechanical properties (Mohr-Coulomb and elastic) of corestone-bearing saprolites in Beolgyo area. The studied saprolite, consisting of mechanically much stronger corestone and weaker matrix, is a weathering product of the Precambrian granitic gneiss in the Youngnam massif. Since the saprolite consists of larger corestones with diameter up to 2m, it is impossible to directly measure the mechanical properties by physical experiments. We have measured the mechanical properties of corestone and matrix from naturally occurring saprolite and have used them as a reference for our numerical model. Then, we mixed each material and carried out biaxial compression tests while varying the volume percentage of corestones from 0 to 57%. We found that both cohesion and internal friction angle increase with the volume percentage of corestones while elastic modulus remains constant. We found the results from numerical experiments are in contradiction to what is known from physical experiments using artificial saprolites. This may be due to a possibility that the sharp and discrete nature of interface between corestone and matrix in physical experiments differs from the gradual interfacial nature in numerical modelling and natural saprolites.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.165-172
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• 2000

이방성 암반의 역학적 거동은 해당 암반의 이방성 각도에 따라 다양한 거동을 하게 되므로 터널이나 지하구조물들이 이방성 암반 내에 위치하는 경우, 이러한 특성을 고려한 설계 및 시공이 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 먼저, 실내시험을 통하여 편마구조에 대한 역학적 특성을 규명하고 실내시험으로부터 구한 강도특성들을 이용하여 시험편 모델에 대한 유한차분해석을 수행하였으며, 시험편의 파괴메커니즘에 대한 수치해석적 분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 요약하면, 1)비교적 경암에 속하는 화강편마암임에도 불구하고, 퇴적층리나 불연속면을 가진 이방성 모델의 시험결과와 동일하게 편마구조의 각도변화에 따라 파괴강도의 경향을 뚜렷하게 구분할 수 있었으며, 전단강도시험을 제외하고 일반적으로 $\beta$:60$^{\circ}$에서 가장 적은 강도치를 나타내었다. 2) 횡등방성 모델을 이용하여 시험편에 대한 유한차분해석을 수행한 결과, 편마구조의 각도에 따라 응력분포 및 변형특성이 변화함을 알 수 있었다.