• 터널과지하공간
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• 제5권1호
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• pp.1-10
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• 1995

The behavior of a jointed rock mass depends mainly on the geometrical and mechanical properties of joints. The failure mode of a rock mass and kinematics of rock blocks are governed by the orientation, spacing, and persistence of joints. The mechanical properties such as dilation angle, shear strength, maximum closure, strength of asperities and friction coeffiient play important roles on the stability and deformation of the rock mass. The normal and shear behaviour of a joint are coupled due to dilation, and the joint deformation depends also on the boundary conditions such as stiffness conditons. In this paper, the joint constitutive law including the dilatant behaviour of a joint is numerically modelled using the edge-to-edge contact logic in distinct element method. Also, presented is the method to quantify the input parameters used in the joint law. The results from uniaxial compression and direct shear tests using the numeical model of the single joint were compared to the analytic results from them. The boundary effect on the behaviour of a joint is verified by comparing the results of direct shear test under constant stress boundary condition with those under constant stiffness boundary condition. The numerical model developed is applied to a complex jointed rock mass to examine its performance and to evaluate the effect of joint dilation on tunnel stability.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.226-235
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• 2009

터널내 자연환기력은 터널의 정상운영시 뿐만 아니라 터널내 화재와 같은 비상시에 기류 유동상의 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 자연환기력의 영향은 터널 환기 및 방재시스템 설계시에 반드시 고려하여야한다. 자연환기력의 결정에 영향을 미치는 변수에는 지형, 기상, 터널의 물리적 특성에 관련된 다양 변수들이 포함된다. 그러나 이들 변수간의 정량적인 관계의 이해가 복잡하여 현재 어떤 나라에서도 국가기준에 자연환기력의 예측방법을 제시하고 있지 않다. 본 논문에서는 국내 고속도로터널을 대상으로 자연환기력의 정량화 연구를 수행하였다. 정량화를 위하여 첫째, 양 갱구의 기압차 측정방법, 둘째, 피스톤효과에 의한 영향을 제거하는 방법, 셋째, 기압장벽고 방법을 적용하였다.

• 산업기술연구
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• 제24권A호
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• pp.227-238
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• 2004

This paper is results of experimental and nunerical works on the behavior of the cut-and-cover tunnel. Centrifuge model tests were performed to simulate the behavior of the cut-and-cover tunnels having cross sections of national road and subway tunnels. Model experiments were carried out with changing the cut slope and the slope of filling ground surface. Displacements of tunnel lining resulted from artificially accelerated gravitational force up to 40g of covered material used in model tests, were measured during centrifuge model tests. In model tests, Jumunjin Standard Sand with the relative density of 80 % and the zinc plates were used for the covered material and the flexible tunnel lining, respectively. Basic soil property tests were performed to obtain it's the property of Jumumjin Standard Sand. Shear strength parameters of Jumunjin Standard Sand were obtained by performing the triaxial compression tests. Direct shear tests were also carried out to find the mechanical properties of the interface between the lining and the covered material. Numerical analysis with the commercially available program of FLAC were performed to compare with results of centrifuge model experiment In numerical modelling. Mohr-Coulomb elasto-plastic constitutive model was used to simulaye the behavoor of Jumunjin Standard Sand and the interface element between the lining and the covered material was implemented to simulate the interaction between them. Compared results between model tests and numerical estimation with respect to displacement of the lining showed in good agreements.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.167-177
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• 2009

본 연구에서는 터널 붕괴붕락의 유형 중 국부 암괴하중에 의한 숏크리트 라이닝의 파괴특성을 유한요소 해석을 통해 고찰하였다. 우선, 기존 터널 라이닝 파괴특성을 보다 체계적으로 파악하기 위하여 암반과 숏크리트체 강성비와 부착강도의 특성에 변화를 주어 총 9가지의 조건을 설정하였다. 각 조건에 대한 블록낙하실험(falling block test)환경에서 수치해석을 수행하여 파괴양상을 고찰해 보고 기존의 이론적 파괴 메카니즘과 비교/평가하여 보았다. 결과적으로, 기존 문헌에서 언급된 4가지 파괴모드(점착파괴(adhesive failure), 직접전단파괴(direct shear failure), 휨인장파괴(flexural failure) 및 휨전단파괴(punching shear failure))가 모두 구현되긴 하였으나, 점착파괴는 항상 타 파괴유형과 동반되어 나타나며, 별도의 파괴유형으로 분류하는 것은 부적절하다고 판단되었다. 또한 기존 관련 연구에서는 터널공학의 주요개념인 아칭효과에 대해 고려치 않고 단순보 개념하에서 라이닝의 파괴특성을 고찰하였으며, 굴착에 의해 부가되는 라이닝의 초기 축력을 고려치 않고 있다. 이에 대해 터널특성에 부합된 경계조건들을 고려하여 신규 라이닝 파괴모드를 재 고찰하였으며, 곡률이 있는 터널 라이닝조건에서는 크게 두 가지 파괴유형으로 분류할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.288-288
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• 2011

최근 Charge Trap Flash (CTF) Non-Volatile Memory (NVM) 소자가 30 nm node 이하로 보고 되면서, 고집적화 플래시 메모리 소자로 각광 받고 있다. 기존의 CTF NVM 소자의 tunnel layer로 쓰이는 SiO2는 성장의 용이성과 Si 기판과의 계면특성, 낮은 누설전류와 같은 장점을 지니고 있다. 하지만 단일층의 SiO2를 tunnel layer로 사용하는 기존의 Non-Valatile Memory (NVM)는 두께가 5 nm 이하에서 direct tunneling과 Stress Induced Leakage Current (SILC) 등의 효과로 인해 게이트 누설 전류가 증가하여 메모리 보존특성의 감소와 같은 신뢰성 저하에 문제점을 지니고 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 최근 CTF NVM 소자의 Tunnel Barrier Engineered (TBE) 기술이 많이 접목되고 있는 상황이다. TBE 기술은 SiO2 단일층 대신에 서로 다른 유전율을 가지는 절연막을 적층시킴으로서 전계에 대한 민감도를 높여 메모리 소자의 쓰기/지우기 동작 특성과 보존특성을 동시에 개선하는 방법이다. 또한 터널링 절연막으로 유전률이 큰 High-K 물질을 이용하면 물리적인 두께를 증가시킴으로서 누설 전류를 줄이고, 단위 면적당 gate capacitance값을 늘릴 수 있어 메모리 소자의 동작 특성을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 CTF NVM 소자의 trap layer로 쓰이는 HfO2의 두께를 5 nm, blocking layer의 역할을 하는 Al2O3의 두께를 12 nm로 하고, tunnel layer로 Si3N4막 위에 유전율과 Energy BandGap이 유사한 HfAlO와 ZrO2를 적층하여 Program/Erase Speed, Retention, Endurance를 측정을 통해 메모리 소자로서의 특성을 비교 분석하였다.

• Wind and Structures
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• 제14권4호
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• pp.301-319
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• 2011

The full-scale measurements are compared with the wind tunnel test results for the long-span roof latticed spatial structure of Shenzhen Citizen Center. A direct comparison of model testing results to full-scale measurements is always desirable, not only in validating the experimental data and methods but also in providing better understanding of the physics such as Reynolds numbers and scale effects. Since the quantity and location of full-scale measurements points are different from those of the wind tunnel tests taps, the weighted proper orthogonal decomposition technique is applied to the wind pressure data obtained from the wind tunnel tests to generate a time history of wind load vector, then loads acted on all the internal nodes are obtained by interpolation technique. The nodal mean wind pressure coefficients, root-mean-square of wind pressure coefficients and wind pressure power spectrum are also calculated. The time and frequency domain characteristics of full-scale measurements wind load are analyzed based on filtered data-acquisitions. In the analysis, special attention is paid to the distributions of the mean wind pressure coefficients of center part of Shenzhen Citizen Center long-span roof spatial latticed structure. Furthermore, a brief discussion about difference between the wind pressure power spectrum from the wind tunnel experiments and that from the full-scale in-site measurements is compared. The result is important fundament of wind-induced dynamic response of long-span spatial latticed structures.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.607-619
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• 2023

This study, it was tried to evaluate the asphalt behavior under tensile loading conditions through indirect Brazilian and direct tensile tests, experimentally and numerically. This paper is important from two points of view. The first one, a new test method was developed for the determination of the direct tensile strength of asphalt and its difference was obtained from the indirect test method. The second one, the effects of particle size and loading rate have been cleared on the tensile fracture mechanism. The experimental direct tensile strength of the asphalt specimens was measured in the laboratory using the compression-to-tensile load converting (CTLC) device. Some special types of asphalt specimens were prepared in the form of slabs with a central hole. The CTLC device is then equipped with this specimen and placed in the universal testing machine. Then, the direct tensile strength of asphalt specimens with different sizes of ingredients can be measured at different loading rates in the laboratory. The particle flow code (PFC) was used to numerically simulate the direct tensile strength test of asphalt samples. This numerical modeling technique is based on the versatile discrete element method (DEM). Three different particle diameters were chosen and were tested under three different loading rates. The results show that when the loading rate was 0.016 mm/sec, two tensile cracks were initiated from the left and right of the hole and propagated perpendicular to the loading axis till coalescence to the model boundary. When the loading rate was 0.032 mm/sec, two tensile cracks were initiated from the left and right of the hole and propagated perpendicular to the loading axis. The branching occurs in these cracks. This shows that the crack propagation is under quasi-static conditions. When the loading rate was 0.064 mm/sec, mixed tensile and shear cracks were initiated below the loading walls and branching occurred in these cracks. This shows that the crack propagation is under dynamic conditions. The loading rate increases and the tensile strength increases. Because all defects mobilized under a low loading rate and this led to decreasing the tensile strength. The experimental results for the direct tensile strengths of asphalt specimens of different ingredients were in good accordance with their corresponding results approximated by DEM software.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.211-224
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• 2018

터널의 지보패턴 설계는 터널의 안정성에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 터널에 작용하는 다양한 하중들을 적절히 고려하여야 한다. 국내에서는 프로젝트에 따라 암반분류법을 기반으로 표준 지보패턴을 정의하고 있으며, 시공 시 터널거동을 고려하여 적절히 수정되어야 한다고 기술되어 있다. 본 연구에서는 내공변위제어법, 토압, 록볼트의 축력 및 숏크리트의 모멘트 등을 종합적으로 고려하여 지보패턴을 최적화할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 차분진화알고리즘(DEA)을 적용하여 터널 심도에 따라 록볼트의 길이 및 간격, 숏크리트의 두께를 최적화하였으며, 도출된 결과를 철도터널의 표준지보패턴(3등급)과 비교하였다. 천층지반에서 록볼트의 길이는 표준지보패턴보다는 짧아질 수 있으며, 간격은 넓어질 수 있다. 터널의 심도가 깊어질수록 숏크리트의 두께는 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 숏크리트의 두께는 심도가 깊어질수록 표준지보패턴보다는 두꺼워져야 터널의 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.247-260
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• 2012

TBM 터널 세그먼트의 철근량을 감소시키기 위한 연구로서, 강섬유 보강콘크리트의 사용이 시도되고 있다. 이와 같은 터널 세그먼트에는 철근의 감소로 인해 필요한 인장성능의 확보를 위하여 숏크리트에 사용되는 강섬유에 비해 매우 높은 형상비의 강섬유를 활용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 강섬유의 형상비가 80인 강섬유 콘크리트의 인장특성을 휨시험과 Double Punch Test를 통해 평가하였다. 휨시험결과, 사용된 강섬유의 충분한 부착강도로 인해 30%~150%의 강도 증진을 나타냈으며, 오영훈(2008)의 예측식을 통한 휨인장강도예측이 가능한 것으로 판단된다. 이 실험을 근거로 설계에 필요한 직접인장강도를 ACI와 RILEM의 식에 의해 평가한 결과, 적용기준에 따라 큰 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한, DPT 실험을 통해 RILEM에서 권고하고 있는 직접인장강도의 정밀도 있는 예측이 가능한 것으로 판단된다.

• Wind and Structures
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• 제23권4호
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• pp.275-300
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• 2016

Synchronous multi-pressure measurements were carried out with relatively long time duration for a double-layer reticulated shell roof model in the atmospheric boundary layer wind tunnel. Since the long roof is open at two ends for the storage of coal piles, three different testing cases were considered as the empty roof without coal piles (Case A), half coal piles inside (Case B) and full coal piles inside (Case C). Based on the wind tunnel test results, non-Gaussian time-dependent statistics of net wind pressure on the shell roof were quantified in terms of skewness and kurtosis. It was found that the direct statistical estimation of high-order moments and peak factors is quite sensitive to the duration of wind pressure time-history data. The maximum value of COVs (Coefficients of variations) of high-order moments is up to 1.05 for several measured pressure processes. The Mixture distribution models are proposed for better modeling the distribution of a parent pressure process. With the aid of mixture parent distribution models, the existing translated-peak-process (TPP) method has been revised and improved in the estimation of non-Gaussian peak factors. Finally, non-Gaussian peak factors of wind pressure, particularly for those observed hardening pressure process, were calculated by employing various state-of-the-art methods and compared to the direct statistical analysis of the measured long-duration wind pressure data. The estimated non-Gaussian peak factors for a hardening pressure process at the leading edge of the roof were varying from 3.6229, 3.3693 to 3.3416 corresponding to three different cases of A, B and C.