• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.69-79
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• 2019

This work presents an experimental study of the hydromechanical behavior of a natural swelling soil taken from Boumagueur region east of Algeria. Several pathological cases due to the soil shrinkage / swelling phenomenon were detected in this area. In a first part, the hydric behavior on drying-wetting paths was made, using the osmotic technics and saturated salts solutions to control suction. In The second part, using a new osmotic oedometer, the coupled behavior as a function of applied stresses and suction was investigated. It was shown that soil compressibility parameters was influenced by suction variations that an increase in suction is followed by a decrease in the virgin compression slope. On the other hand, the unloading slope of the oedometric curves was not obviously affected by the imposed suction. The decrease in suction strongly influences the apparent preconsolidation pressure, ie during swelling of the samples after wetting.

• Water Engineering Research
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• 제2권2호
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• pp.123-138
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• 2001

An injection experiment was carried ut to investigate the pressure domain within which hydromechanical coupling influences considerably the hydrologic behavior of a granite rock mass. The resulting database is used for testing a numerical model dedicated to the analysis of such hydromechanical interactions. These measurements were performed in an open hole section, isolated from shallower zones by a packer set at a depth of 275 m and extending down to 840 m. They consisted in a series of flow meter injection tests, at increasing injection rates. Field results showed that conductive fractures from a dynamic and interdependent network, that individual fracture zones could not be adequately modeled as independent systems, that new fluid intakes zones appeared when pore pressure exceeded the minimum principal stress magnitude in that well, and that pore pressures much larger than this minimum stress could be further supported by the circulated fractures. These characteristics give rise to the question of the influence of the morphology of the natural fracture network in a rock mass under anisotropic stress conditions on the effects of hydromechanical couplings.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.61-68
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• 2009

본 논문은 수리학적 현장 주입시험 기간 동안 고려될 필요가 있는 수리역학적 상호작용에 따른 균열암반매질의 수리학적 거동에 대한 수치적 연구이다. 이러한 주입시험은 굴착정 내에 설치된 개구간(open hole section)을 따라 높은 압력을 가진 유량을 주입하며, 이를 통해 굴착정을 가로지르는 균열로부터 유량을 측정하는 것이다. 시간에 따라 변화되는 유량측정결과는 수리역학적 상호작용에 대한 분석 및 예측을 위해 개발된 수치모형의 현장 적용성을 평가하기 위해 사용되었다. 유량측정결과 전도성이 있는 균열들은 상호의존적인 균열망을 형성하며, 이로 인해 균열망을 구성하는 개별적인 균열요소들은 독립적인 시스템으로서 적절하게 모형화 될 수 없음을 보여주었다. 또한 간극수압이 굴착정 주위에 작용하는 최소주응력을 초과할 때 새로운 유체유입영역이 발생되며, 이러한 최소주응력보다 훨씬 큰 간극수압은 굴착정 주위의 균열들에 의해 유지될 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서 이러한 특성들이 자연 상태의 균열망의 구성형태에 따라 어떻게 영향을 미치게 되는지 이산 균열망 모형을 통해 수치적으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.45-52
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• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권3호
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• pp.245-253
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• 2001

곰소만 조간대에서 채취한 표층퇴적물에 대하여 입도분석을 수행하여 퇴적물의 조직 특성을 분석하였다. 코어 시료를 이용하여 퇴적물의 수리-역학적 특성을 실험적으로 도출하였으며, 퇴적물의 심도별 역학적 응력 및 과잉간극수압, 그리고 지반의 안정성을 수치해석적으로 분석하여 바지락 양식장 퇴적물의 거동 특성을 규명하였다. 곰소만 조간대내의 표층 퇴적물은 겨울에는 $5 \phi$의 조립 실트가 주를 이루는 단모드형을 나타내고, 여름에는 $5 \phi$의 조립 실트질 퇴적물에 $4 \phi$의 미세사질 퇴적물이 첨가된 경향을 보여준다 바지락 양식장의 퇴적환경은 평균 입도 $4\~5 \phi$범위, 모래함량 $50\%$ 미만, 니질 함량 $5\sim10\%$ 범위를 나타낸다. 퇴적양상은sandy silt이며, 분급도는 $1.0\sim2.0 \phi$를 나타내고, 왜도는 0.1-0.5의 범위에 포함되어 퇴적물의 퇴적 작용이 방해가 될만한 높은 에너지 상태가 지속되지 않는 환경이 바지락 양식에 양호한 것으로 조사되었다. 수치해석적 결과를 토대로 볼 때, 바지락 양식에 양호한 저질환경은 사질과 니질이 혼합되어 절대 투수계수가 $10^{-11}\sim10^{-12}m^2$ 범위인 경우로 사료되며, 수치해석 모델링 견과 니질 피복층의 두께가 4cm를 초과하게되면 바지락 서식에 대한 저질환경은 크게 저하되고 있는 것으로 고찰된다.

• 지질공학
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• 제11권3호
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• pp.255-267
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• 2001

지하 50m의 화강암반내 단층지역에 위치한 지하 방사성폐기물 처분장 인접지역에서의 열, 수리, 및 역학적 연성거동을 비교하고 분석하였다. 해석에는 2차원 해석코드인 UDEC을 사용하였다. 해석모델은 화강암반, 처분공내의 압축 벤토나이트로 둘러싸인 PWR 사용후 핵연료 처분용기, 및 처분동굴내에 채워진 혼합 벤토나이트를 포함한다. 수리-역학적, 열-역학적, 및 열-수리-역학적 연성거동을 비교 및 분석하였다. PWR 사용후 핵연료내의 방사성 물질로부터 나오는 시간의존 방사성 붕괴열이 처분장 및 인접지역에 미치는 영향을 분석하였다. 수리해석에는 steady state flow 알고리즘을 사용하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권2호
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• pp.283-296
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• 2020

The coupled hydro-mechanical loading conditions commonly occur in the geothermal and petroleum engineering projects, which is significantly important influence on the stability of rock masses. In this article, the influence of flaw inclination angle of fracture behaviors in rock-like materials subjected to both mechanical loads and internal hydraulic pressures is experimentally studied using the 3-D X-ray computed tomography combined with 3-D reconstruction techniques. Triaxial compression experiments under confining pressure of 8.0 MPa are first conducted for intact rock-like specimens using a rock mechanics testing system. Four pre-flawed rock-like specimens containing a single open flaw with different inclination angle under the coupled hydro-mechanical loading conditions are carried out. Then, the broken pre-flawed rock-like specimens are analyzed using a 3-D X-ray computed tomography (CT) scanning system. Subsequently, the internal damage behaviors of failed pre-flawed rock-like specimens are evaluated by the 3-D reconstruction techniques, according to the horizontal and vertical cross-sectional CT images. The present experimental does not only focus on the mechanical responses, but also pays attentions to the internal fracture characteristics of rock-like materials under the coupled hydro-mechanical loading conditions. The conclusion remarks are significant for predicting the rock instability in geothermal and unconventional petroleum engineering.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.175-181
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• 2017

본 논문에서는 보강토옹벽에 주로 사용되는 화강풍화토 내부에 열선 및 지오그리드를 설치하여 온도변화에 따른 화강풍화토와 지오그리드 사이의 전단력의 변화를 분석하였다. 실제 보강제로 보강되어있는 화강풍화토 내부에 열선에 의한 온도상승이 지반과 보강재 사이의 전단력에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 대형직접전단시험장치를 이용하여 전단시험을 진행하였으며 몰드내부에는 가열된 물로 열을 공급할 수 있는 실리콘재질의 열선이 설치되어 지반의 온도를 상승시키며 온도에 따른 전단 특성을 분석하였다. 또한 축방향 하중을 다르게 하여 온도상승에 의한 지반의 내부마찰각의 변화를 검토하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권1호
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• pp.41-48
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• 2021

In cold regions, the integrity of the infrastructures built on weak soils can be extensively damaged by weathering actions due to the cyclic freezing and thawing. This damage can be mitigated by exploiting soil stabilization techniques. Generally, ordinary Portland cement (OPC) is the most commonly used binding material for investigating the chemo-hydromechanical behavior. However, due to the environmental issue of OPC producing a significant amount of carbon dioxide emission, calcium sulfoaluminate (CSA) cement can be used as one of the eco-sustainable alternatives. Although recently several studies have examined the strength development of CSA treated sand, no research has been concerned about CSA cement-stabilized sand affected by cyclic freeze and thaw. This study aims to conduct a comprehensive laboratory work to assess the effect of the cyclic freeze-thaw action on strength and durability of CSA cement-treated sand. For this purpose, unconfined compressive strength (UCS) and ultrasonic pulse velocity (UPV) tests were performed on the stabilized soil specimens cured for 7 and 14 days which are subjected to 0, 1, 3, 5, and 7 freeze-thaw cycles. The test results show that the strength and durability index of the samples decrease with the increase of the freeze-thaw cycles. The loss of the strength and durability considerably decreases for all soil samples subjected to the freeze-thaw cycles. Overall, the use of CSA as a stabilizer for sandy soils would be an eco-friendly option to achieve sufficient strength and durability against the freeze-thaw action in cold regions.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.468-479
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• 2019

최근 대두되고 있는 지하공간 활용의 필요성 증대에 따라 지하공간의 안정적인 활용을 위해서는 수리-역학적 복합거동에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 향후 국내 다양한 현장 및 지중 조건을 고려한 연구를 수행하는데 도구가 될 수 있는 수치해석을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 위해 지중의 유체역학과 열역학, 역학을 해석하는 과학 소프트웨어 중 하나인 OpenGeoSys와 지반의 여러 역학적 문제들을 해석하는데 전문성을 지닌 FLAC3D를 연계하기로 하였다. 연동해석 기법에 대한 조사를 통해 OpenGeoSys를 주(master)로, FLAC3D를 종속(slave)으로 하여 연계 해석하는 파일 기반의 순차적 연계 방식으로 알고리즘을 개발하였다. 또한, 개발된 시뮬레이터의 검증을 위해 포화된 상태에서의 단상 유체 거동과 관련한 Terzaghi의 압밀 문제를 벤치마크 모델로 선정하여 비교 검증을 수행하였으며, 해석적 해와 수치해석의 결과가 잘 일치하는 것을 확인하였다.