• Geomechanics and Engineering
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• 제31권4호
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• pp.395-407
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• 2022

In this paper, cracks with different angles are prefabricated in rock specimens to study the fracture characteristics of rock based on CT images. The rock specimens are prepared for compression tests according to the standard recommended by ISRM (International Society for Rock Mechanics). The effects of different angles on rock mechanical properties and crack propagation fracture modes are analyzed. Then, based on the cohesive element method and CT images, the relationship between porosity and Young's modulus as well as the fracture property is explored by the numerical modelling. In the modelling, the distribution of Young's modulus is determined by the CT image through the field variable method. The results show that prefabricated cracks reduce the mechanical properties of rock. The closer the angles of the prefabricated crack is, the greater the Young's modulus of the rock sample is. The failure process of each specimen with prefabricated cracks is formed by the initiation and propagation of crack, and the angle of the prefabricated crack will affect the type of extended crack. As part of the numerical model proposed in this paper, the microstructure of rocks is reflected by CT images. The numerical results verify the effectiveness of the cohesive element method in the study of crack propagation for rock. The rock model in this paper can be used to predict engineering disasters such as collapse and landslide caused by rock fracture, which means that the methodology adopted in this paper is comprehensive and important to solve rock engineering problems.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.303-314
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• 2009

암석 절리면의 거칠기의 발현에 따른 돌출부의 손상 특성을 연구하기 위해 전단시험 한 절리면 시편에 대한 이미지 분석을 수행하였다. 동일한 절리면에 대한 반복적인 시험에는 복제 시편을 사용한 모델시험이 가장 적합하였으므로 암석절리면으로부터 각기 다른 4종류의 3차원 거칠기를 복제하고, 고강도 석고를 사용한 시편을 제작하였다. 연직응력 수준을 변화시키며 총 20여회의 전단시험을 실시하였으며, 전단된 시편의 디지털 사진의 이미지 분석을 통하여 손상된 거칠기의 국지적 양상과 규모를 분석하였다. 분석 결과 거칠기의 손상 특성은 연직응력의 수준에 크게 의존하며, 돌출부의 파괴와 마모로 규정할 수 있는 것으로 나타났다. 돌출부 손상은 첨두 전단변위에서 가장 많이 발생하며, 변위가 증가하면 작은 돌출부들이 새롭게 손상되어 평균적인 돌출부의 손상 규모는 일정한 것으로 나타났다. 고강도 석고를 사용한 전단시험 결과에 자연 암석절리의 돌출부를 구성하는 광물입자의 물리적 특성이 완전하게 반영될 수는 없다. 그러나 첨두 전단변위와 돌출부 손상과의 상관관계에 대한 정량적 연구 결과는 돌출부 손상 특성의 파악이 암석 절리면 역학적 특성과 전단모델의 연구에 매우 중요한 수단이 될 수 있음을 보여준다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권4호
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• pp.1-9
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• 2019

본 연구에서는 지하채광 발파에 따른 암반광주에서의 변위 및 진동을 측정하는 방법을 통해 디지털 이미지 영상상관 기법(DIC)이라는 기술의 적용성을 시험하였다. 디지털 이미지 영상상관 기법은 고속 사진촬영 기술과 접목하면 구조물 또는 대상물의 전면변화 속성을 2차원 또는 3차원 좌표로 변환할 수 있는 우수한 광학영상 처리능력을 제공한다. 이렇게 측정된 좌표들은 구조물이나 대상물의 변위, 변형률, 속도 등을 계산하는 데 사용된다. 이 기술은 과학 및 공학 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 밖의 많은 분야로도 적용성을 확장해 나가고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 DIC 시스템과 기존의 진동계측기를 사용하여 발파로 발생된 변위와 진동을 측정함으로써 그 성능을 서로 비교하였다. 현장시험 결과, 두 방법은 비슷한 결과를 보였다. 이로부터 DIC 시스템을 이용한 발파 진동 및 변위 측정에 대한 적용성을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권3호
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• pp.201-215
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• 2019

A new approach of analyzing the displacements and stress of the surrounding rock for shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface is investigated in this study. In the proposed approach, by using a virtual image technique, the shear stress of the vertical ground surface is revised to be zero, and elastic solutions of the surrounding rock are obtained before stress revision. To revise the vertical normal stress and shear stress of horizontal ground surface generated by the combined action of the actual and image sinks, the harmonic functions and corresponding stress function solutions were adopted. Based on the Boussinesq's solutions and integral method, the horizontal normal stress of the vertical ground surface is revised to be zero. Based on the linear superposition principle, the final solution of the displacements and stress were proposed by superimposing the solutions obtained by the virtual image technique and the stress revision on the horizontal and vertical ground surfaces. Furthermore, the ground settlements and lateral displacements of the horizontal and vertical ground surfaces are derived by the proposed approach. The proposed approach was well verified by comparing with the numerical method. The discussion based on the proposed approach in the manuscript shows that smaller horizontal ground settlements will be induced by lower tunnel buried depths and smaller limb distances. The proposed approach for the displacement and stress of the surrounding rocks can provide some practical information about the surrounding rock stability analysis of shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.353-362
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• 2014

다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제4권3호
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• pp.274-286
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• 1994

Direct shear tests were on ducted in a laboratory setting in order to investigate the shear strength and deformation behavior of rock joints. Also, the characteristics of acoustic emissions (AE) during shearing of rock joints were studied. The artificial rock joints were created by splitting the intact blocks of Hwangdeung granites and Iksan marbles. Joint roughness profiles were measured by a profile gage and then digitized by Image analyzer. Roughness profile indices(Rp) of the joints were calculated with these digitized data. Peak shear strength, residual shear strength, shear stiffness and maximum acoustic emission(AE) rate were investigated with joint roughness. The peak shear strenght, the residual shear strength and the shear stiffness were increased as roughness popfile index or normal stress increased in the shear tests of granites. In the tests of marble samples, the shear deformation characteristics were not directly affected by joint roughness. As the result of two directional shear tests, the shear characteristics were varied with shear direction. AE count rates were measured during the shear deformation and the AE signals in several stages of the deformation were analyzed in a frequency domain. The AE rate peaks coincided with the stress drops during the shear deformation of joint. The dominant frequencies of the AE signals were in the vicinity of 100 kHz fo rgranite sample and 900 kHz for marble samples. The distribution of amplitude was dispersed with increasing normal stress.

• 터널과지하공간
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• 제20권3호
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• pp.207-216
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• 2010

국내에서 현재까지 개발되어 적용된 낙석감지 시스템은 주로 낙석방지망에 와이어나 광섬유, 또는 경사계를 설치하여 와이어의 장력을 측정하거나 낙석 발생에 의해 와이어 단락이나 낙석방지망의 변형 또는 기울어지는 것을 감지하여 낙석을 확인하는 시스템들이다. 이러한 방법들은 낙석방지망이 먼저 설치되어 있어야 하며 낙석이 발생하면 일반적으로 관련 센서와 와이어 등에 대하여 재정비를 해야 다시 원래의 기능을 수행할 수 있게 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 장력이나 변위 측정방식이 아니라 광센서와 카메라가 설치된 구역에서 낙석 통과 여부를 비접촉 방식으로 실시간 감지가 가능하도록 하는 방법을 제시하고 이를 구현하였다. 개발된 시스템을 실내실험 및 현장 적용을 한 결과 낙석 관련 정보를 효과적으로 수집하고 분석할 수 있었다. 또한 낙석 감지 전후 획득한 2장의 사진에 대하여 lighten 또는 difference 연산을 적용할 경우 낙석의 크기와 이동 방향에 대한 개략적 평가가 가능하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.449-456
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• 2000

Remediation grouting has been widely used for the rehabilitation of various civil works like hydraulic and traffic structures. Recently there were some cases of remediation grouting for repairing old dams in korea. So this study will describe the case of remediation grouting of the concrete dam base located east-northern part of Seoul. We use Lugeon Test and Borehole Image Processing System(BIPS) for estimating the effectiveness of remediation grouting of this project. As the results of this study, we could find the lots of joints between the old concrete body and the weathered rock base. So the about 30% quantity of total cement grouts was injected at the boundary surface between concrete and rock base. And Lugeon Test and BIPS could be compared relatively because BIPS results could be presented quantitatively as well as qualitative analysis. Finally, we could find microfine cement was very effectively injected to the fine fissured concrete body compared with ordinary portland cement, but there was little injectability differences beteween microfine cement and ordinary portland cement at the large cracks or cavities were developed rock base.

• 지질공학
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• 제12권2호
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• pp.127-135
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• 2002

시추공영상자료와 시추조사에서의 RQD자료 및 완전파형음파검층에 의해 측정된 탄성파속도를 이용하여 각 암상에서의 탄성파속도와 RQD와의 상관관계를 검토하였다. 탄성파속도와 절리틈과의 상관관계는 유성일대의 화강암과 팔당일대의 호상 편마암에서 높은 상관성을 보인 반면, 사북일대 퇴적암에서 상관성이 없는 것으로 나타났다. 사북지역의 퇴적암에서는 상관성이 없고, 특히 누적 절리틈이 0∼20mm구간에서 탄성파속도 분포의 분산이 크게 나타나며, 이는 탄질 세일의 파쇄구간이 넓게 분포하여 절리틈 크기의 측정에 무리가 있었을 것으로 추측된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제8권2호
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• pp.105-123
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• 1992

A study was made on the feature extraction for non-metallic one deposits and their related geology using the Remote Sensing and Airborne Radiometric data. The area chosen is around the Haenam area, where dickite and Quarzite mines are distributed in. The geology of the area consists mainly of Cretaceous volcanics and PreCambrian metamorphic. The methods applied are study on the reflectance characteristics of minerals and rocks sampled in the study area, and the feature extraction extraction of histogram normalized images for Landsat TM and Airborne Radiometric data, and finally evaluation of applicability of some useful pattern recognition techniques for regional lithological mapping. As a result, reflectances of non-metallic minerals are much higher than rock samples in the area. However, low grade dickites are slightly higher than rock samples, probably due to their greyish colour and also their textural features which may scatter the reflectance and may be capable of capturing much hychoryl ions. The reflectances of rock samples may depend on the degree of whiteness of samples. The outcrops or mine dumps in the study area were most effectively extracted on the histogram normalized image of TM Band 1, 2 and 3, due to their high reflectivity. The Masking technique using the above bands may be the most effective and the natural colour composite may provide some success as well. The colour composite image of PCA may also be effective in extracting geological features, and airborne radiometric data may be useful to some degree as an complementary tool.