• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.251-258
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• 2006

본 연구에서는 공내재하시험으로 측정된 변형계수를 이용하여 RMR을 이용한 변형계수 추정 방법에 대한 국내 암반에서의 적용성을 평가하고, 암반의 변형계수에 영향을 미치는 여러 변수들과 변형계수와의 상관성 분석을 실시하였다. RMR을 이용하여 변형계수 예측을 위해 제안된 기존의 제안식은 변형계수를 과대 예측하고 있었으며, 암종별로도 추정값과 측정값이 상관성의 차이가 컸다. 암반 특성치로서 일축압축강도, RQD, 절리 상태, 절리 간격, 지하수 상태, 측정 심도를 주요 변수로 하여 암반의 변형계수에 미치는 영향에 대한 개개의 상관성 분석을 수행한 결과, RQD가 가장 높은 상관성을 보여 예비설계 단계에서 RQD만으로도 암반의 상태 및 변형계수를 추정할 수 있을 것으로 판단되었고 절리 간격과 절리 상태 의 경우 또한 암반 변형계수와의 상관성이 비교적 높은 것으로 예상되었으며, 일축압축강도는 변형계수와 밀접한 관계가 있음에도 불구하고 RMR값에 미치는 영향이 적기 때문에 상관성이 낮았다. 따라서 상관성을 높이기 위해서는 일축압축강도의 배점에 신경을 써야하고 일축압축강도 측정시 주의가 필요하다고 판단된다. 또한 지하수의 경우 점수 배점으로 평가되므로 시추자료로 변형계수를 평가하는데 한계가 있을 것으로 사료되어 평가에서 제외시키는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 또한 앞으로 변형계수 및 암반 특성에 관한 자료 확보 및 연구를 통해 암반의 풍화도, 암반의 간극률, 절리 특성 등에 관한 보다 복합적인 결과 도출을 위하여 다변량 중회귀분석 등과 같은 다양한 접근을 통한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권2호
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• pp.125-140
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• 2010

Slope stability analysis of the right abutment of a railway bridge proposed at about 350 m above the ground level, crossing a river and connecting two huge hillocks in the Himalayas, India is presented in this paper. The site is located in a highly active seismic zone. The rock slopes are intensely jointed and the joint spacing and orientation are varying at different locations. Static slope stability of the rock slope is studied using equivalent continuum approach through the most commonly used commercial numerical tools like FLAC and SLOPE/W of GEOSTUDIO. The factor of safety for the slope under static conditions was 1.88 and it was reduced by 46% with the application of earthquake loads in pseudo-static analysis. The results obtained from the slope stability analyses confirmed the global stability of the slope. However, it is very likely that there could be possibility of wedge failures at some of the pier locations. This paper also presents the results from kinematics of right abutment slope for the wedge failure analysis based on stereographic projections. Based on the kinematics, it is recommended to flatten the slope from 50o to 43o to avoid wedge failures at all pier locations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.481-495
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• 2015

Many hydropower stations in southwest China are located in regions of brittle rock mass with high geo-stresses. Under these conditions deep fractured zones often occur in the sidewalls of the underground caverns of a power station. The theory and methods of fracture and damage mechanics are therefore adopted to study the phenomena. First a flexibility matrix is developed to describe initial geometric imperfections of a jointed rock mass. This model takes into account the area and orientation of the fractured surfaces of multiple joint sets, as well as spacing and density of joints. Using the assumption of the equivalent strain principle, a damage constitutive model is established based on the brittle fracture criterion. In addition the theory of fracture mechanics is applied to analyze the occurrence of secondary cracks during a cavern excavation. The failure criterion, for rock bridge coalescence and the damage evolution equation, has been derived and a new sub-program integrated into the FLAC-3D software. The model has then been applied to the stability analysis of an underground cavern group of a hydropower station in Sichuan province, China. The results of this method are compared with those obtained by using a conventional elasto-plastic model and splitting depth calculated by the splitting failure criterion proposed in a previous study. The results are also compared with the depth of the relaxation and fracture zone in the surrounding rock measured by field monitoring. The distribution of the splitting zone obtained both by the proposed model and by the field monitoring measurements are consistent to the validity of the theory developed herein.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.84-92
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• 2010

본 논문은 지하공동의 굴착시 중요한 영향을 미치는 인자인 공동 규모와 절리 방향성이 지하공동의 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 연구를 실시하였다. 연구를 수행하기 위해 공동 규모와 절리 방향성에 따른 8가지 Case를 선정하여 수치해석을 실시하고 축소모형실험을 통해 검증하였다. 이를 통해 2가지 인자에 따른 응력양상을 정량적으로 평가하였다. 본 연구의 연구결과 공동 규모가 커질수록 천단부의 수직응력 및 좌 우측부의 수평응력은 증가하였다. 또한, 절리 방향성에 따른 공동의 응력양상은 절리면을 따라 미끄러짐이 발생하여 응력변화에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이러한 결과에 따라 연구가 지하공동의 안정성 평가에 대해 유용한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.5-15
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• 2017

3힌지파괴(three-hinge failure)는 비탈면 방향과 평행한 절리와 그에 직교하는 절리로 구성된 암반비탈면에서 발생한다. 비탈면 설계 시 일반적으로 쓰이는 한계평형법과 유한요소법은 이러한 암반비탈면 내 3힌지파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 3힌지파괴를 모사하기 위해 2차원 DEM 해석프로그램인 UDEC을 이용하여 풋월 비탈면에서 흔히 발생되는 3힌지파괴의 메커니즘 및 안정성에 미치는 영향 인자에 대하여 매개변수 분석을 연구하였다. 매개변수 분석은 암반절리(층면절리, 공액절리 등)의 구조 및 지하수위 조건 등을 변경하여 수행하였다. 수치해석 결과, 3힌지파괴를 유발하는 인자 중 지하수위의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 층면절리 및 기저부절리의 마찰각 변화에 따라 안전율과 파괴 형태가 다르게 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 통해 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.25-32
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• 2018

본 논문은 암반에 형성되어 있는 불연속면이 지진 또는 발파에 의해 유발되어 암반을 통해 전달되는 동적 전단응력파에 미치는 영향에 대해서 수치해석적 매개변수 연구를 통해 조사하고 그 결과를 제시하는 것이다. 수치해석적 매개변수 연구를 수행하기 위해서 먼저 이론적 해를 얻을 수 있는 조건에 대해서 타당성해석을 수행하고 그 결과를 이론해와 비교한 후 암반조건 및 불연속면 조건을 달리한 경우에 대해서 매개변수해석을 수행하였다. 암반조건으로는 암반 초기 현장응력 상태가 고려되었으며 불연속면조건으로서는 불연속면의 전단강도 정수인 마찰각과 점착력이 고려되었다. 또한 불연속면의 경사각 또한 매개변수로서 고려되었다. 이와 같은 다양한 조건의 매개변수연구를 통해 전단응력파의 변화를 파악한 결과, 매질을 통해 전달되는 동적 전단응력파는 암반의 초기 현장응력조건 뿐만 아니라 불연속면의 전단강도 및 경사각 조건에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이를 통해 지진 또는 발파유발 동적하중이 절리형성 암반지층이나 서로 다른 지층으로 이루어진 토사지층을 통과할 때, 지층의 초기응력 상태와 더불어 불연속면 또는 지층경계면의 특성 등을 반드시 고려하여 주변시설물 및 구조물에 대한 동적영향을 파악해야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.574-593
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• 2023

본 연구에서는 절리면 암석 시료에 대한 직접 전단시험을 수행하기 위해 새로 고안된 Compact CNS shear box의 성능과 적용 가능성에 대해 조사하였다. 정적 CNS 절리면 직접 전단시험은 인공적으로 거칠기를 생성한 절리 암석을 대상으로 실시하였으며 절리면 거칠기 계수 및 초기 수직응력 조건을 변화시키면서 수행하였다. 또한, DIC 분석을 통해 변위 데이터 검증 및 파괴 패턴을 관찰하였고 실험으로부터 도출된 전단 특성들을 기존에 연구되었던 전단 거동 예측 모델들과 비교분석하였다. 그 결과 기존의 특정 경험적 전단 거동 예측 모델과 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인하였으며 전단 거동 특성이 파괴 패턴과 관련이 있을 가능성에 대해 고찰하였다. 결론적으로, 절리면 전단 특성에 대한 데이터를 제공하는데 있어서 CNS 전단 박스의 적용 가능성과 효과를 입증하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.105-115
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 등과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열 수리, 역학 3가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이타원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.203-214
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• 2004

방사성폐기물 안전성 평가를 위해 가상 부지를 선정하고 경계 조건을 도입하였다. 연안에 처분장이 위치할 경우를 가상하여 처분장 심도 및 단층까지의 거리등에 대한 지하수 유동 민감도를 분석하였다. 또한 처분장 진입 터널이 지하수 유동에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 통하여 각 암반별 지하수 이동 거리 및 시간을 CONNECTFLOW를 이용해 산정하고, 그 결과들이 확률론적 방사선적 안전성 종합 평가 코드인 MASCOT의 입력 자료로 활용되도록 하였다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.155-167
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• 2010

사면의 안정성 분석에 결정론적인 방법이 최근까지 많이 사용되어 왔으나, 암반의 불확실성과 가변성을 고려하는 확률론적인 방법이 더욱 효과적인 것으로 알려지면서 확률론적인 방법의 사용이 점차 증가하는 추세이다. 그러나 현재까지의 방법들은 절리의 특성이나 암반의 풍화 특성 등과 같은 암반의 특성이 사면 전체에서 균질한 것으로 가정하고 있으며, 암반 사면의 파괴에 가장 결정적인 변수인 절리의 연장성을 고려하지 않은 상태에서 안전율 혹은 파괴확률을 계산하여 사면의 안정성을 분석하고 있어서 정확한 사면 안정성 분석에 한계를 보이고 있는 실정이다. 이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.