• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.355-365
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 둥과 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 3 가지 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. 이차원 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권6호
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• pp.757-767
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• 2015

Rock mass is an important engineering material. In hydropower engineering, rock mass of bank slope controlled the stability of an arch dam. However, mechanical characteristics of the rock mass are not only affected by lithology, but also joints. On the basis of field geological survey, this paper built rock mass material containing parallel concentrated joints with different dip angle, different number under different stress conditions by PFC (Particle Flow Code) numerical simulation. Next, we analyzed mechanical property and fracture features of this rock mass. The following achievements have been obtained through this research. (1) When dip angle of joints is $15^{\circ}$ and $30^{\circ}$, with the increase of joints number, peak strength of rock mass has not changed much. But when dip angle increase to $45^{\circ}$, especially increase to $60^{\circ}$ and $75^{\circ}$, peak strength of rock mass decreased obviously with the increase of joints number. (2) With the increase of confining stress, peak strengths of all rock mass have different degree of improvement, especially the rock mass with dip angle of $75^{\circ}$. (3) Under the condition of no confining stress, dip angle of joints is low and joint number is small, existence of joints has little influence on fracture mode of rock mass, but when joints number increase to 5, tensile deformation firstly happened at joints zone and further resulted in tension fracture of the whole rock mass. When dip angle of joints increases to $45^{\circ}$, fracture presented as shear along joints, and with increase of joints number, strength of rock mass is weakened caused by shear-tension fracture zone along joints. When dip angle of joints increases to $60^{\circ}$ and $75^{\circ}$, deformation and fracture model presented as tension fracture zone along concentrated joints. (4) Influence of increase of confining stress on fracture modes is to weaken joints' control function and to reduce the width of fracture zone. Furthermore, increase of confining stress translated deformation mode from tension to shear.

• 터널과지하공간
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• 제24권1호
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• pp.46-54
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• 2014

암반 구조물의 안정성에 결정적인 영향을 미치는 절리의 특성을 파악하기 위해서는 일반적으로 직접전단시험을 통한 연구가 수행되고 있으나, 본 연구에서는 3차원 개별요소법에 근거한 3DEC을 사용하여 직접전단시험을 수치해석적으로 수행하였다. 톱니각과 강도가 상이한 인공 절리시험편에 대해 수직하중을 4단계로 변화시켜가며 일정수직하중 조건에서 실험실 직접전단시험으로 최대전단강도를 측정하였다. 그리고 실내시험을 통해 얻은 시험편의 역학적 물성으로 수치해석 모델링을 수행하였고, 획득한 전단강도를 실험실 직접전단시험으로 수행한 전단강도와 비교 분석하였다. 그 결과 개별요소법에 의한 수치해석은 암반의 전단거동을 잘 모사할 수 있을 것으로 사료된다.

• Advances in concrete construction
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• 제11권5호
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• pp.375-386
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• 2021

In this paper, a study of stability and health of a newly-built railway tunnel is presented. The field test was implemented to monitor the secondary lining due to the significant cracking behaviors influenced the stability and health of the tunnel structure. Surface strain gauges were installed for monitoring the status of crack openings, and the monitoring outputs demonstrated that the cracks were still in the developing stage. Additionally, adjacent tunnel and poor condition of surrounding rock were identified as the causes of the lining cracking by systematically characterizing the crack spatial distribution, tunnel site and surrounding rock conditions. Reconstruction of partial lining and reconstruction of the whole secondary lining were designed as the maintenance projects for different cracking regions based on the construction feasibility. For assessing the health conditions of the reinforced lining, embedded strain gauges were set up to continuously measure the strain and the internal force of the reconstructed structures. For the partially reconstructed lining, the outputs show the maximum tensile elongation is 0.018 mm during 227 days, which means the structure has no obvious deformation after maintenance. The one-year monitoring of full-section was implemented in the other two completely reconstructed cross-sections by embedded strain gauge. The outputs show the reconstructed secondary lining has undertaken the pressure of surrounding rock with the time passing. According to the calculated compressive and tensile safety factors, the completely reconstructed lining has been in reliable and safe condition during the past year after reinforcement. It can conclude that the aforementioned maintenance projects can effectively ensure the stability and health of this tunnel.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.236-247
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• 2009

도심지에서의 인구 및 시설물 과밀화 현상으로 인해 지하 공간의 효율적 활용 문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결책으로 저심도 지하공간의 개발이 증가되고 있다. 그러나 저심도 터널 굴착시 예상치 못한 붕락 문제도 함께 증가하고 있으므로, 터널 붕락으로 인한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위해서는 굴착 개시전에 암반거동 유형을 파악하고 분류하는 것이 필요하다. 특히 붕락(cave-in)의 경우 낙반이나 소성변형보다 발생규모가 크고 빠르게 일어나는 특징이 있으므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 7가지의 매개변수-일축압축강도, 암질지수, 절리면 상태, 응력 상태, 지하수, 지진 및 진동, 터널 폭을 이용하여 붕락 거동 유형을 파악하고자 하였다. 이러한 매개변수로부터 붕락 거동을 예측하기 위해서는 현장 사례로부터 충분한 자료를 확보하여야하나 현장자료의 부족 등의 현실적인 한계를 고려하여 7가지 매개변수들간의 상호영향성과 가중치를 산정하기위해 전문가 집단의 의견과 암반공학시스템의 원리를 이용하였다. 그 결과로 저심도 암반터널에서의 붕락 거동 지수를 서울 지하철 9호선 000구간에 적용하였다. 한편 288가지 경우의 불연속체 해석을 통해 붕락 발생 유무를 확인하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다. 또한 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀식으로 지보패턴별 파괴확률을 산출하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.304-315
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• 2003

본 논문에서는 수리역학적 알고리즘을 활용한 DDA법을 이용하여 콘크리트 중력댐 기초에서 부양력과 침투에 의한 암반 불연속면의 영향에 대해 연구하였다. 본 논문은 콘크리트 중력댐의 기초에서 부양력과 침투를 예측하는 방법을 보여준다. 댐의 안정성에 미치는 불연속면의 방향, 간격, 위치 등에 대한 변수의 중요성을 연구하기 위하여 민감도 분석이 수행되었다. 본 연구결과 절리를 통한 지하수의 흐름과 좋지 않은 지질학적 조건은 콘크리트 중력댐의 기초에서 전형적인 선형 또는 이중선형 압력 분포의 가정에서 예측한 값을 넘어서는 특별한 부양력의 결과를 나타낸다. 일반적으로, 수리역학적 알고리즘을 활용하는 DDA 프로그램은 균열 암반에 건설되는 중력댐의 설계에 훌륭한 방법으로 이용될 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권2호
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• pp.207-213
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• 2020

Umbrella Arch Method (UAM) often employed in the tunnel construction under poor rock mass conditions in Korea. Insertion of steel pipes at the periphery of the tunnel and infiltration of grouts along the pipes into the rock masses increases tunnel stability. There are two major effects of grouts expected at the tunnel face: 1) increase of face stability by enhancing the frictional resistance of discontinuities and 2) decrease of permeability along the rock masses. Increase of resistance and decrease of permeability requires a certain curing time for the grout. In Korea, we require 24 hours for curing of grout, which means no progress of excavation for 24 hours after infiltration of grouts. This step delays the tunnel construction sequences. To eliminate such inefficiency, we propose MTG (Method for Tunnel construction using Grouting technology), which uses extended length of steel pipes (14 m) compared to conventional pipe roof method (12 m). The merit of MTG is the reduction of curing time. Because of the approximately 2 m extension of the length of steel pipe, blasting can be done after infiltration of grouting. For this paper, we conducted experiments on the shear strength behaviors of grout infilled rock joint with elapsing of curing time and blasting induced vibration. The results show that blasting induced vibration under MTG does not influence the mechanical features of grout material, which indicates no influence on the mechanical behaviors of grout, contributing to the stability of tunnels during excavation. This result indicates that MTG is a cost effective and fast construction method for tunneling in Korea.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.5-12
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• 2011

본 연구에서는 10개 현장에서 실시한 공내재하시험을 통하여 얻은 변형계수와 RMR과의 상관관계를 분석하여 기존에 사용하고 있는 제안식의 적용성을 평가하였다. RMR이 40보다 작은 경우에는 변형계수와 RMR과의 상관관계가 김교원, Aydan, Serafim과 Pereira의 식과 잘 일치하였지만 RMR이 40보다 큰 경우에는 상관관계가 낮았다. 이것은 RMR 분류 시 일축압축강도나 RQD보다 절리의 상태와 절리의 틈새가 상대적으로 가중치가 크기 때문이며 공학자의 개인적 차이뿐만 아니라 암반의 종류와 다른 풍화도 때문에 정성적으로 평가되는 경향이 있기 때문이다. 퇴적암 중 사암은 제안식과 비교적 잘 일치하지만 다른 사암은 분산이 커서 상관관계가 낮다. 본 연구에서는 현장시험결과를 근거로 새로운 지수함수 형태의 식을 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.207-218
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• 2022

In submerged floating tunnels (SFTs), a next-generation maritime transportation infrastructure, the tunnel module floats in water due to buoyancy. For the effective and economical use of SFTs, connection with the ground is inevitable, but the stability of the shore connection is weak due to stress concentration caused by the displacement difference between the subsea bored tunnel and the SFT. The use of an elastic joint has been proposed as a solution to solve the stability problem, but it changes the dynamic characteristics of the SFT, such as natural frequency and mode shape. In this study, the finite element method (FEM) was used to simulate the elastic joints in shore connections, assuming that the ground is a hard rock without displacement. In addition, a small-scale model test was performed for FEM model validation. A parametric study was conducted on the resonance behavior such as the natural frequency change and velocity, stress, and reaction force distribution change of the SFT system by varying the joint stiffness under loading conditions of various frequencies and directions. The results indicated that the natural frequency of the SFT system increased as the stiffness of the elastic joint increased, and the risk of resonance was the highest in the low-frequency environment. Moreover, stress concentration was observed in both the SFT and the shore connection when resonance occurred in the vertical mode. The results of this study are expected to be utilized in the process of quantitative research such as designing elastic joints to prevent resonance in the future.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.59-63
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• 2021

본 연구는 대심도 조건의 고효율 그라우팅 기술개발을 위한 그라우트재 배합비를 제시한 것으로써 연구에 사용된 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 마이크로 시멘트(S8000-E)의 배합별 특성과 첨가제 효과를 점도 실험, 입경분석 실험, Gel-Time 실험, 일축압축강도 실험을 통해 확인하였다. 점도실험 결과 점도적인 측면에서 고려하였을 때 OPC가 유리하지만 입경 분석을 통한 암반 절리 간격 통과 고려 시 S8000-E가 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. Gel-Time 실험 결과 OPC보다 S8000-E에서 효율적인 값을 나타내었으며 실리카퓸(SF) 적용 시에도 그라우트재로서 주입에는 문제가 없음을 확인하였다. 일축압축강도 시험결과 실리카퓸(SF) 함유량 증가에 따른 강도 증진 효과 및 양생시간에 따른 압축강도 변화를 확인하였으며 여러 가지 실험을 통해 산정된 최적의 배합비는 S8000-E, w/c=70%, 실리카퓸(SF)=6%, 7일 양생으로 대심도 조건의 고효율 그라우트재로서 주입에 가장 효과적인 것으로 판단된다.