• Geomechanics and Engineering
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• 제24권6호
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• pp.505-518
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• 2021

The present paper has been carried out to understand the effects of impact loading on the rock tunnels, constructed in different region corresponding to varying unconfined compressive strength (UCS), through finite element method. The UCS of rockmass has substantial role in the stability of rock tunnels under impact loading condition due to falling rocks or other objects. In the present study, Dolomite, Shale, Sandstone, Granite, Basalt, and Quartzite rocks have been taken into consideration for understanding of the effect of UCS that vary from 2.85 MPa to 207.03 MPa. The Mohr-Coulomb constitutive model has been considered in the present study for the nonlinear elastoplastic analysis for all the rocks surrounding the tunnel opening. The geometry and boundary conditions of the model remains constant throughout the analysis and missile has 100 kg of weight. The general hard contact has been assigned to incorporate the interaction between different parts of the model. The present study focuses on studying the deformations in the rock tunnel caused by impacting load due to missile for tunnels having different concrete grade, and steel grade. The broader range of rock strength depicts the strong relationship between the UCS of rock and the extent of damage produced under different impact loading conditions. The energy released during an impact loading simulation shows the variation of safety and serviceability of the rock tunnel.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권1호
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• pp.11-21
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• 2020

The traditional formulations for estimation of bearing capacity in rock mechanics assume a homogeneous and isotropic rock mass. However, it is common that the rock mass consists of different layers of different rock properties or of the same rock matrix with distinct geotechnical quality levels. The bearing capacity of a heterogeneous rock is estimated traditionally through the weighted average. In this paper, the solution of the weighted average is compared to the finite difference method applied to a bilayer rock mass. The influence of different parameters such as the thickness of the layers, the rock type, the uniaxial compressive strength and the overall geotechnical quality of the rock mass on the bearing capacity of a bilayer rock mass is analyzed. A parametric study by finite difference method is carried out to develop a bearing capacity factor in function of the layer thickness and the rock mass quality expressed in terms of the geological strength index, which is presented in a form of a chart. Therefore, this correlation factor allows estimating the bearing capacity of a rock mass that is formed by two layers with distinct GSI, depending on the bearing capacity of the rock mass formed only by the upper layer and considered by that way as homogenous and isotropic rock mass.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1996년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.166-171
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• 1996

This study examines whether the raw diatomaceous rock, after thermally activated for converting into a pozzolanic form, can improve cement quality(i.e., compressive strength) of the cement-mortar. The diatomaceous rock, heat-treated at 75$0^{\circ}C$ for 30minutes as an optimum pozzolanic form was mixed with OPC(Ordinary Portland Cement) on a weight basis from 0, 2.5, 5.0, 10, 20, 40%. The cement quality was then assessed by the compressive strength and analysis of XRD(S-Ray Diffraction) and SEM(Scanning Electron Microscope).

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.1-11
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• 2001

우리나라 지질의 특성은 토층의 두께가 얇아서 보통 10m이상만 굴착해도 암반층이 나타나므로 대규모 지하굴착 공사시 암반층에서의 토압분포 산정방법이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 암반층 암압산정시 기존의 경험식인 Terzaghi-Peck, Tschebotarioff식 등을 그대로 적용하는 것은 암반층의 점착력을 대부분 무시하게 되므로 실제 강도를 과소 평가하게 된다. 따라서 암반에서의 절리경사각, 절리면 전단강도, 지반 상재하중등을 고려한 쐐기형 블럭(Wedge Block)의 수평활동력을 산정하는것이 실제 암반층 토류구조물에 작용하는 암압과 근접할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 뒷채움 흙이 점착력을 갖는 흙인 경우 쐐기형상으로 파괴가 일어난다고 가정하여 Coulomb 토압이론을 확장하여 힘의 평형 조건을 이용해 Prakash-Saran(1963)이론과 절리면의 전단강도 결정공식 $\tau$=c+$\sigma$tan $\Phi$를 적용해서 암반층에 작용하는 암압을 산정하였다. 산정된 이론식을 이용하여 절리면 충전물의 상태 변화에 따른 절리면 전단 강도와 절리경사각을 바꿔가면서 해석해 본 결과, 암반층은 자체의 점착력과 내부마찰각이 크므로 절리방향과 경사각이 굴착면을 향해 어떻게 정해지느냐에 따라서 토압이 작용하기도 하고 작용하지 않을 수도 있다. 본 연구에서 산정된 이론식은 향후 절리면 전단강도 산정시 필요한 강도정수, 절리면의 방위와 상태, 과잉측압, 동적하중, 지진을 비롯한 많은 지반정수(Parameter)들을 보다 엄밀히 산정하고, 특히 암반층에 작용하는 지하수위 효과등을 고려하여, 실제 현장에서 계측된 많은 자료와의 분석을 통해 그 적용성이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.169-179
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• 2003

암석의 절리면 전단강도의 이방성을 연구하기 위하여 인공절리면을 형성한 시편에 대한 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 즉 낮은 수직응력 상태에서 전단 방향에 따른 전단강도, 전단강성 및 마찰각을 구하기 위한 실험을 실시하였다 그 결과 낮은 수직응력하에서 전단 강도 및 강성은 전단 방향에 따라 이방성을 보이며, 특히 수직응력 2.45 MPa미만에서 뚜렷하였다. 그리고 수직응력이 증가할수록 절리면의 이방성 효과는 감소하였다. 따라서 낮은 수직응력 하에서 전단강도 및 강성값을 보다 정확히 구하기 위해서 Barton의 식에 전단방향을 고려한 보정함수 F(a)를 반영하여 새로이 수정식을 제안한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권3호
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• pp.174-183
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• 2004

퇴적암반에서의 암석 강도는 시추공 굴착 과정에서 동반될 수 있는 시추공 불안정이나 효율적인 모래 생산 평가, 또는 시추공 압축 파쇄대를 이용한 지반 응력장 추정 문제 등 다양한 범위의 지질 역학적 문제들에 있어서 선결적으로 규명되어야 할 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 여러 종류의 퇴적암(사암, 셰일, 석회암, 방해석 등)에서의 일축 압축 강도와 기타 물성(속도, 탄성계수, 공극률)을 관계 짓는 경험식들을 수집하여 검토하였다. 이들 경험식들은 시추공 물리검층을 통해 측정 가능한 파라미터들로 암석 강도를 추정하는데 이용될 수 있다. 일부 관계식들(예를 들어 사암이나 셰일의 강도-공극률 관계식)은 일정정도 만족스러운 강도 추정 도구로 이용될 수도 있지만, 각각의 물성 측정치에 대한 암석 강도가 상당히 분산되어 있어 모든 자료를 만족스럽게 예측하기에는 충분히 일반화 시킬 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 이들 경험식들을 이용하기 전에 해당 지역에 대한 강도-물성 관계 캘리브레이션의 중요성이 강조된다. 그럼에도 불구하고 현장 암석 강도의 최저 한계 정보를 제공할 수 있는 몇몇 경험식들은 시추공 불안정 분석과 관련하여 유용하게 이용될 수 있다.

• 대한지질공학회:학술대회논문집
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• 대한지질공학회 2003년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.131-135
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• 2003

In order to investigate the influence of surrounding environment on strength of rock, the uniaxial compression test under non-atmospheric environments was conducted on Kumamoto andesite. The environments used in this study are water vapor, organic vapor environments as methanol, ethanol and acetone and inorganic gas environments as oxygen, nitrogen and argon. From the experimental results, it is clarified that water is the most effective agent which promotes stress corrosion of rock. Furthermore, the strength of rock increases with decreasing water vapor pressure. From the relation between uniaxial compressive strength and water vapor pressure, the stress corrosion index of Kumamoto andesite is estimated 24.

• 터널과지하공간
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• 제4권3호
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• pp.261-273
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• 1994

Direct shear tests were carried out on the rock joints and artificial discontinuities to investigate the influence of joint roughness on the shear strength and deformation behaviour. Single direct shear testing apparatus used in experiment was designed and manufactured. Its capacity is 200 tons of shear load, 20 tons of normal load and 50$\textrm{cm}^2$ of maximum shear area. Test samples were cement mortar with artificial discontinuity and sandstone with natural joint. Peak shear strength was increased as joint roughness or normal stress was increased, especially, linearly increased with roughness angle in cement mortar. If joint roughness angle was constant at low normal stress, shear strength was not affected by width and height of joint roughness in cement mortar. Peak shear strengths obtained from tests were larger than the values calculated by Barton's equation, and shear stiffness was increased with joint roughness coefficient.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1484-1489
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• 2005

An inhomogeneous and anisotropic rock has different properties at different location. Thus, this refers to any of the properties which we may be measuring. There are two concepts of rock mass, namely, CHILE(Continuous, Homogeneous, Isotropic, Linear Elastic) material and DIANE(Discontinuous, Inhomogeneous, Anisotropic, Non-linear Elastic) rock. The former is essentially the properties of intact rock, the latter is essentially the properties governed by the structure of rock. In geotechnical aspect, the most important parameter is strength of rock or rock mass. In particular, characteristics of strength of rock mass depend upon the orientation of discontinuities And this orientation of discontinuities has different properties at different direction of excavation. Therefore, it needs for characterization of different properties of discontinuity orientation against different direction of excavation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.305-311
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• 2005

암반에 건설되는 대단면 터널에서 숏크리트의 부착강도는 암반탈락 방지와 발파진동에 의한 숏크리트 탈락방지에 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 숏크리트 부착강도는 압축강도에 비하여 설계 및 시공단계에서 중요한 요소로 고려되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 숏크리트 부착강도가 대단면 암반 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 먼저, Holmgren의 punch-loaded 시험조건을 모사한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 부착강도에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과, 숏크리트의 최대지지력은 숏크리트층과 블록간의 부착 강도와 선형 비례관계를 보임을 확인하였다. 또한, 숏크리트층과 굴착면에 부착강도를 고려하는 경우와 기존의 완전부착 조건에 대한 개별요소해석을 수행하여 숏크리트 부착강도의 영향을 검토하였다.