• 터널과지하공간
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• 제25권1호
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• pp.97-106
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• 2015

암반사면을 안전하고 효율적으로 설계하기 위해서는 암반의 역학적 특성을 정밀하게 조사하여야 한다. 하지만 현재 사용되고 있는 클리노미터를 이용한 절리 조사의 한계점으로 인해 이를 보완할 수 있는 새로운 측정법의 연구가 필요로 하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 3D Laser Scanner와 점군 데이터 분석 소프트웨어 Split-FX를 이용하여 암반사면의 절리방향 측정의 신뢰성을 분석하였다. 절리면 자동추출 기능을 통하여 총 495개의 절리 데이터를 얻었으며, 동일 지역을 클리노미터를 이용하여 측정한 38개의 데이터와 비교하여 분석한 결과 경사는 ${\pm}4^{\circ}$, 경사방향은 ${\pm}5^{\circ}$의 편차를 가지는 것을 확인하였다. 이러한 측정결과는 선행 연구를 통해 알게 된 클리노미터의 조사자에 따른 경사/경사방향 오차범위 ${\pm}5^{\circ}/{\pm}10^{\circ}$에 속하기 때문에 3D Laser Scanner를 이용한 절리데이터 취득 및 분석은 기존의 조사법을 보완할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 조사법이라고 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.383-391
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• 2013

1960년대 후반 이래로 수행된 여러 진삼축압축시험 결과에 의하면 암석의 파괴강도는 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받는 것으로 나타나고 있다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 지금까지 중간주응력이 파괴에 미치는 영향을 고려할 수 있는 다양한 3차원 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 문헌에 보고된 대부분의 3차원 파괴기준식들은 암석의 진삼축압축 강도를 현상학적으로 재현하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 관련된 강도정수들의 역학적 의미가 명확하지 않다. 이 연구에서는 암석강도의 중간주응력 의존성이 암석 내에 포함된 연약면들의 공간적 분포특성과 관련성이 있다는 가능성을 확인하기 위해 평면이방성 암석모델을 대상으로 수치 진삼축압축시험을 수행하였다. 미소구조텐서 개념을 활용하여 이방성 Mohr-Coulomb 파괴기준식을 개발하였으며 이를 강도기준식으로 활용하고 임계면법을 적용하여 평면이방성 암석의 파괴강도 및 파괴면 방향의 중간주응력 의존성을 분석하였다. 분석결과는 암석에 포함된 미시적 연약면들의 주응력 방향에 대한 방향성이 암석강도의 중간주응력 의존성과 밀접한 관련성이 있음을 암시해준다.

• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.39-49
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• 2017

다양한 암반구조물의 안전도를 정량적으로 표현하는 지수로 안전율이 흔히 사용된다. 그러므로 동일한 응력조건에서 산정된 안전율이라 할지라도 안전율의 정의에 따라 안전율 계산 값의 차이가 있을 수 있으므로 적용하는 안전율의 정의와 특성을 이해하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 활용하여 최대전단응력, 최대전단강도, 응력불변량, 최대주응력을 기반으로 하는 4종의 국부안전율을 정의하였다. 이어서 5가지 응력경로에 따른 각 안전율의 변화특성을 고찰하였다. 암반구조물 해석시 전통적으로 많이 이용되고 있는 전단강도 기반의 국부안전율은 최대주응력 및 응력불변량 기반의 안전율에 비해 높은 안전율 값을 계산함을 보였다. 이러한 결과는 보수적 암반공학적 설계가 필요한 경우 전단강도 기반의 국부안전율보다 최대전단응력이나 응력불변량 기반의 국부안전율 도입이 필요하다는 것을 말해준다. 또한 응력경로에 따라 파괴 시 최대주응력 값도 큰 차이가 있을 수 있음을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.69-77
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• 2004

암석의 시간 의존 변형거동은 암석의 가장 근본적인 역학적 성질 중의 하나이며, 크립거동의 특성과 메커니즘에 대한 연구는 지하 암반 구조물의 장기적 안정성을 평가하는데 필수적이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 화강암을 대상으로 단축압축하중 하에서 크립시험을 실시하였고, 수분과 응력 수준을 달리하여 각각의 조건에 따른 크립 특성을 비교, 분석하였다. 크립시험 결과 화강암은 1차, 2차 및 3차로 확연히 구분된 크립거동을 보였다. 1차 크립거동은 대체로 24시간 내에 종결되었으며, 2차 크립 변형률은 단축압축강도에 대한 재하응력의 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 일정 응력하에서 화강암의 최대강도는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 완전 포화된 시료는 자연 건조된 시료보다 훨씬 큰 크립 변형량 및 변형률을 보였으며, 포화시료의 파괴강도 및 파괴시간은 급격히 감소하였다. 본 연구의 크립시험 결과를 버거모델(Burger's model) 및 이전 연구자들에 의해 제안된 두 개의 경험적 모델에 적용하여 크립의 유동상수를 구하였다. 세 개의 모델 모두 화강암의 크립거동을 잘 나타내었으나, 그 중 버거모델이 실험결과와 가장 잘 일치하였다. 각각의 모델에서 결정된 유동상수들은 함수량과 응력 수준에 영향을 받았다. 또한 본 실험결과에 기초하여 자연건조 및 완전 포화된 화강암 시료에 대하여 응력 수준과 시간의존변형의 경험적 관계식을 유도하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.13-30
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• 2013

$CO_2$를 지중저장하는 과정에서 유체압력의 증가로 인한 단층 활성화는 저장영역의 기밀성 유지에 중대한 영향을 미치며, 상황에 따라 저장기능의 회복 또는 저장중인 $CO_2$의 처리 문제 등으로 확대될 수 있다. 따라서 현지조사 결과의 불확실성을 최소화하고 이를 토대로 부지 선정과 주입압력 결정 단계에서 실제 조건에 가까운 모델링을 수행하여 저장영역 내 단층의 안정성과 $CO_2$ 누출 가능성을 평가하여야 한다. 본 연구에서는 이와 관련된 기존 연구 결과들을 살펴봄으로써 연구 동향 및 연구 방법에 대한 정보를 제공하고자 하였다. 먼저 인위적으로 지반에 주입된 유체 또는 자연 생성되어 응집되어 있던 $CO_2$에 의해 지진활동이 일어났던 사례들을 조사하였으며, 현지응력의 크기 및 방향, 단층 및 유체압력 분포 자료를 획득하는 방법에 대해 살펴보았다. 그리고 단층 활성화 가능성 평가 및 지진활동 시 진동 크기 추정, 활성화에 따른 $CO_2$ 누출 모델링 관련 연구 사례를 정리하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.439-455
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• 2019

완충재는 심지층 고준위 방사성 폐기물 저장소의 주요 구성 요소이다. 벤토나이트는 높은 열전도율과 낮은 수리투과성의 특성으로 완충재의 핵심 구성 요소로 다수의 국가에서 채택되었다. 심층 처분은 지하수 유입을 일으키고 이는 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압을 초래한다. 완충재에서 발생하는 고압의 팽윤압은 처분용기에 영향을 줄 수 있기에 정밀한 완충재의 팽윤압 예측은 안전한 처분 시스템 구축에 있어서 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 MX-80 벤토나이트의 수리역학적 거동에 대한 팽윤압 예측 모델을 세우고, 그 결과를 토대로 민감도 분석을 시행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.59-71
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• 2018

일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴조건식은 GSI 지수를 통해 현장 암반의 절리상태를 체계적으로 고려하여 암반의 강도를 예측하는 파괴함수로서 암반공학적 설계에 널리 활용되고 있다. 이 연구에서는 절리성 암반에 굴착된 원형터널의 내공변위 특성을 분석하기 위하여 GHB 파괴조건식을 항복함수로 활용한 2차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 이 과정에서 소성포텐셜 함수의 가정이 탄소성 변위 해석결과에 미치는 영향도 고찰하였다. 탄소성 해석에서는 넓은 범위의 측압비(K) 변화와 암반의 양호성을 나타내는 GSI 값의 변화가 동시에 고려되었다. 각 측압비에 대해 GSI 값의 변화에 따른 측벽변위/천정변위 비를 계산하여 내공변위 발생특성을 분석하였다. 해석결과 측벽변위/천정변위 비는 측압비의 크기뿐만 아니라 GSI 값의 범위에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 GSI 값이 매우 작은 불량한 암반의 경우 탄소성해석으로 계산한 측벽변위/천정변위 비는 탄성이론으로 계산한 결과와 반대의 경향을 보였다. 또한 소성포텐셜 함수의 형태에 따른 측벽변위/천정변위 비 변화는 대체로 유사한 경향성을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-5
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• 2018

콘크리트 구조물이 점차 대형화, 고층화됨에 따라 지하구조물이 증가하고 있으며 지하실, 지하상가, 지하주차장, 지하철 등 그 종류 또한 다양해지고 있다. 이에 따라 지하구조물에 사용된 방수공법으로는 아스팔트계, 가황고무계, 점착형 시트재 등의 시트계 방수재를 이용한 외 방수공법을 주로 사용하였으나, 조인트 부분, 균열 발생 시 방수층의 파단 등 시트 방수공법의 문제점이 나타나 최근 방수층이나 외벽방수의 품질 확보와 구조물 거동에 대한 하자 발생률을 줄이고자 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법이 널리 사용되어 지고 있다. 그러나 일부 민간 건설 현장에서 아스팔트 씰의 누유현장으로 매스컴에 오르내리면서 아스팔트 씰의 적정품질 확보가 중요시되는 시점이다. 이에 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 아스팔트 씰계 제품을 대상으로 옥외 수직부 흘러내림 특성을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.150-159
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• 2011

수십 년 경과한 노후화된 터널에 대한 효율적인 유지관리를 통한 안정성 확보와 공용수명을 연장시켜야 할 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 재래식 터널은 주변 지반의 물리적 특성, 터널의 기하학적 특성, 지하수위 및 환경, 라이닝의 산화와 구성재료의 변상에 따라 터널의 안정성 및 사용성이 저하될 수 있다. 장기적인 측면에서 터널 구조물의 사용성을 증대시키고 효과적인 유지관리 방안을 마련하기 위해서는 각종 성능저하 현상, 손상정도 및 내구성을 장기적으로 점검해야 한다. 따라서 본 논문은 공용 중인 재래식 터널(American Steel Support Method, ASSM)의 안정성을 분석하기 위한 연구 내용으로서 1930년대와 1960년대의 시공된 터널을 각각 3개씩 선정하였고, 연구의 신롸성을 확보하기 위하여 충청지역, 경북지역, 강원지역, 전라지역 등 다양하게 하였다. 분석내용은 공용중인 재래식 터널의 라이닝의 보수 보강, 균열조사, 라이닝 두께 및 라이닝 강도 등을 조사 연구하여 비교 분석 하였고, 균열조사는 균열게이지, 공동현상은 GPR, 강도는 슈미트해머를 이용하여 재래식 터널의 비교 분석을 실시하였다. 분석결과 1930년대 터널은 균열발생이 더 많이 발생하였고, 라이닝강도도 높게 평가되었다. 라이닝두께는 1960년대가 더 두꺼운 것으로 확인되었으며, 비례적으로 공동현상도 1930년대보다 더 많이 발생한 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.167-176
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• 2004

지중에 매설되는 구조물은 매설된 후 교통하중등의 외부하중을 추가로 부담하게 된다. Terzaghi(1956) 는 수직하게 형성된 되메움 상태의 상재하중 영향을 산출하는 이론식을 제안한 바 있다. 그러나 현장에서는 되메움 공간 형태가 수직하게만 형성되지 않으며, 수직하지 않은 공간을 취하는 경우에는 그 경계조건이 부합되지 않아 사용이 적합하지 않다. 본 연구에서는 되메움 공간 형태가 대칭적으로 경사지며 되메움 후 상재하중이 작용될 경우, 상재하중에 의한 되메움 공간에서의 응력의 크기를 산출하는 이론식을 제안하였다. 제안된 이론식은 실내모형 탄소봉실험과 수치해석을 수행하여 이를 검증하고자 하였다. 연구결과에 따르면 제안된 이론식은 실험결과와 매우 유사한 결과를 나타냈으나 수치해석과는 다소 상이한 결과를 보였다. 이는 탄소봉으로 조성한 지반이 하중증가에 따라 다소 조밀하여지면서 내부마찰각의 증가와 이에 따른 벽면 마찰의 증가가 발생되었음에 비추어 수치해석상에는 반영될 수 없는 점이 그 차이를 나타내는 결과로 사료된다. 되메움 지반이 경사진 경우에 대하여 제안된 이론식은 수직한 되메움 공간의 형태에 적용시켰을 경우 Terzaghi(1956)의 이론식과는 동일한 결과를 나타냈다. 본 연구의 결과를 살펴보았을 때 제안된 이론식은 적용이 가능한 것으로 사료되며 또한 수직한 공간에 대한 적용 역시 가능한 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서는 실내모형 탄소봉실험이므로 실대형 실험을 통한 검증이 요구되어진다 하겠다.