• 화약ㆍ발파
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• 제15권1호
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• pp.44-60
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• 1997

지하공동의 설계는 지반이 본래 가지고 있는 물리적 특성을 최대한 이용하는 것을 기본 개념으로 하므로 지반자체의 복잡다양한 역학적 특성들을 평가하여 설계에 반영하는 것은 지극히 어려운 일이며, 이러한 특성들을 일률적으로 평가하는 것도 거의 불가능하다. 컴퓨터의 발달과 수치해석 기술의 적용이 본격화 되기까지는 지반의 거동을 지배하는 몇가지 주요 요소의 정성적 혹은 정략적 특성에 의하여 지반을 몇가지 등급으로 분류하여 통계자료의 분석 및 경험적 판단에 의해 설계를 수행하여 왔다. 지하공동구조물 설계시의 지반거동해석은 이완영역의 가정에 의한 방법, 경험적 접근법에 의한 방법 및 최근에 와서 수치해석 기술의 발달에 따라 주로 사용되는 공학적 해석 방법에 의한 지반거동해석 등으로 구분하여 정리하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권1호
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• pp.35-47
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• 2018

This paper investigates the mechanisms of tunnel spalling and massive tunnel failures using fracture mechanics principles. The study starts with examining the fracture propagation due to tensile and shear failure mechanisms. It was found that, fundamentally, in rock masses with high compressive stresses, tensile fracture propagation is often a stable process which leads to a gradual failure. Shear fracture propagation tends to be an unstable process. Several real case observations of spalling failures and massive shear failures in boreholes, tunnels and underground roadways are shown in the paper. A number of numerical models were used to investigate the fracture mechanisms and extents in the roof/wall of a deep tunnel and in an underground coal mine roadway. The modelling was done using a unique fracture mechanics code FRACOD which simulates explicitly the fracture initiation and propagation process. The study has demonstrated that both tensile and shear fracturing may occur in the vicinity of an underground opening. Shallow spalling in the tunnel wall is believed to be caused by tensile fracturing from extensional strain although no tensile stress exists there. Massive large scale failure however is most likely to be caused by shear fracturing under high compressive stresses. The observation that tunnel spalling often starts when the hoop stress reaches $0.4^*UCS$ has been explained in this paper by using the extension strain criterion. At this uniaxial compressive stress level, the lateral extensional strain is equivalent to the critical strain under uniaxial tension. Scale effect on UCS commonly believed by many is unlikely the dominant factor in this phenomenon.

• 지질공학
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• 제1권1호
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• pp.38-53
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• 1991

지하공동의 설계는 지반이 본래 가지고 있는 물리적 특성을 최대한 이용하는 것을 기본 개념으로 하므로 지반자체의 복잡다양한 역학적 특성들을 평가하여 설계에 반영하는 것은 지극히 어려운 일이며, 이러한 특성들을 일률적으로 평가하는 것도 거의 불가능하다. 컴퓨터의 발달과 수치해석 기술의 적용이 본격화 되기까지는 지반의 거동을 지배하는 몇가지 주요요소의 정성적 혹은 정량적 특성에 의하여 지반을 몇가지 등급으로 분류하여 통계자료의 분석 및 경험적 판단에 의해 설계를 수행하여 왔다. 지하공동구조물 설계시으 지반거동해석은 이완영역의 가정에 의한 방법, 경험적 접근법에 의한 방법 및 최근에 와서 수치해석 기술의 발달에 따라 주로 사용되는 공학적 해석 방법에 의한 지반거동해석 등으로 구분하여 정리하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1994년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.231-234
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• 1994

Concentrated stresses due to the tunnel excavation easily cause failure around opening in the soft rock mass layer. Thus, while excavatng tunnel in the soft rock mass layerm it is very important to predict the possibility of failure or yielding zones around tunnel boundary. There are two typical methods to predict these; 1) the analysis of field monioring data and 2) numerical analysis. In this study, it was attempted to describe the time-dependent or progressive rock mass manner due to the continuous failure and fracturing caused by surrounding underground openings using the second method. In order to apply the effects of progressive failure underground, an iterative technique was used with the Hoek and Brown rock mass failure theory. By developing and simulating, three different shapes of twin tunnels, this research simulated and estimated the proper size of critical pillar width between tunnels, distributed stresses on the tunnel sides, and convergences of tunnel crowns. Moreover, results out progressive failure technique based on the Hoek and Brown theory were compared with the results out of Mohr-Coulomb theory.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.115-121
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• 2003

Discrete joint network approach has widely been used to investigate the hydraulic behavior of jointed rock masses. In general, joints will undergo deformation due to stress redistribution induced by construction of underground openings, hence joint aperture is often assumed to have a probability distribution rather than to be a constant value. In real situations, however, it is more reasonable to take into account the effect of stress change on aperture values by calculating joint deformation. In this report, a mechanical process has been developed to determine the joint opening or closure based on a statistically generated joint network model. By performing numerical analyses, some significant results on the hydro-mechanical behavior of jointed rock masses have been summarized.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.209-216
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• 2003

현재 국내에서는 굴착 후 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝을 현장에서 타설하는 NATM이 일반적인 터널공법으로 정착되어있는 상태이다. 이에 반해 최근 암반이 양호한 스칸디나비아 반도 부근의 국가를 중심으로 무라이닝 터널공법이 개발되어, 세계각국으로 확대되고 있으며 비교적 암반이 양호한 국내에서도 이러한 무라이닝 터널공법에 대한 적용성이 활발히 연구중 이다. 무라이닝 터널공법은 영구 무지보 지하공동에 대한 연구를 근간으로 발달되어 왔으며, 영구 무지보 지하 굴착에 관해서는 Barton이 수많은 사례기록들을 토대로 일반적인 조건 7가지를 제시하고 있다. 이 조건들은 Q-system에 관한 조건이지만, 국내에는 적용된 실적이 없는 조건이다. 따라서, 이 조건들에 의해 산출된 Q값에 대한 입력변수를 임의의 일반 도로터널단면에 적용하여, 불연속체 해석기법인 UDEC-BB을 사용하여 각 조건에 대해 수치해석적 검증을 실시하였다.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.451-471
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• 2006

암반공학 관련 국책과제로부터 암반공학 분야의 주요 연구과제와 연구 내용을 분석해 본 견과를 요약하면 다음과 같다. $\cdot$ 암반공학은 암석 혹은 현지 암반의 변형, 파괴 그리고 변위에 대한 것을 주 연구 내용으로 하고 있으며, 지질학적인 기초를 요구하는 학문이다. 암반내에 존재하는 불연속면은 지하공간을 포함하는 암반의 거동을 결정하는 가장 중요한 변수이다. $\cdot$ 현장조사와 시험의 기본적인 목적은 암반의 강도 정수의 결정과 현지 암반의 응력 상태를 규명하는데 있으며, 실험실 시험 혹은 현장 시험은 반드시 대상 암반의 역학적 거동을 대표할 수 있도록 수행되어야 한다. $\cdot$ 수치해석의 견과는 그 결과가 비록 정량화되었더라도 정성적인 기준에 의해 평가되는 것이 타당하다. 암반의 변위 거동을 면밀하게 계측하여야 NATM의 기본 개념에 맞는 올바른 터널과 지하공간의 설계와 시공이 가능하며, 암반 사면의 안정성을 분석하는데 있어 역해석에 의해 산정된 강도 정수가 전제되어야 할 것으로 평가된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권4호
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• pp.497-505
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• 2018

Three points bending flexural test was modeled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked beams. The pre-existing edge cracks in the beam models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modeled samples. The effects of particle size on the single edge-notched round bar in bending test were considered too. The results show that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In the present study, the influences of particles sizes on the cracks propagations and coalescences in the brittle materials such as rocks and concretes are numerically analyzed by using a three dimensional particle flow code (PFC3D). These analyses improve the understanding of the stability of rocks and concretes structures such as rock slopes, tunnel constructions and underground openings.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권6호
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• pp.587-600
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• 2020

Shear-induced instability of jointed rock mass has greatly threatened the safety of underground openings. To better understand the failure mechanism of surrounding rock mass under shear, the flawed specimens containing a circular opening and two open joints are prepared and used to conduct direct shear tests. Both experimental and numerical results show that joint inclination (β) has a significant effect on the shear strength, dilation, cracking behavior and stress distribution around flaws. The maximum shear strength, occurring at β=30°, usually corresponds to a unifrom stress state around joint and an intense energy release. However, a larger joint inclination, such as β=90°~150°, will cause a more uneven stress distribution and a stronger stress concentration, thus a lower shear strength. The stress distribution around opening changes little with joint inclination, while the magnitude varys much. Both compression and tension around opening will be greatly enhanced by the 30°-joints. In addition, a higher normal stress tends to enhance the compression and suppress the tension around flaws, resulting in an earlier generation and a larger proportion of shear cracks.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.31-41
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• 2010

본 연구에서는 실험 및 수치해석적인 접근방법을 통하여 대심도 과지압 구간에서 발생하는 암반의 스폴링(spalling) 및 팽창모드에 대한 모델링 기법을 연구하였다. 이에 대한 실험적 접근 방법으로서 축 방향 압축을 받는 직사각형 인공암석보(beam)에 4점 휨 시험을 결합한 축방향 압축 휨 시험을 수행하여 대심도 지하공간의 응력모드와 유사한 조건 하에서의 암석의 균열 팽창 및 스폴링 과정을 고찰하였다. 또한, 수치해석적 접근방법으로서 기존의 연속체 해석으로는 모사하기 힘든 암석의 균열과정 및 팽창특성을 개별 입자해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 모델링 하였다. 본 연구 결과 휨 실험에서 구한 팽창시점은 스폴링에 요구되는 응력수준을 평가하는데 중요한 지표가 됨을 알 수 있었으며, 또한 수치해석 결과도 유사한 결과를 모사할 수 있음을 보여주었다.