• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.1-23
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• 2017

A coupled liquid-gas-solid three-phase model, linking two numerical codes (TOUGH2/EOS3 and $FLAC^{3D}$), was firstly established and validated by simulating an in-situ air flow test in Essen. Then the coupled model was employed to investigate responses of multiphase flow and soil skeleton deformation to compressed air or freshwater injection using the same simulation conditions in an aquifer of Tianjin, China. The simulation results show that with injecting pressurized fluids, the vertical effective stress in some area decreases owing to the pore pressure increasing, an expansion of soil skeleton appears, and land uplift occurs due to support actions from lower deformed soils. After fluids injection stops, soil deformation decreases overall due to injecting fluids dissipating. With the same applied pressure, changes in multiphase flow and geo-mechanical deformation caused by compressed air injection are relatively greater than those by freshwater injection. Furthermore, the expansion of soil skeleton induced by compressed air injection transfers upward and laterally continuously with time, while during and after freshwater injection, this expansion reaches rapidly a quasi-steady state. These differences induced by two fluids injection are mainly because air could spread upward and laterally easily for its lower density and phase state transition appears for compressed air injection.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권12호
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• pp.27-35
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• 2010

지하공간에 설치되는 구조물 중 지하수위 아래에 위치하는 부분은 상향으로 정수압인 부력이 작용하게 된다. 최근 큰 규모의 중요구조물 즉, 부력이 크게 발생하는 구조물은 공사비가 고가이나 안전율을 확실하게 증가시키는 방법인 부력저항 영구앵커를 많이 적용하고 있는 실정이다. 그러나, 부력저항 영구앵커의 저항 메커니즘 규명은 미흡한 실정이다. 특히, 시공 후 앵커의 장기거동에 대한 규명은 계측 관리의 어려움으로 이루어지지 않고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 부력 저항 영구앵커의 설계 시 합리적인 구조물 거동 평가를 위하여 앵커두부에 하중계를 설치하여 앵커축력을 자동화계측 및 수동계측을 통해 시공초기부터 10년간 계측 분석하였으며, 이를 토대로 건물의 자중증가에 따른 앵커의 시공단계별 거동과 시간 경과에 따른 앵커의 장기거동(시공 후 10년 이내의 거동)을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.155-167
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• 2015

본 연구에서는 TOUGH2-FLAC3D 연계해석기법을 이용하여 암반공동에 고온의 열에너지를 30년간 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 열에너지저장에 따른 암반의 거동 특성 및 환경 영향을 예측하고 이에 대한 제어기준을 수립하기 위한 기초 연구로서, 저장소 주변 암반에서 발생하는 열-수리 흐름과 역학적 거동의 상호작용에 대하여 검토하였다. 기본해석으로서 결정질 암반 내 원통형 공동에$350^{\circ}C$의 대용량 열에너지를 저장하는 경우를 모델링하였으며, 열에너지저장소의 단열성능은 고려하지 않았다. 암반 내 열전달의 주요 메카니즘은 암반의 전도에 의한 것으로 판단되며, 암반의 역학적 거동은 수리적 요소보다는 열적 요소에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반과 지하수 가열에 따른 유효응력 재분포 양상과 열팽창으로 인한 암반 변위 및 지표 융기를 검토하였으며, 주변 암반에서의 전단파괴 위험도를 정량적인 수치를 통해 제시하였다. 암반 가열에 따른 열팽창으로 인하여 지표면에서 수 cm의 융기가 발생하였으며, 저장공동 상부에 인장응력이 크게 발달하면서 전단파괴의 위험도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 암석학회지
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• 제2권1호
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• pp.1-8
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• 1993

이 연구는 경기육괴의 기반암인 춘천-홍천지역의 용두리 편마암 복합체내에서 처음으로 관찰된 남정석에 대해 보고한다. 연구 지역 석영-장석질 편마암의 주된 광물조합은 흑운모+석류석+규선석+사장석+석영${\pm}$남정석${\pm}$K-장석${\pm}$백운모이다. 남정석은 모두 4개의 표품에서 산출하며, 그 중 3개에서는 규선석과 공존한다. 남정석은 대부분 1mm 크기 이하의 타형 내지 반자형의 결정으로, 그리고 잔류물 형태의 준안정 광물로 산출한다. 따라서 연구 지역의 용두리 편마암 복합체는 결정으로, 그리고 잔류물 형태의 준안정 광물로 산출한다. 따라서 연구 지역의 용두리 편마암 복합체는 중압형의 변성작용을 경험했으며, 후기에 규선석 +K-장석 분대에 해당하는 저압형 변성작용을 받았다. 기존의 변성광물 분석자료를 재해석할 경우, 최고 변성작용의 평균 온도-압력 조건은 $683{\pm}62^{\circ}C$와 4.9~5.5kbar이다. 청평-가평 지역의 변성작용(이광진과 조문섭, 1992)과 이번 연구를 종합하면 중부 경기 편마암 복합체내에서 남정석이 비교적 광역적으로 산출함이 밝혀졌다. 더 나아가 남정석이 후기의 높은 변성온도에도 불구하고 보존되어 있음은 중부 경기육괴가 빠른 속도의 융기로 특징지워지는 변성지구조적 진화를 경험했음을 시사한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권4호
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• pp.505-513
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• 2018

Steam flooding is widely used in heavy oil reservoir with coupling effects among the formation temperature change, fluid flow and solid deformation. The effective stress, porosity and permeability in this process can be affected by the multi-physical coupling of thermal, hydraulic and mechanical processes (THM), resulting in a complex interaction of geomechanical effects and multiphase flow in the porous media. Quantification of the state of deformation and stress in the reservoir is therefore essential for the correct prediction of reservoir efficiency and productivity. This paper presents a coupled fluid flow, thermal and geomechanical model employing a program (MATLAB interface code), which was developed to couple conventional reservoir (ECLIPSE) and geomechanical (ABAQUS) simulators for coupled THM processes in multiphase reservoir modeling. In each simulation cycle, time dependent reservoir pressure and temperature fields obtained from three dimensional compositional reservoir models were transferred into finite element reservoir geomechanical models in ABAQUS as multi-phase flow in deforming reservoirs cannot be performed within ABAQUS and new porosity and permeability are obtained using volumetric strains for the next analysis step. Finally, the proposed approach is illustrated on a complex coupled problem related to steam flooding in an oil reservoir. The reservoir coupled study showed that permeability and porosity increase during the injection scenario and increasing rate around injection wells exceed those of other similar comparable cases. Also, during injection, the uplift occurred very fast just above the injection wells resulting in plastic deformation.

• Wind and Structures
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• 제27권3호
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• pp.163-173
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• 2018

The design wind pressure for low-rise buildings in the ASCE 7-10 is defined by procedures that are categorized into the Main Wind Force-Resisting System (MWFRS) and the Components and Cladding (C&C). Some of these procedures were originally developed based on steel portal frames of industrial buildings, while the residential structures are a completely different structural system, most of which are designed as low-rise light-frame wood constructions. The purpose of this study is to discuss the rationality (or irrationality) of the extension of the wind loads calculated by the ASCE 7-10 to the light-frame wood residential buildings that represent the most vulnerable structures under extreme wind conditions. To serve this purpose, the same approach as used in the development of Chapter 28 of the ASCE 7-10 that envelops peak responses is adopted in the present study. Database-assisted design (DAD) methodology is used by applying the dynamic wind loads from Louisiana State University (LSU) database on a typical residential building model to assess the applicability of the standard by comparing the induced responses. Rather than the postulated critical member demands on the industrial building such as the bending moments at the knee, the maximum values at the critical points for wood frame buildings under wind loads are used as indicators for the comparison. Then, the critical members are identified through these indicators in terms of the displacement or the uplift force at connections and roof envelope. As a result, some situations for each of the ASCE 7 procedures yielding unconservative wind loads on the typical low-rise residential building are identified.

• Wind and Structures
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• 제26권2호
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• pp.75-87
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• 2018

A large number of low-rise buildings experienced serious roof covering failures under strong wind while few suffered structural damage. Clay and concrete tiles are two main kinds of roof covering. For the tile roof system, few researches were carried out based on Finite Element (FE) analysis due to the difficulty in the simulation of the interface between the tiles and the roof sheathing (the bonding materials, foam or mortar). In this paper, the FE analysis of a single clay or concrete tile with foam-set or mortar-set were built with the interface simulated by the equivalent nonlinear springs based on the mechanical uplift and displacement tests, and they were expanded into the whole roof. A detailed wind tunnel test was carried out at Tongji University to acquire the wind loads on these two kinds of roof tiles, and then the test data were fed into the FE analysis. For the purpose of validation and calibration, the results of FE analysis were compared with the full-scale performance ofthe tile roofs under simulated strong wind impact through one-of-a-kind Wall of Wind (WoW) apparatus at Florida International University. The results are consistent with the WoW test that the roof of concrete tiles with mortar-set provided the highest resistance, and the material defects or improper construction practices are the key factors to induce the roof tiles' failure. Meanwhile, the staggered setting of concrete tiles would help develop an interlocking mechanism between the tiles and increase their resistance.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.13-27
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• 2018

사석경사식 방파제의 안정성에 있어 파랑에 의한 사석마운드내의 침투흐름의 영향이 연구되었다. 침투흐름은 일반적으로 태풍시 방파제 주변 수위차에 의해 발생된다. 기존 사석마운드의 안정해석법은 정적해석으로 활동면 상의자중(콘크리트블록, 사석, 필터, 보호층)에 의한 수직력과 콘크리트 블록에 작용하는 파압에 의한 수평력(Goda 식으로 산정)의 힘의 평형조건으로 결정된다. 그러나 이 정적방법은 사석마운드 내의 파랑에 의한 침투흐름을 고려할 수 없다. 이런 침투흐름은 사석마운드의 안정성을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 침투 작용시 사석경사식 방파제의 안정성에 대해 CFD 프로그램(OpenFOAM)과 한계평형해석법(GeoStudio)을 이용하여 검토하였다. 수치해석결과 침투로 인해 사석경사식 방파제의 안정성이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 수치해석 결과는 사석마운드의 안정성이 시간에 따라 변하는 것을 보여주었다. 특히 파가 방파제를 월류하고 침투류에 의해 상치콘크리트 측면과 하부에 강한 양압력과 사석마운드 내부에 간극수압이 크게 발생하는 시점에 가장 불안정 상태를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 동적 파랑에 의한 침투류의 영향을 고려한 동적해석도 정적해석과 함께 검토할 필요가 있다.

• 암석학회지
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• 제6권3호
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• pp.226-243
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• 1997

오대산편마암복합체는 미그마타이트질편마암과 반상변정질편마암이 주를 이루며, 소규모의 규암, 앰피볼라이트, 대리암 및 우백질편마암 등이 렌즈상으로 협재되어있다. 이 지역은 최소 2회의 공역변성작용을 받았다. 1차 변성작용시 변성정도는 흑운모-백운모-사장석-석영, 석류석-흑운모-백운모-K-장석-사장석-석영의 광물조합 등을 보이는 동부 및 서남부지역의 K-장석-백운모분대로부터 석류석-흑운모-K-장석-사장석-석영, 흑운모-K-장석-사장석-석영, 석류석-흑운모-K-장석-사장석-규선석-스피넬-석영의 광물조합을 보이는 북서부지역의 K-장석-석류석분대로 증가한다. 사장석 내부에 남정석이 잔류물로 나타난다. 2차 변성작용은 근청석의 생성이 특징적이다. 2차 변성작용시의 변성정도는 근청석-석류석-규선석-흑운모-백운모-석영, 근청석-석류석-스피넬-규선석-흑운모-백운모-석영의 광물조합을 보여주는 개인산을 중심으로하는 석류석-근청석 분대로부터 방사상으로 감소한다. 그 결과 근청석-규선석-흑운모-사장석-석영, 근청석-흑운모-백운모-사장석-석영, 규선석-흑운모-백운모-사장석의 광물 조합을 가지는 규선석-근청석분대가 석류석-근청석분대를 둘러싸며 나타난다. 석류석-흑운모-규선석-K-장석-사장석-스피넬의 광물조합으로부터 계산된 1차 변성작용시의 최대 변성압력-온도조건은 5.4~7.4kb, $776~789^{\circ}C$이나 상평형관계를 고려할 때 실제 변성압력-온도조건은 계산된 조건보다 높았을 가능성이 있다. 사장석내에 잔존하는 석류석-흑운모-사장석에 대한 변성압력-온도조건은 12.5kb, $650^{\circ}C$로 1차 변성작용이 매우 높은 압력경로를 거친후 최대변성 온도조건에 도달했음을 지시한다. 2차 변성작용에서 석류석-흑운모-근청석-스피넬-석영의 광물조합에서 계산된 2차 변성작용시의 압력-온도조건은 6 kb 이하, $680~750^{\circ}C$이다. 오대산편마암복합체에서는 고압의 변성작용과 급격한 지각의 상승을 거친후 중압고온의 1차 변성작용이 일어났으며 구룡층군의 퇴적이후 저압고온의 2차 변성작용이 일어났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.27-39
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• 2012

본 논문에서는 보편적인 제방 보강공법 중 하나인 보축 공법이 적용된 실제 제방을 대상으로 하여, 원심모형시험을 수행하고 조건에 따른 제방의 침투 거동을 분석하였다. 동일한 단면 조건에서 투수성이 낮은 양질의 재료가 제내지를 보축한 경우와 제외지를 보축한 경우에 대한 원심모형시험을 수행하고 각 경우를 비교하여, 보축 방향에 따른 영향을 분석하였다. 또한, 대상 현장의 제방은 투수성이 낮은 세립토층에 축조되어 있었으며, 이에 대한 영향을 분석하였다. 제외지 보축의 경우, 시간이 흐름에 따라 제내지 보축의 경우에 비해 포화영역의 확산이 적고 느리게 나타났다. 제내지 보축된 경우, 상대적으로 빠르게 포화영역이 확대되었으나, 제내지 보축의 낮은 투수성으로 침투수가 많이 유출되지는 않았다. 낮은 투수성의 하부 기초지반은 포화영역이 확대되었으며, 또한 기초지반 아래에서 배수층에 작용하는 압력으로 인한 과잉간극수압에 의해 보다 빠르게 포화가 진행되었다.