• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.39-62
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• 2020

본 연구에서는 불포화토의 열-수리적 변화로 야기되는 역학적 거동 특성을 분석하고 장기 거동을 예측하기 위해 Barcelona Basic Model(BBM) 해석 모듈을 TOUGH2-MP/FLAC3D에서 구동할 수 있도록 개발하였다. 기본적으로는 TOUGH-FLAC에 BBM 해석 모듈을 개발하기 위해 사용된 선행연구의 방법과 마찬가지로 FLAC에서 제공하고 있는 Modified Cam Clay Model(MCCM)을 기반으로 User Defined Model(UDM)과 FLAC3D에서 제공하는 FISH function을 이용하였다. 본 연구에서 개발한 BBM 해석 모듈에서는 평균유효응력뿐만 아니라 흡입력의 변화에 따른 소성변형률을 모두 고려하였으며, 평균유효응력 및 흡입력 증가에 따른 항복면의 변화를 모두 반영할 수 있도록 하였다. 개발된 BBM 해석 모듈을 FLAC3D 매뉴얼에 기술되어 있는 MCCM 예제, BBM을 처음 제안한 선행연구에 언급되어 있는 예제들, 그리고 스웨덴 SKB 보고서에 언급되어 있는 실험실 시험 결과를 이용하여 검증하였다. 뿐만 아니라, 효과적인 BBM의 파라미터 도출을 목적으로 개발된 Quick tools의 검증을 위해 수행된 일련의 모델링 시험들을 동일하게 수행하고 선행연구에서 보고된 Quick tools와 Code_Bright의 결과와 비교함으로써 개발된 BBM 해석 모듈을 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.242-255
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• 2020

본 연구에서는 FLAC3D가 Opalinus Clay 암반의 열-수리-역학적 복합거동을 재현하고 이를 예측할 수 있는지 그 적용성을 검토하고자 국제공동연구 DECOVALEX-2015에서 참여하였으며, 그 일환으로 스위스 Mont Terri Rock Laboratory에서 수행된 Heater Experiment-D (HE-D)에 대한 모델링을 수행하였다. FLAC3D를 이용한 수치해석의 타당성을 평가하기 위해 현장시험에서 계측된 16 지점의 온도, 6 지점의 공극수압, 그리고 22 지점의 변형률 데이터와 비교하였다. 대상 암반의 열-수리-역학적인 이방성을 고려함으로써 Opalinus Clay 암반의 온도 변화 그리고 온도변화에 따른 공극수압의 변화와 같은 열-수리적 거동은 전반적으로 유사하게 나타났으나, 역학적 거동의 경우 변형률 데이터를 비교했을 때 온도와 공극수압과는 달리 계산된 변형률 일부만이 유사한 거동을 보였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.38-61
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• 2023

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는 경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어 비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의 지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.318-331
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• 2019

본 연구에서는 3차원 불연속균열망을 이용하여 불연속 암반을 모사하여 스미어드 균열 모델을 적용한 불연속 암반의 등가연속체 해석기법에 대해 연구를 실시했다. 연속체 해석 코드인 FLAC3D를 이용하여 모델링을 수행하였고, 해당 적용 모델의 신뢰성을 검증하기 위해 불연속체 해석에 널리 사용되는 3DEC 코드를 통해 모델의 메쉬 사이즈, 불연속면의 밀도 및 불연속면의 간극에 대한 민감도 분석을 함께 실시하여 제안 모델의 신뢰성을 검증할 수 있었다. 본 논문에서 제안된 등가연속체 해석기법을 이용한 불연속 암반의 수리해석에 대한 연구결과는 교통 터널, 석유비축기지, 방사성폐기물 처분장 등의 지하 구조물 설계 및 건설 분야에 기초자료로 활용될 것이라고 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권3호
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• pp.415-440
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• 2015

In the present case study, High Strain Dynamic Testing of piles is conducted at 3 different locations of Kolkata city of India. The raw field data acquired is analyzed using Pile Driving Analyzer (PDA) and CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Programme) computer software and load settlement curves along with variation of force and velocity with time is obtained. A finite difference based numerical software FLAC3D has been used for simulating the field conditions by simulating similar soil-pile models for each case. The net pile displacement and ultimate pile capacity determined from the field tests and estimated by using numerical analyses are compared. It is seen that the ultimate capacity of the pile computed using FLAC3D differs from the field test results by around 9%, thereby indicating the efficiency of FLAC3D as reliable numerical software for analyzing pile foundations subjected to impact loading. Moreover, various parameters like top layers of cohesive soil varying from soft to stiff consistency, pile length, pile diameter, pile impedance and critical height of fall of the hammer have been found to influence both pile displacement and net pile capacity substantially. It may, therefore, be suggested to include the test in relevant IS code of practice.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.163-173
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• 2003

본 연구에서는 억지말뚝으로 보강된 사면에서 한계평형 해석법과 3차원 해석 결과를 비교 분석하였다. 특히, 유한차분법을 이용한 FLAC 3D를 바탕으로 하는 커플링 해석에 주안점을 두었으며, FLAC을 이용하여 전단강도감소기법에 따른 보강사면의 안전율을 계산하기 위해 FLAC의 내장언어인 FISH를 이용하여 작성하였다. 커플링 해석에서 억지말뚝에 의한 안정화된 사면을 해석하기 위해 말뚝의 거동과 사면안정을 동시에 고려하였다. 따라서 본 연구에서는 이 두 방법을 적용하여 일렬 억지말뚝이 사면선단, 중앙부, 정부에 위치할 경우에 있어서 각각의 활동 파괴면 및 안전율을 비교 분석하였으며 강도정수 감소법을 적용한 해석기법의 적용성과 타당성에 대한 분석을 수행하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.141-149
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• 2018

In this paper, the creep behavior of bolted rock was analyzed by using the unconfined creep tests and the numerical results. Based on the test results, the Bolted Burgers creep model (B-B model) was proposed to clarify the creep mechanism of rock mass due to rock bolts. As to the simulation of the creep behaviour of bolted rock, a new user-defined incremental iterative format of the B-B model was established and the open-source $FLAC^{3D}$ code was written by using the object-oriented language (C++). To check the reliability of the present B-B creep constitutive model program, a numerical model of a tunnel with buried depth of 1000 m was established to analyze the creep response of the tunnel with the B-B model support, the non-support and the bolt element support. The simulation results show that the present B-B model is consistent with the calculated results of the inherent bolt element in $FLAC^{3D}$, and the convergence deformation can be more effectively controlled when the proposed B-B model is used in the $FLAC^{3D}$ software. The big advantage of the present B-B creep model secondarily developed in the $FLAC^{3D}$ software is the high computational efficiency.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권5호
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• pp.437-454
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• 2022

The hydro-mechanical (HM) two-way sequential coupling in the TOUGH2-FLAC3D linking algorithm is validated completely and successfully in both M to H and H to M directions, which are initiated by mechanical surface loading for geomechanical validation and hydrological groundwater pumping for hydrogeological validation, respectively. For such complete and successful validation, a TOUGH2-FLAC3D linked numerical model is developed first by adopting the TOUGH2-FLAC3D linking algorithm, which uses the two-way (fixed-stress split) sequential coupling scheme and the implicit backward time stepping method. Two geomechanical and two hydrogeological validation problems are then simulated using the linked numerical model together with basic validation strategies and prerequisites. The second geomechanical and second hydrogeological validation problems are also associated with the Mandel effect and the Noordbergum and Rhade effects, respectively, which are three phenomenally well-known but numerically challenging HM effects. Finally, sequentially coupled numerical solutions are compared with either analytical solutions (verification) or fully coupled numerical solutions (benchmarking). In all the four validation problems, they show almost perfect to extremely or very good agreement. In addition, the second geomechanical validation problem clearly displays the Mandel effect and suggests a proper or minimum geometrical ratio of the height to the width for the rectangular domain to maximize agreement between the numerical and analytical solutions. In the meantime, the second hydrogeological validation problem clearly displays the Noordbergum and Rhade effects and implies that the HM two-way sequential coupling scheme used in the linked numerical model is as rigorous as the HM two-way full coupling scheme used in a fully coupled numerical model.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.335-358
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• 2020

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 통해 단층의 수리역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석 모델을 제안하였다. 이는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 Task B의 일환으로 수행되었으며, 불투수성 암반 내 유체 주입으로 인한 단층의 재활성을 예측하고 주변 암반의 수리역학적 안정성을 평가할 수 있는 해석모델을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 본 연구에서는 TOUGH2 수리유동모델과 FLAC3D의 역학적 인터페이스 모델의 연동을 통해 단층의 역학적 거동을 보다 합리적으로 구현할 수 있는 해석기법을 제안하고, 벤치마크 해석과 스위스 Mont Terri 지하연구시설 현장시험에 적용하여 그 타당성과 유효성을 검증하였다. 개발된 해석 모델은 유체의 주입으로 인한 단층 내 압력 분포의 발달, 역학적 변형에 따른 수리간극의 변화, 변위와 응력 등 단층의 수리역학적 거동을 적절히 재현할 수 있는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.77-94
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• 2016

A forked tunnel, as a special complicated underground structure, is composed of big-arch tunnel, multi-arch tunnel, neighborhood tunnels and separate tunnels according to the different distances between two separate tunnels. Due to the complicated process of design and construction, surrounding jointed rock mass stability of the big-arch tunnel which belongs to the forked tunnel during excavation is a hot issue that needs special attentions. In this paper, an elasto-plastic damage constitutive model for jointed rock mass is proposed based on the coupling method considering elasto-plastic and damage theories, and the irreversible thermodynamics theory. Based on this elasto-plastic damage constitutive model, a three dimensional elasto-plastic damage finite element code (D-FEM) is implemented using Visual Fortran language, which can numerically simulate the whole excavation process of underground project and perform the structural stability of the surrounding rock mass. Comparing with a popular commercial computer code, three dimensional fast Lagrangian analysis of continua (FLAC3D), this D-FEM has advantages in terms of rapid computing process, element grouping function and providing more material models. After that, FLAC3D and D-FEM are simultaneously used to perform the structural stability analysis of the surrounding rock mass in the forked tunnel considering three different computing schemes. The final numerical results behave almost consistent using both FLAC3D and D-FEM. But from the point of numerically obtained damage softening areas, the numerical results obtained by D-FEM more closely approach the practical behaviors of in-situ surrounding rock mass.