• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.334-346
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• 2006

개별요소법을 사용한 수치해석 프로그램인 PFC2D는 암석역학에 많이 사용되고 있다. 그러나 해석 모델을 구성하는 입자와 접촉의 특성을 결정하기 위해서는 시행오차적인 지루한 반복 과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 해석 모델을 정의하는 미시변수가 일축압축시험으로부터 얻어지는 거시 물성에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 분석 결과에 기초하여 간단하고 신뢰할 수 있는 정량적인 미시변수 결정법을 제안하였다. 제안된 미시변수 결정법을 검증하기 위하여 10종류의 암석 시험편을 생성하기 위한 수치 실험을 수행하였다. 그 결과 단 2회의 수치 실험만으로 탄성계수 포아송비 그리고 일축압축강도를 실험실 시험값과의 상대오차 % 내외로 재현할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.375-383
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• 2016

최근에는 세계 여러 나라에서 고속철도 건설에 대한 계획이 증가하고 있으며, 국내의 경우 수도권 광역 급행철도(GTX)와 같은 대심도 지하 교통망의 건설이 추진되고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 발생하는 공기 저항을 최소화하기 위하여 열차의 선두부는 유선형으로 설계된다. 열차가 터널 내로 진입할 때, 터널 내에서 발생하는 공기 저항으로 인하여 열차 내 승객은 이명감과 같은 불편함을 느끼게 된다. 이러한 이명감을 감소시키기 위해서는 터널 내에서 발생하는 공기역학적 특성을 고려하여 터널의 단면적을 선정하여야 한다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위해 필요한 공기 압력 제어 시스템이 이명감 감소에 미치는 효과를 분석하기 위하여 1차원 네트워크 모델링 프로그램인 THERMOTUN을 이용하여 공기압 분포에 대한 1차원 네트워크 수치해석을 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.318-326
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• 2004

본 연구에서는 다양한 경계조건에서 충전물을 포함한 절리면의 역학적 특성을 규명할 수 있는 절리면 전단시험 장비를 개발하였다. 그리고 개발된 시험장비를 이용하여 돌출부 경사, 수직응력, 충전물 종류 및 두께변화에 따른 전단시험을 수행하고 충전된 절리면의 전단특성을 고찰하였다. 일정수직응력 조건에서 충전물 종류 및 두께, 돌출부 경사, 수직응력 등을 변화하여 실험을 수행한 바에 의하면 충전된 절리면의 거동과 강도특성은 절리면의 거칠기, 충전물 두께와 종류에 따라 영향을 받는 것으로 나타났으며, 충전물이 없는 절리면과 비교할 때 팽창각이 감소하여 거칠기 영향이 충전물에 의해 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 한계두께비는 충전물 종류뿐만 아니라 응력수준, 거칠기에 따라서도 다른 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.43-53
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• 2012

개착면의 방향성과 규모가 점진적으로 변화되는 개착사면의 안정성을 지반의 암석학적, 구조적 및 역학적 특성을 종합적으로 고려한 횡단면 분석기법을 활용하여 분석하였다. 시추작업을 수행하여 획득한 코어시료를 관찰하여 사면지반의 암석학적 취약성을 조사하였으며, 시추공 내 BIPS 영상을 획득하여 사면 내부의 구조적 특성을 규명하였다. 시추코어 및 코어절리시료를 이용한 암석실험을 통해 사면 지반의 공학적 특성을 분석하였다. 평사투영해석을 수행하여 잠재적인 사면거동 양상과 거동유발 절리들을 분석하였으며, 거동유발 절리들의 트레이스 분포를 개착 형상이 고려된 횡단면상에 도시하였다. 횡단면에 분포된 평면파괴 절리들이 기저면을 형성하는 평면블록들을 절리 트레이스 분포를 고려하여 설정하였다. 횡단면 상에서 심도별 평면블록들의 안정성과 적정 안전율을 유지하기 위하여 요구되는 지보량을 산정하여 최적 사면 설계안 수립에 대한 횡단면 기법의 활용성을 고찰하였다.

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.348-358
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• 2005

Although the evaluation of the mechanical properties and behavior of discontinuous rock masses is very important for the design of underground openings, it has always been considered the most difficult problem. One of the difficulties in describing the rock mass behavior is assigning the appropriate constitutive model. This limitation may be overcome with the progress in discrete element software such as PFC, which does not need the user to prescribe a constitutive model for rock mass. Instead, the micro-scale properties of the intact rock and joints are defined and the macro-scale response results from those properties and the geometry of the problem. In this paper, a $30m{\times}30m{\times}30m$ jointed rock mass of road tunnel site was analyzed. A discrete fracture network was developed from the joint geometry obtained from core logging and surface survey. Using the discontinuities geometry from the DFN model, PFC simulations were carried out, starting with the intact rock and systematically adding the joints and the stress-strain response was recorded for each case. With the stress-strain response curves, the mechanical properties of discontinuous rock masses were determined and compared to the results of empirical methods such as RMR, Q and GSI. The values of Young's modulus, Poisson's ratio and peak strength are almost similar from PFC model and Empirical methods. As expected, the presence of joints had a pronounced effect on mechanical properties of the rock mass. More importantly, the mechanical response of the PFC model was not determined by a user specified constitutive model.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.441-446
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• 2000

폐갱도를 이용하여 관광공원을 조성할 목적으로 지하에 건설될 예정인 대형 지하광장의 안정성을 분석하기 위하여 FLAC3D를 이용한 3차원 수치해석을 수행하였다. 모델링은 두 단계로 나누어 실시되었다. 첫 단계는 지하광장 자체의 안정성 분석이며, 두 번째 단계는 인근의 채굴적이 미치는 영향분석이다. 첫 번째 단계에서는 모델의 불평형력 수렴 여부, 광장 주변의 소성 또는 인장파괴 영역의 발생상황 그리고 변위 양상으로써 광장의 안정성을 판단하였다. 두 번째 단계에서는 채굴적의 존재 유무에 따른 광장 주변의 응력상태 변화를 분석하였다. 해석결과 대형 지하광장은 역학적으로 아무런 문제가 없으며 채굴적으로 인한 영향도 받지 않는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제25권1호
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• pp.24-36
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• 2015

거창화강암은 국내 주요 석재자원의 하나로서 토목 및 건축사업에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 거창화강암을 대상으로 수많은 실내시험을 실시하여 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도, 일축압축강도, 인장강도, 영률, 포아송비, 점착력, 내부마찰각, 점하중강도지수 등의 물리적 성질을 조사하였다. 일축압축강도는 인장강도의 19.5배, 점착력의 8.6배이고, P파 속도는 S파 속도의 1.5배 수준이었다. 실험결과로 얻어진 각종 물성간의 상호관계를 분석하였으며, 일축압축강도는 포아송비, 점하중강도지수, 영률과 0.8 이상의 피어슨 상관계수를 보였다. 또한, 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 물성간의 각종 회귀식을 구하였으며, 특히 결정계수 0.7이상의 회귀식을 정리하여 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제27권2호
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• pp.89-99
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• 2017

이산화탄소 지중저장 사업의 성공적인 수행을 위해서는 저장시스템의 안정성을 확보할 수 있는 대상 지층을 선정하고 현장 지질조건에 최적화된 주입 조건을 설계해야 한다. 본 연구에서는 국내 실증실험 대상 예상후보지의 하나인 장기분지의 지질구조를 바탕으로 2차원 간략해석모델을 구축하고 TOUGH-FLAC 연계해석기법을 사용하여 초기응력조건과 주입량이 이산화탄소 격리저장시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 기초해석 결과, 수직응력이 수평응력보다 우세한 정단층 응력조건에서 전단미끄러짐 가능성이 가장 높은 결과를 보였으며, 단위시간당 주입량을 달리하는 주입량 시나리오 해석에서는 주입량을 단계적으로 증가시켜 주입하는 경우가 공극압의 증가폭이 가장 크고 활동마찰계수를 이용한 전단미끄러짐 가능성 평가 결과에서도 가장 불리한 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권1호
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• pp.66-74
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• 2007

석회암 용식지역 상부에 위치한 주거지역에 대하여 지반침하 안정성을 분석하였다. 석회암지역에 분포한 공동을 조사하기 위하여 전기비저항 토모그래피, 전자탐사를 실시하였으며 지반특성을 규명하기 위하여 시추조사를 포함한 지반공학적인 조사를 실시하였다. 조사 결과를 바탕으로 공동의 형상과 지하수 조건에 대하여 지반침하 분석 및 예측을 위한 수치해석을 실시하였다. 지반침하를 일으키는 주요인은 지하수위의 하강으로 예측되었는데 이는 표토 하부의 지하수위가 감소함으로써 지반의 역학적 평형상태가 교란되고 공동이나 지표면의 침하가 발생해 표토 토양층이 유실되기 때문이다. 석회암 용식지역에서의 지반침하를 방지하기 위하여서는 천부 공동 상부의 지하수위를 지속적으로 유지시키는 것이 필수불가결한 것으로 보인다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.158-166
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• 2009

Hoek-Brown 암석에서 응력에 의해 발생되는 균열의 전파특성을 수치해석적으로 분석하기 위한 기초연구로서 탄성균열의 균질화 기법이 제안되었다. 균열의 개시조건으로 Hoek-Brown 경험식이 이용되었고, 균열의 방향 탐색을 위해 임계면법이 이용되었다. 균열물질과 무결암으로 구성된 대표체적에 대해 체적평균 응력 및 변형률 개념을 적용하여 균열과 신선암의 역학적 특성을 균질화시킴으로써 등가 이방성매질의 구성관계식을 유도하였다. 제안된 균질화모델을 포트란 코드로 작성하여 상업유한요소 코드인 COSMOSM에 이식하였다. 제안된 수치해석모델의 적합성을 검증하기 위하여 2차원 평면변형률조건에서 수치 일축압축시험을 실시하였다. 모델 상하부 가압면의 구속조건을 달리한 2가지 해석모델을 선정하여 구속조건이 일축압축시험편의 변형 및 파단면 형성형태에 미치는 영향이 분석되었다. 균열의 균질화를 고려한 수치 일축압축시험 결과는 실제 실험에서 발생되는 형태와 유사한 변형거동 및 파단면 형성 특성을 잘 나타내었다.