• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.573-586
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• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 지구물리
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• 제9권2호
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• pp.129-134
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• 2006

Recently, spillways are need to control stable water level for supporting main dams because of floods by unusual change of weather such as Typhoon Rusa. This study has been focused on the amount of leakage through the rock mass distributed fractures and joints under the opened emergency spillway. It is very important to evaluate the amount of leakage as these affect stability of spillway by interaction between effective stress and pore pressure. The commercial program MAFIC has been used for analyzing groundwater flow in fractured rock mass. The results showed that the values of range, average and deviation of leakage were 2.85∼3.79×10-1, 3.32×10-1 and 1.70×10-2 m3/day/m2 respectively. Secondary, we have estimated the effect of grouting after the transmissivity(Tf) of joint 1 as main pathway of leakage known from above results was changed from 1.78×10-7 to 1.59×10-9 m2/s. The results showed that the values of range, average and deviation of leakage were 7.80×10-4∼1.53×10-3, 1.18×10-3 and 1.32×10-4 m3/day/m2 respectively. As the result, the amount of leakage after grouting has been decreased by a ratio of 1 to 277.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권6호
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• pp.639-652
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• 2012

A three-dimensional discrete fracture network model was developed in order to simulate the hydraulic characteristics of a granitic rock mass at Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) Underground Research Tunnel (KURT). The model used a three-dimensional discrete fracture network (DFN), assuming a correlation between the length and aperture of the fractures, and a trapezoid flow path in the fractures. These assumptions that previous studies have not considered could make the developed model more practical and reasonable. The geologic and hydraulic data of the fractures were obtained in the rock mass at the KURT. Then, these data were applied to the developed fracture discrete network model. The model was applied in estimating the representative elementary volume (REV), the equivalent hydraulic conductivity tensors, and the amount of groundwater inflow into the tunnel. The developed discrete fracture network model can determine the REV size for the rock mass with respect to the hydraulic behavior and estimate the groundwater flow into the tunnel at the KURT. Therefore, the assumptions that the fracture length is correlated to the fracture aperture and the flow in a fracture occurs in a trapezoid shape appear to be effective in the DFN analysis used to estimate the hydraulic behavior of the fractured rock mass.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.87-92
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• 2000

In excavation of tunnels especially located in shallow depth, it is not rare to meet geological change in excavation progress worse than expected in the initial design stage. This paper present a case study on the re-design of excavation and support system of a shallow tunnel under construction where it meets the unexpected bad geological condition during excavation. The detailed geological investigation shows that the rock mass is heavily weathered and fractured with RMR value less than 20. Considering this geological condition, the design concept is focused on the reinforcement of the ground preceding the excavation of tunnel. Two design patterns, LW-grouting & forepoling with pilot tunnelling method and the steel pipe reinforced grouting method, are suggested. Numerical analysis by FLAC shows that these two patterns give the tunnel and roof ground stable in excavation process while the original design causes severe failure zone around the tunnel and floor heaving. In point of the mechanical stability and the degree of construction, the steel pipe reinforced grouting technique proved to be good for the reinforcement of heavily fractured rock mass in tunnelling. This assessment and design process would be a guide in the construction of tunnels in heavily weathered and fractured rock mass situation.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.218-231
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• 2006

이방성/비균질 암반은 터널 굴착에 의해 매우 다양한 변형거동을 나타내며, 이는 암반 내 존재하는 단층 및 절리 그리고 파쇄대 등과 같은 지질학적 요소들의 공간적인 특성에 의해 크게 좌우된다. 본 논문에서는 파쇄대가 존재할 경우 2차원 수치해석을 통해 여러 가지 영향인자들에 대한 매개변수 분석을 수행하였다. 그 결과 파쇄대 폭 및 위치 그리고 지보 등에 따라 터널 변위는 분석 위치마다 매우 상이하게 나타났다. 그러나 불연속면 및 파쇄대는 3차원적 기하구조를 나타내므로 3차원 지반 구조적 특성을 고려할 수 있는 3차원 해석이 필수적이라고 판단된다. 또한 기술적으로 안전하고 경제적인 터널 건설을 위하여 불확실한 지반조건 및 환경여건에 매우 유연하게 대처할 수 있는 설계/시공 기술이 필요하다고 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.585-594
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• 2019

In-situ leaching could be one of the promising mining methods to extract the minerals from deep fractured rock mass. Constrained by the low permeability at depth, however, the performance does not meet the expectation. In fact, the rock mass permeability mainly depends on the pre-existing natural fractures and therefore play a crucial role in in-situ leaching performance. More importantly, fractures have various characteristics, such as aperture, persistence, and density, which have diverse contributions to the promising method. Hence, it is necessary to study the variation of fluid rate versus fracture parameters to enhance in-situ leaching performance. Firstly, the subsurface fractures from the depth of 1500m to 2500m were mapped using the discrete fracture network (DFN) in this paper, and then the numerical model was calibrated at a particular case. On this basis, the fluid flow through fractured rock mass with various fracture characteristics was analyzed. The simulation results showed that with the increase of Fisher' K value, which determine the fracture orientation, the flow rate firstly decreased and then increased. Subsequently, as another critical factor affecting the fluid flow in natural fractures, the fracture transmissivity has a direct relationship with the flow rate. Sensitive study shows that natural fracture characteristics play a critical role in in-situ leaching performance.

• 터널과지하공간
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• 제27권2호
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• pp.100-108
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• 2017

균열텐서 파라미터는 절리의 기하학적 속성이 결합된 효과를 지시하는 척도로 사용할 수 있으며 불연속절리망(DFN)에서 유체 유동통로의 연결 상태를 정량화할 수 있다. 본 연구는 이차원 DFN의 균열텐서 파라미터와 수리적 특성 간의 상관성 분석을 수행하였다. DFN에서 임의 방향으로의 수리전도도는 이에 직교하는 방향으로 산정된 균열텐서성분과 강한 비선형 관계를 갖는 것으로 평가되었다. 서로 다른 규모의 이차원 DFN 블록에서 방향에 따른 균열텐서의 일차불변량($F_0$)을 방사형 도표로 나타내었을 때, 방향에 따른 $F_0$ 값의 유의미한 변화가 없는 원형의 플롯은 절리성 암반을 대표요소체적으로 취급하기 위한 필요조건이 될 수 있다. DFN 블록에서 임의 방향으로 개별체 해석기법으로 산정한 수리전도도와 이론적 수리전도도 사이의 상대오차(ER)는 $F_0$의 증가에 따라 감소한다. $F_0$는 평균 블록수리전도도와 강한 함수관계를 갖는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.61-70
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• 2013

본 연구에서는 2차원 유한차분 해석을 이용하여 절리암반에 시공된 말뚝기초의 선단지지력을 분석하였다. 이를 위해 암반의 절리상태를 고려할 수 있는 Hoek-Brown 항복규준을 이용하여 다양한 조건의 수치해석이 수행되었다. 넓은 범위의 절리상태를 고려하기 위하여 GSI를 주 매개변수로 설정하였고 말뚝 직경, 암반의 일축압축강도, Hoek-Brown 상수 $m_0$의 매개변수 영향을 살펴보았다. 본 연구결과 매개변수들의 변화에 따른 절리 암반에 설치된 말뚝기초의 선단지지력 변화 경향을 확인하였고 이러한 결과를 토대로 매개변수 분석에 따른 선단지지력 결과를 도출하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권1호
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• pp.17-25
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• 1998

This paper investigates coupled thermal, mechanical and hydraulic phenomena in deep rock mass especially for underground heat storage system. Firstly, concepts of underground heat storage were presented and coupling phenomena in this area were illustrated. In order to understand the basic mechanism of thermal, hydraulic and deformation behavior in rock cavern disturbed by thermal gradient about 10$0^{\circ}C$, various numerical experiments were conducted using several codes. The study involves the behavior of fractured rock mass including rock joint. In spite of the limitation of codes modelling fully coupled effects, these codes could be applied in analysis of underground heat storage. The heat loss in rock mass, which is a major factor in heat storage, is insignificant in all results.

• 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.