• Geomechanics and Engineering
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• 제37권6호
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• pp.555-563
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• 2024

The reasonable setting of coal pillar width plays a key role in guaranteeing the steadiness of surrounding rock of fully mechanized caving gateroad driving along the next goaf. Based on the engineering background of the Bayangaole mine, the discrete element method was used to simulate the fracture evolution of coal pillars with different pillar widths. The results show that the damage rate of the coal pillar increases with the decrease in the width of the coal pillar. Once the coal pillar width is smaller than 6 m, cracks run through the coal pillar, and the coal pillar is completely damaged. In the middle of the coal pillar, which has a width of 6 m and above, there is a relatively complete area with low damage. The results show that the pillar width of 6 m is the most appropriate. Field tests prove that the reserved width of a 6 m small coal pillar can effectively control the surrounding rock deformation, ensuring the overall steadiness of the gateroad in the thick coal seam. It is hoped that this study will offer some reference for the determination of the reasonable size of the coal pillar.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.15-23
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• 2009

대상 연구지역은 화강암 지역으로서 단층파쇄대가 지나는 대단면 3련 터널이며 변단면 구간으로 1 : 4.5의 하향경사 및 상부 비탈면 형성에 따른 터널단면, 필러폭 그리고 터널 토피고가 연속적으로 변화하는 구간이다. 즉 터널직경이 점차 변하는 구간으로 필러폭이 직경에 따라 0.5D에서 1.0D로 변하므로 필러폭에 대한 각 단면에 대한 안정성 평가를 할 수 있는 구간이다. 3련 터널의 필러부 안정성을 계측치를 바탕으로 평가하였으며 이를 수치해석과 비교해 보았다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.352-359
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• 2010

병설터널에서 근접 굴착으로 인한 영향은 터널간 이격거리에 따라 달라진다. 본 논문에서는 수평절리암반에 형성된 병설터널의 이격거리에 따른 영향을 파악하기 위하여 콘크리트 블록으로 균일 수평 절리 모형 지반을 조성하고 이격거리를 변화시키면서 모형터널을 설치한 후에 대형 모형실험을 수행하였다. 병설터널의 이격거리(필라폭)는 터널 폭 D를 기준으로 0.29D, 0.59D, 0.88D, 1.18D로 변화시켰다. 실험중에 필라 응력, 터널변위, 지반 변위를 계측하였다. 측압계수는 1.0을 유지하였다. 실험결과, 터널 및 주변지반의 변위와 필라 응력은 필라 폭이 감소함에 따라 증가하였다. 각 계측항목에서 최대 변화폭이 발생하는 단계는 후행터널의 상반굴착 직후로 나타났다. 병설터널 굴착 시 가장 큰 영향을 받는 위치는 필라부와 맞닿아 있는 선행터널의 어깨부로 확인되었다. 이러한 결과는 병설터널의 안정성은 시공 시 천단변위보다 내공변위 관리를 통해 평가되어야 한다는 것을 보여준다. 또한, 병설터널의 영향권이 양호한 지반조건에 대한 경험이론의 근접시공 영향권(0.8D~2.0D)보다 근접한 0.59D~0.88D 범위에서 형성되었으며 이러한 영향범위 감소는 병설터널의 안정성에 수평절리의 영향이 있는 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.443-453
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• 2013

본 연구에서는 주방식 지하구조물의 안정성을 좌우하는 무지보 암주의 거동을 수치해석에 의해 검토하였다. 암주의 강도를 추정하기 위해 기존 연구들에서 제시된 경험식들을 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 암주의 폭이 높이보다 커질수록 암주 강도와 암반 강도의 비율이 증가하여 안정성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 특히, 본 연구의 해석조건에서는 암주의 폭과 높이의 비율이 약 1.5 이상이면 무지보 암주의 강도가 암반의 압축강도보다 크게 얻어졌다. 또한 암주의 형상 조건에 따라 수치해석 결과와 유사한 결과를 산출하는 경험식이 다소 상이하여, 현장자료 기반의 경험식을 활용하기 위해서는 암주의 형상 조건에 따라 적합한 경험식을 적용하는 것이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제25권5호
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• pp.423-434
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• 2015

본 연구에서는 필러 폭과 모형재료의 강도가 서로 다른 등방성 및 이방성 암반 내 쌍굴터널의 모형실험을 통해 얻어진 터널의 변형과 필러부 균열이 발생한 이축압력 자료를 이용하여 터널 간 이격거리, 지반 강도, 등방성 및 이방성이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 모형재료의 일축압축강도에 대한 균열개시압력의 백분율을 균열개시압력비율이라고 정의할 경우, 강도가 큰 지반에 시공되는 쌍굴터널은 강도가 작은 지반에 비하여 균열개시압력 값은 크지만, 균열개시압력비율은 작게 나타났다. 이에 비해 필러 폭이 큰 쌍굴터널은 필러 폭이 작은 경우에 비하여 균열개시압력 값이 클 뿐 아니라 균열개시압력비율도 크게 나타나, 필러 폭은 쌍굴터널 안정성에 영향을 미치는 주된 요소로 판단된다. 지반의 등방성과 이방성 여부도 터널 안정성에 영향을 미쳤는데, 이방성 모형은 등방성 모형에 비해 균열개시압력과 균열개시압력비율이 작을 뿐 아니라 필러부에 존재한 기존 불연속면을 따라 균열이 발생하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.226-241
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• 2020

지하 광산 공동의 안전성은 광주의 강도와 밀접한 관계가 있다. 광주의 강도를 알고 있다면 광주의 위험성을 판단할 수 있고 그에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다. 광주의 강도는 광주 내에 존재하는 불연속면의 특성과 광주의 형상에 영향을 받는다. 본 연구에서는 광주를 관통하는 불연속면과 광주의 종횡비, 광주 내부에 존재하는 소규모의 내포 절리에 따른 강도 변화를 PFC 3D를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 광주의 강도는 불연속면의 경사각에 영향을 받으며, 광주의 폭이 넓어질수록 강도가 증가하고 내포 절리의 수가 증가할수록 강도가 감소함을 확인하였다. 내포 절리로 인해 광주 표면에 나타나는 절리선 길이의 총합과 광주 강도와의 관계를 지수 함수로 회귀한 결과, 두 인자 사이의 높은 상관계수를 얻었다. 따라서 하나의 절리군이 존재할 때, 지수 함수식을 통해 절리선 길이의 총합으로부터 광주의 강도를 예측할 수 있다. 마지막으로 경사각이 60°, 30°인 두 절리군이 존재할 때 절리선 길이의 총합으로부터 광주 강도를 추정할 수 있는 식을 제시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제35권3호
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• pp.1-8
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• 2017

본 연구에서는 다층 주방식 채광 광산에서 우발적 폭발이 일어났을 때 구조변수가 파괴(낙석 등)에 미치는 영향 및 기여도를 평가 분석하였다. 다층 주방식 광산에서 대형 폭발에 따른 최대진동속도 영향을 산출하기 위해 AUTODYN으로 수치해석을 수행하였으며, 각 인자들의 기여도 분석을 위해 강건설계 실험계획법을 이용하여 설계인자를 분석하였다. 분석에 사용된 직교배열은 $L_9(3^4)$ 이었고 변수는 각각 3수준의 값을 갖는 광주의 높이, 광주의 폭, 갱도 폭, 바닥필라 두께 등으로 하였다. 분석결과 폭발원 갱도로 부터 하부레벨 갱도 천반에서 최대진동속도 발생에 가장 큰 영향을 미치는 것은 광주의 높이이며, 이어서 바닥필라, 갱도 폭, 광주의 폭 순으로 나타났다. 수평인접 갱도 측면중앙의 경우는 광주의 폭, 갱도 폭, 광주의 높이, 바닥필라의 두께 순으로 기여율이 평가되었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제16권1호
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• pp.65-69
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• 2017

This paper presents a Technology-CAD (TCAD) simulation of the characteristics of crystalline Si pillar array solar cells. The junction depth and the surface concentration of the solar cells were optimized to obtain the targeted sheet resistance of the emitter region. The diffusion model was determined by calibrating the emitter doping profile of the microscale silicon pillars. The dimension parameters determining the pillar shape, such as width, height, and spacing were varied within a simulation window from ${\sim}2{\mu}m$ to $5{\mu}m$. The simulation showed that increasing pillar width (or diameter) and spacing resulted in the decrease of current density due to surface area loss, light trapping loss, and high reflectance. Although increasing pillar height might improve the chances of light trapping, the recombination loss due to the increase in the carrier's transfer length canceled out the positive effect to the photo-generation component of the current. The silicon pillars were experimentally formed by photoresist patterning and electroless etching. The laboratory results of a fabricated Si pillar solar cell showed the efficiency and the fill factor to be close to the simulation results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.299-310
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• 2014

국가적으로 국토의 효율적 활용과 친환경성 등으로 인해 터널과 같은 지하공간 건설이 필요하다. 친환경적 요소의 중요성을 감안할 때, 산악지에 형성되는 도로건설에 대해 2-아치 및 대단면 터널로 계획되나 경제성, 시공성, 공사기간, 유지관리 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 2차로의 국도터널을 기준으로 현장조건과 지반조건을 고려하여 터널별 이격거리와 토피고를 변화시켜 경험식과 수치해석적으로 필라부의 안전성을 평가하였으며, 해석 프로그램으로 유한요소법을 적용한 Plaxis 2D를 활용하여 터널의 최소 필라폭 선정과 전체적인 터널의 거동특성을 분석하였다. 분석결과, Tie-Bolt에 의한 필라보강은 연직하중을 분산시켜 안전적인 근접병렬터널 계획이 가능하며, 터널 필라의 거동은 현장계측 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 지반조건에 따라 터널 필라폭을 축소시킨다면 이전의 터널에 비해 효율적인 터널 활용이 가능하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.577-587
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• 2021

격자형 지하공간 공법은 원지반의 강도를 최대한 활용하는 지하공간 굴착 공법이다. 격자형 지하공간의 안전성을 확보하기 위해서는 암주에 대한 안전성뿐만 아니라 실제 사용되는 공간(Room)에 대한 안전성 또한 확보되어야 하므로 암주와 동시에 공간(Room)에 대한 안정성이 평가되어야 하나, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 격자형 지하공간의 룸(Room)과 암주 안전성에 대한 평가방안을 연구하였다. 지반조건, 암주 폭, 룸 폭을 매개변수로 한 총 125가지 경우의 수치해석을 수행하여 암주의 안전율은 지반의 강도가 증가할 경우 안전율이 증가하는 것을 확인하였고, 암주의 폭이 넓어질 경우는 안전율 증가 폭이 감소하는 것을 확인하였다. 룸 변형률은 한계변형률을 적용하여 평가하였으며, 암주의 폭이 좁아질수록 높게 나타나고, 룸의 폭이 좁아질수록 변형률이 작게 발생하였다. 암주 안전율과 룸 변형률에 대한 상관관계 분석 결과 암주 폭에 따라 암주의 기준 안전율 이상을 확보할 수 있는 룸 변형률의 상한값을 도출 할 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 지반조건, 룸 폭 등을 고려하여 실제 설계를 수행할 경우 룸의 안전성을 확보 할 수 있는 가이드라인으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.