• 화약ㆍ발파
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• 제38권3호
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• pp.30-43
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• 2020

암석동역학은 동적하중조건하에서의 암반이나 암석의 역학적 거동에 대해 연구하는 학문으로, 자원개발이나 토목, 지진을 비롯한 재난재해, 국방과학 등 다양한 분야에 걸쳐 그 필요성이 증대되고 있다. 본 보고에서는 암석재료에 대한 동적 실험기법들과 동적 하중상태에서 암석이 보이는 역학적 거동 특성에 대한 최근의 연구결과들을 소개하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.480-493
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• 2011

암석의 동적물성은 내진설계의 동적해석에 필요한 물성이다. 본 연구에서는 충남 연기군 지역의 화강암 시험편을 대상으로 양단자유 공진주시험을 실시하여 동적물성인 동탄성계수, 동전단계수, 감쇠비 등의 특성을 분석하고, 역학적 물성과의 상관관계를 분석하였다. 탄성파속도를 기준으로 동적물성을 분석한 결과, 탄성파속도가 빠를수록 동탄성계수와 동전단계수는 선형적으로 증가하는 경향을 보였으며, 감쇠비는 비선형적으로 감소되는 것으로 조사되었다. 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.318-324
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• 2010

발파나 지진과 같은 충격하중에 의한 재료의 동적특성이 최근 들어 지상 및 지하구조물의 설계에 주목받고 있다. 측정장비의 발달에 힘입어 수백 ${\mu}$-sec에서 파괴가 진행되는 동안에 발생하는 응력과 변형률의 완전한 이력곡선을 얻을 수 있다. SHPB는 암석의 동적거동을 연구하는데 보편적이며 믿을만한 실험장치로 인식되고 있으며, 이 장치에 의한 동적 압축이나 인장강도시험은 조만간 표준시험법으로 제정될 예정이다. 본 보고서는 종래의 사각형 입사파의 단점을 없애기 위하여 사인형태의 응력파를 생성할 수 있는 특별한 모양의 충격자를 고안한 논문을 소개한 것이다. 이 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권2호
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• pp.333-352
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• 2017

A comparison study is made between the dynamic properties of an argillaceous siltstone and its grouting-reinforced body. The purpose is to investigate how grout injection can help repair broken soft rocks. A slightly weathered argillaceous siltstone is selected, and part of the siltstone is mechanically crushed and cemented with Portland cement to simulate the grouting-reinforced body. Core specimens with the size of $50mm{\times}38mm$ are prepared from the original rock and the grouting-reinforced body. Impact tests on these samples are then carried out using a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) apparatus. Failure patterns are analyzed and geotechnical parameters of the specimens are estimated. Based on the experimental results, for the grouting-reinforced body, its shock resistance is poorer than that of the original rock, and most cracks happen in the cementation boundaries between the cement mortar and the original rock particles. It was observed that the grouting-reinforced body ends up with more fragmented residues, most of them have larger fractal dimensions, and its dynamic strength is generally lower. The mass ratio of broken rocks to cement has a significant effect on its dynamic properties and there is an optimal ratio that the maximum dynamic peak strength can be achieved. The dynamic strain-softening behavior of the grouting-reinforced body is more significant compared with that of the original rock. Both the time dependent damage model and the modified overstress damage model are equally applicable to the original rock, but the former performs much better compared with the latter for the grouting-reinforced body. In addition, it was also shown that water content and impact velocity both have significant effect on dynamic properties of the original rock and its grouting-reinforced body. Higher water content leads to more small broken rock pieces, larger fractal dimensions, lower dynamic peak strength and smaller elastic modulus. However, the water content plays a minor role in fractal dimensions when the impact velocity is beyond a certain value. Higher impact loading rate leads to higher degree of fragmentation and larger fractal dimensions both in argillaceous siltstone and its grouting-reinforced body. These results provide a sound basis for the quantitative evaluation on how cement grouting can contribute to the repair of broken soft rocks.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.89-102
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• 2004

디커플링장전조건의 화약 폭발시 발생하는 발파압력은 최대압력, 최대압력 도달시간, 압력파형의 함수로 나타난다. 발파 최대압력과 최대압력 도달시간은 화약과 암반 특성의 함수이다. 화약과 암반특성시험 결과로부터 그 특성치의 확률분포를 산출하였다. 화약과 암반 특성치의 확률분포가 정규분포로 나타났으므로 발파 최대압력과 최대압력 도달시간의 확률분포도 정규분포로 추정되었다. 발파 최대압력과 최대압력 도달시간에 가장 크게 영향을 미치는 변수를 파악하기 위하여 매개변수분석과 불확정성분석을 실행하였다. 최대압력과 최대압력 도달시간은 매개변수분석결과 화약특성에 가장 크게 영향을 받았지만 불확정성분석결과 화약보다 암반특성에 크게 영향을 받았다. 발파로 인하여 굴착선주 변 암반에 발생하는 손상을 수치해석으로 분석하였다. 암반손상을 산정하기 위하여 연속체손상역학에 기초하여 사용자 부 프로그램을 작성하였다. 이 부 프로그램을 ABAQUS 주 프로그램과 연결하여 해석하였다. 동적 해석결과는 확대공 발파에 의한 손상이 외곽공보다 크게 나타났다. 확대공 배치, 암반분류 세분화 등 여굴방지 방안이 제안되었다 손상계수의 파쇄기준이 불명확하므로 fuzzy-random 확률이론을 적용하여 파쇄기준과 파쇄영역을 명확하게 나타내었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권4호
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• pp.333-342
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• 2019

Geological dynamic hazards during coal mining can be caused by the failure of a composite system consisting of roof rock and coal layers, subject to different loading rates due to different advancing velocities in the working face. In this paper, the uniaxial compression test simulations on the composite rock-coal layers were performed using $PFC^{2D}$ software and especially the effects of loading rate on the stress-strain behavior, strength characteristics and crack nucleation, propagation and coalescence in a composite layer were analyzed. In addition, considering the composite layer, the mechanisms for the advanced bore decompression in coal to prevent the geological dynamic hazards at a rapid advancing velocity of working face were explored. The uniaxial compressive strength and peak strain are found to increase with the increase of loading rate. After post-peak point, the stress-strain curve shows a steep stepped drop at a low loading rate, while the stress-strain curve exhibits a slowly progressive decrease at a high loading rate. The cracking mainly occurs within coal, and no apparent cracking is observed for rock. While at a high loading rate, the rock near the bedding plane is damaged by rapid crack propagation in coal. The cracking pattern is not a single shear zone, but exhibits as two simultaneously propagating shear zones in a "X" shape. Following this, the coal breaks into many pieces and the fragment size and number increase with loading rate. Whereas a low loading rate promotes the development of tensile crack, the failure pattern shows a V-shaped hybrid shear and tensile failure. The shear failure becomes dominant with an increasing loading rate. Meanwhile, with the increase of loading rate, the width of the main shear failure zone increases. Moreover, the advanced bore decompression changes the physical property and energy accumulation conditions of the composite layer, which increases the strain energy dissipation, and the occurrence possibility of geological dynamic hazards is reduced at a rapid advancing velocity of working face.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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• pp.101-106
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• 2008

댐체의 내진설계를 위해서 각 부분의 정확한 동적 물성치 산정이 매우 중요하다. 그러나 기존 국내 댐의 내진설계의 경우 합리적이고 경제적인 물성치 산정에 있어 많은 어려움이 있었다. 특히, 댐 전체 부피의 80%이상을 차지하며 강성유지에 주요한 역할을 하는 사력존의 경우, 현장 시험결과없이 가정 물성을 이용하여 해석을 수행하여 신뢰성 있는 결과를 도출하지 못하였다. 따라서 현장 실험을 통하여 사력재의 전단파속도로 대표되는 동적물성치를 효율적으로 획득해야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 표면파 탐사 기법을 사력부에 적용하여 락필댐 사력재의 전단파 속도를 도출하고자 하였다. 대표적인 표면파 기법인 SASW기법과 새롭게 개발된 HWAW 기법을 이용하여 2개 댐의 사력부에서 시험을 수행하여 전단파 속도를 획득하였으며, 결과의 비교를 통하여 향후D/B 제안의 가능성을 확인하였다.

• 기술발표회
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• 통권2006호
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• pp.220-231
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• 2006

Debris flows are a natural hazard which looks like a combination of flood, land and rock slide. Large rainfall in July 2006 produced several large scale debris flows and many small debris flows that resulted in loss of life and considerable property and highway damage, as was widely reported in the national media. The hazard "debris flow" is still insufficiently researched Furthermore debris flows are very hard to predict. In this paper, a general over view of the debris flow problems along the highway, a generic way for the design and dimensioning of flexible barrier systems will be presented. A brief description of the various unique barrier types will be provided, too. The future for these barrier concepts looks promising because these barriers represent the state of art for such applications and are superior to many other available options.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.432-439
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• 2009

지진원 및 지반의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 도출하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야 하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura (1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되었으나 근래에 와서 S파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 기존의 S파에 적용 뿐만 아니라 추가하여 새로이 Coda 파에 적용하여 비교 분석하였다. 최근 국내에서 관측된 5개의 중규모지진(규모 3.6- 규모 5.1)으로 관측된 약 60여개의 관측자료를 이용하여 지진관측소에서 각각 지반의 동적인 증폭 특성을 분석하였다. 관측소마다 저진동수, 고진동수 및 우월주파수가 서로 다른 증폭특성을 보여주었다. 일부 관측소는 제한된 주파수 대역에서 약 4배의 증폭특성을 보여주고 있어 관측소 하부의 작은 규모의 기하학적 층서이상대 이거나 다양한 trapped mode 등과 같은 층서적인 특성을 유추할 수 있었다. 또한 관측지반진동에서 지반 고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 및 비탄성감쇠 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다. 또한 지진재해도 평가에도 정보를 제공하는 것이 가능하다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.582-589
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• 2006

Shear wane velocity is important property for grasping the dynamic characteristics of material. It is has been used in various fields such as non-destructive testings of structures, seismic analysis of geotechnical structures and maintenance of concrete structure, and etc. Usually, shear wave velocities of rock cores and concrete cylinders are determined by free-free resonance tests, Shear wave measurement in free-free resonance tests is not straightforward, as compared with rod wave and flexural wane measurements. In This study, a new technique using resonance features of flexural and shear waves were proposed in which the nodal points for the fundamental mode of flexural waves were employed to generate and measure the shear waves with the flexural waves minimized. The real measurements for aluminum cylinders proved validity and reliability of the proposed algorithm. In addition to the proposed algorithm, the effects of material properties on elastic-wave velocities in resonance measurements were also studied. In summary, a new framework of the resonance measurements for shear-wave velocity determination was established, based on the results of this thesis.