• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.411-424
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• 2005

풍화작용은 심부에서 생성된 암석이 지표에서 파괴되고 변질되어 현재의 환경조건과 평형을 이루는 산물을 형성하는 과정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 분포면적이 넓은 화강암질암의 풍화단계별 시료를 채취하여 편광현미경관찰, X-선 회절분석, 전자현미경관찰, 화학분석, 물성시험등을 수행하였다. 실험결과에 의거하여 풍화에 의해 형성되는 2차광물, 특히 점토광물의 형성과정을 확인하였고, 풍화에 따른 암석의 공학적인 성질변화와 물성저하의 메카니즘을 규명하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권1호
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• pp.63-71
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• 2020

Strength anisotropy is a typical feature of thin-bedded rock masses and their strength will be degraded subjected to water immersion effect. Such effect is crucial for the operation of hydropower plant because the impoundment lifts the water level of upstream reservoir and causes the rock mass of nearby slopes saturated. So far, researches regarding mechanical property of natural thin-bedded rock masses and their strength variation under water immersion based on field test method are rarely reported. This paper focuses on a thin-bedded stratified rock mass and carries out field test to investigate the mechanical property and strength variation characteristics. The field test is highlighted by samples which have a large shear dimension of 0.5 m*0.5 m, representing a more realistic in-situ situation than small size specimen. The test results confirm the anisotropic nature of the concerned rock mass, whose shear strength of host rocks is significantly larger than that of bedding planes. Further, the comparison of shear strength parameters of the thin-bedded rock mass under natural and saturated conditions show that for both host rocks and bedding planes, the decreasing extent of cohesion values are larger than friction values. The quantitative results are then adopted to analyze the influence of reservoir impoundment of a hydropower plant on the surrounding rock mass stability of diversion tunnels which are located in the nearby slope bank. It is evaluated that after reservoir impoundment, the strength degradation induced incremental deformations of surrounding rock mass of diversion tunnels are small and the stresses in lining structure are acceptable. It is therefore concluded that the influences of impoundment are small and the stability of diversion tunnels can be still achieved. The finings regarding field test method and its results, as well as the numerical evaluation conclusions are hoped to provide references for rock projects with similar concerns.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.460-470
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• 2011

자연환경하에 있는 암석의 풍화특성과 풍화된 암석의 강도평가를 위하여 다양한 크기의 아소 가족묘비석을 대상으로 탄성파 속도를 측정하였다. 그 결과 크기가 다른 시료를 동일한 크기로 환산하여 탄성파 속도를 평가하는 크기 보정법과 새로운 암석 풍화지표로서 NET(Normalized Elapsed Time)를 제안하였다. 또한 NET을 이용한 암석 풍화 분류로부터 풍화암석에 대한 강도를 추정하였다. 용결응회암의 경우 탄성파 속도는 높고 속도저하는 거의 나타나지 않았지만, 안산암의 경우 탄성파 속도는 낮고 속도저하 현상이 관찰되었다. $V_p/V_o$-NET 곡선에 근거한 NET를 이용할 경우 크기가 다른 다양한 암석에 대해 같은 크기로 풍화정도를 비교할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 $S_c/S_o$-NET 곡선에 의한 NET을 이용하여 암석의 풍화단계 분류가 가능하였으며, 이것으로부터 풍화 암석에 대한 강도추정도 가능하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.303-314
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• 2009

암석 절리면의 거칠기의 발현에 따른 돌출부의 손상 특성을 연구하기 위해 전단시험 한 절리면 시편에 대한 이미지 분석을 수행하였다. 동일한 절리면에 대한 반복적인 시험에는 복제 시편을 사용한 모델시험이 가장 적합하였으므로 암석절리면으로부터 각기 다른 4종류의 3차원 거칠기를 복제하고, 고강도 석고를 사용한 시편을 제작하였다. 연직응력 수준을 변화시키며 총 20여회의 전단시험을 실시하였으며, 전단된 시편의 디지털 사진의 이미지 분석을 통하여 손상된 거칠기의 국지적 양상과 규모를 분석하였다. 분석 결과 거칠기의 손상 특성은 연직응력의 수준에 크게 의존하며, 돌출부의 파괴와 마모로 규정할 수 있는 것으로 나타났다. 돌출부 손상은 첨두 전단변위에서 가장 많이 발생하며, 변위가 증가하면 작은 돌출부들이 새롭게 손상되어 평균적인 돌출부의 손상 규모는 일정한 것으로 나타났다. 고강도 석고를 사용한 전단시험 결과에 자연 암석절리의 돌출부를 구성하는 광물입자의 물리적 특성이 완전하게 반영될 수는 없다. 그러나 첨두 전단변위와 돌출부 손상과의 상관관계에 대한 정량적 연구 결과는 돌출부 손상 특성의 파악이 암석 절리면 역학적 특성과 전단모델의 연구에 매우 중요한 수단이 될 수 있음을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.51-67
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• 2023

In this research, the degradation rate of physical properties of the Angouran pit bedrock (calc-schist) is first investigated under the specific numbers of freeze-thaw (F-T) cycles. Then, the durability of calc-schist specimens against the F-T cycle number (N) is examined considering the mechanical parameters, and using the decay function and half-time techniques. For this purpose, point load strength (I_S(50)), second durability index (I_d2), Brazilian tensile strength (BTS), and compressive (V_P) and shear (V_S) wave velocities of calc-schist specimens are measured after 0, 7, 15, 40, and 75 N. For comparing the degradation rate of mechanical properties of available rock types on the Angouran mine walls, these tests are also carried out on the limestone and amphibolite schist specimens beside the calc-schist. According to test results, the exponential regression models are developed between the mechanical parameters of rock specimen's and N variable. Also, the long-term durability of each rock type versus N is studied using the decay function and half-time techniques. Results indicated that the degradation rate differs for the above rock types in which amphibolite schist and calc-schist specimens have the highest and least resistance against the N, respectively. The obtained results from this study can play a key role in the optimal design of the mine's final walls.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.350-363
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• 1999

주기전단하중 하의 암석 절리에 대한 역학적 거동을 규명하기 위해 정밀 주기전단시험 장치를 설계·제작하였다. 실험실에서 황등화강암과 여산대리석 인공 절리 시료로 펑면절리와 거친 절리에 대해 일련의 주기전단시험을 실시하였다. 시료에 대한 레이저 변위계를 이용한 3차원 거칠기 측정을통해 절리의 거칠기 특성을규명하였다. 주기전단시험 결과를 통해 주기전단 과정의 단계별 거동 특성과하중과제하시의 거동 차이, 전단거동의 이방성 등을고찰하였다. 거친 절리면의 역학적 거동 특성은 주로 2차 거칠기의 영향과 암석 재료의 높은 강도에 영향을 받았다. 주기전단시 거친 절리에 대한 돌출부 손상이 지수적인 거칢각 손상 법칙을 따름을 실험적으로 검증하였으며, 수직응력파 거칠기 종류, 하중 단계에 따라 돌출부들의 손상 기구가 다름을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.212-218
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• 2013

풍화된 응회암 시험편을 모사하기 위하여 최고 예열온도를 200, 400, 600($^{\circ}C$)로 한 예열시험편을 제작하였다. 각 예열시험편에 대한 실내시험을 통해 비중, 흡수율, 탄성파속도, 일축압축강도, 압열인장강도, 탄성계수, 포아송비, 슬레이크 내구성 지수를 측정하였다. 암석에 열을 가하는 경우 물성의 열화가 발생하는 것으로 나타났으나 예외적으로 슬레이크 내구성 지수는 별로 영향을 받지 않는 것으로 평가되었다. P-파 속도와 일축압축강도, 압열인장강도, 탄성계수, 흡수율 간에는 상당한 상관성이 있는 것으로 해석되었으며, P-파 속도를 알면 일축압축강도, 압열인장강도, 탄성계수, 흡수율을 추정할 수 있는 회귀식을 도출하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.138-144
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• 2011

광산이 폐광을 하는 경우 배수시스템을 정지함으로 인해 갱도는 물로 포화된다. 갱도가 포화되었을 때 갱도 주변의 암석은 완전히 포화되고 갱도 주변 암반에는 수압이 작용한다. 암석의 일축압축강도는 함수율에 따라 달라지며 함수율이 증가함에 따라 감소한다. 수압은 암석 내 균열이나 암반 내 불연속면의 확장을 유발하게 된다. 갱도 내 포화된 수압이 지보압을 발휘할 수도 있지만 지하수에 의해 발생한 암반 물성의 저하는 갱도의 안정성을 감소시킬 것이다. 본 연구에서는 수압에 의해 발생한 갱도 주변 암반의 물성 저하가 갱도의 안정성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 2차원 불연속해석과 3차원 연속해석을 실시하였다. 수치해석 결과 수압에 의해 유발된 갱도 주변 암반의 물성 저하는 갱도 주변 암반의 변위 증가에 영향을 미치고, 2차원 해석 결과는 3차원 해석 결과 보다 큰 변위를 나타냈다.

• 터널과지하공간
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• 제13권6호
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• pp.444-454
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• 2003

최근 TBM등의 기계식 터널 굴착에 널리 사용되는 커터 디스크 관입에 의한 암석 파쇄 기술은 커터디스크 관입에 따라 국부적으로 높은 응력이 발생하고 미소균열이 생성 및 전파되는 과정이며, 이러한 현상은 암석의 불균질성에 기인한다. 따라서 본 연구에서는 수치해석적으로 TBM에 의한 파괴 메카니즘을 규명하기 위하여. Weibull 분포함수를 이용하여 암석의 불균질 강도 물성을 고려하였으며, 파괴후 물성 저하를 고려하기 위하여 저감지수를 도입하였다. 본 연구결과로부터 단일 커터 디스크 관입시 측압이 매우 중요한 영향을 미치며, 측압이 작을수록 관입에 저항하는 강도는 약하여 커터 디스크와 접촉하는 면과 수직한 방향으로 파괴가 잘 발생하고 측압이 클수록 암석 표면을 따라 chipping 현상이 잘 나타났다. 또한 두 개의 커터 디스크가 작용하는 경우 파괴영역이 전파되고 상호 연합되어 최종적으로 파괴가 발생하는데, 커터 디스크 간격이 70 mm인 경우가 40 mm와 100 mm인 경우 비해 좋은 파쇄효율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 커터 디스크 관입에 의한 암석의 chipping 과정 및 메카니즘의 이해와 TBM 터널 설계를 위한 다양한 검토를 해석적 기법으로서 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권4호
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• pp.723-738
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• 2017

Rock is a heterogeneous material, which introduces complexity in the analysis of rock slopes, since both the existing discontinuities within the rock mass and the intact rock contribute to the degradation of strength. Rock failure is often catastrophic due to the brittle nature of the material, involving the sliding along structural planes and the fracturing of rock bridge. This paper proposes an advanced discretization method of rock mass based on block theory. An in-house software, GeoSMA-3D, has been developed to generate the discrete fracture network (DFN) model, considering both measured and artificial joints. Measured joints are obtained from the photogrammetry analysis on the excavation face. Statistical tools then facilitate to derive artificial joints within the rock mass. Key blocks are searched to provide guidance on potential reinforcement measures. The discretized blocky system is subsequently implemented into a discontinuous deformation analysis (DDA) code. Strength reduction technique is employed to analyze the stability of the slope, where the factor of safety can be obtained once excessive deformation of slope profile is observed. The combined analysis approach also provides the failure mode, which can be used to guide the choice of strengthening strategy if needed. Finally, an illustrated example is presented for the analysis of a rock slope of 20 m height inclined at $60^{\circ}$ using combined GeoSMA-3D and DDA calculation.