• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권5호
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• pp.491-504
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• 1999

The initiation of toppling is explored for a uniform stack of blocks that rotates slowly about its mid-base. As the stack passes through its vertical position ($\theta$=0), it is in free-fall rotation, and a critical inclination angle ${\theta}_c$ is reached at which the toppling stack "fails" or begins to crack or separate. For tall stacks (high aspect ratios), two modes of failure are hypothesized, for which the dynamic failure analyses are shown to correlate with experimental results. These block failure modes are similar to those observed for tall, toppling masonry structures with weak binding material between their brick or stone blocks.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권5호
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• pp.481-495
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• 2021

This article assesses and estimates the progressive failure mechanism of complex pit-rest secondary toppling of slopes that are located within the vicinity of the Gas Flare Site of Refinery No. 4 in South Pars Special Zone (SPSZ), southwest Iran. The finite element numerical procedure based on the Shear Strength Reduction (SSR) technique has been employed for the stability analysis. In this regard, several step modelling stages that were conducted to evaluate the slope stability status revealed that the main instability was situated on the left-hand side (western) slope in the Flare Site. The toppling was related to the rock column-overburden system in relation to the overburden pressure on the rock columns which led to the progressive instability of the slope. This load transfer from the overburden has most probably led to the separation of the rock column and to its rotation downstream of the slope in the form of a complex pit-rest secondary toppling. According to the numerical modelling, it was determined that the Strength Reduction Factor (SRF) decreased substantially from 5.68 to less than 0.320 upon progressive failure. The estimated shear and normal stresses in the block columns ranged from 1.74 MPa to 8.46 MPa, and from 1.47 MPa to 16.8 MPa, respectively. In addition, the normal and shear displacements in the block columns ranged from 0.00609 m to 0.173 m and from 0.0109 m to 0.793 m, respectively.

• 터널과지하공간
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• 제3권1호
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• pp.96-107
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• 1993

This paper deals with the analysis of rock slope stability using the distinct element method. This method consists in analysis of the interaction of discrete block assemblage delimited by elementary joints, which permits to consider the heterogeneous, anisotropic and discontinuous features of the rock mass. In particular, we were able to show that this method, and especially the BRIG3D software, is an outstanding tool which gives informations of greatest interest in order to analyze the toppling mechanisms. We have confirmed the fundamental role of the rock mass structure with different simulations. In the case of toppling phenomena, the essential parameter is the dip of major discontinuities. It has an influence on the intensity and volume of deformations. The anisotropic and heterogeneous features of the rock mass play also an important role. It is proved by insertion of thick rock bars in the structure or varying rock block sizes in the mass. These models modified considerably the stress distribution and the deformation distribution. Finally, we have analyzed the influence of mechanical parameters such as friction angle and tangential stiffness.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1997년도 사면안정 학술발표회 논문집
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• pp.21-50
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• 1997

• 지질공학
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• 제20권1호
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• pp.13-23
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• 2010

암반사면의 전도파괴는 암반이나 토체가 기존 파괴면을 따라 미끄러지는 다른 파괴형태와는 달리 암주 혹은 암블록의 회전을 동반하는 파괴형태로 정의된다. 이는 사면방향에 대해 역방향으로 발달된 불연속면이 존재하는 구역에서 주로 발생하며, 불연속면의 지질학적 특성뿐 아니라 기하학적인 특성도 사면의 안정성을 판단하는 중요한 요소로 작용된다. 본 연구에서는 역방향 불연속면이 발달된 절토사면에 대해 안정성을 평가하였다. 일반적으로 암반의 파괴거동은 불연속체 특성을 가지고 있으나 최근 연속체 해석에서 불연속면을 모사하는 수치해석방법들이 많이 논의되고 있다. 본 연구에서는 연속체 해석인 유한요소해석에 불연속면을 이질적인 경계특성에 적용되는 계면요소를 이용하여 모사함으로써 불연속면이 고려된 사면의 거동특성을 파악하였다.

• 한국안전학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-10
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• 2000

This paper deals with rocking response behavior of rigid block structure subjected to horizontal excitation. A strict consideration of impact and sliding between the block and base is essential to investigate the rocking vibration characteristics because the rocking behavior were greatly influenced by the impact and sliding motion. Therefore, not only restitution coefficient between the block and base but also the energy dissipation rate which is associated with sliding motion, and the static and kinetic friction coefficient between those should be included in the modeling of rocking system. The analytic program was developed to be able to simulate the experimental responses of the block subjected to horizontal sinusoidal excitations. By using this program, rocking responses were numerically calculated by the nonlinear equations for rocking system. From the response simulation and rocking vibration experiment, the following results were obtained. The rocking responses are affected by the impact motion due to energy dissipation and friction and provide very complex behavior. The toppling condition of the block is also influenced by the impact motion and sliding motion.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.332-345
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• 2019

평사투영도에서 불연속면을 대표하는 유일한 점으로 정의되는 최대경사벡터를 해당 면의 경사와 경사방향에 의거하여 형성하였다. 평사투영해석에서 평면의 극점이 대원과 역방향에 제도되는 것에 비해 최대경사벡터는 대원의 최대 경사지점에 위치하여 불연속면의 미끄러짐 방향을 직접 투영도 상에서 지시한다. 투영도 상에서 불연속면의 거동방향을 직접적으로 지시하는 최대경사벡터를 활용하여 평면 및 전도파괴 양상을 직관적으로 확인하였다. 특히 평면 파괴의 경우 블록의 옆면을 형성하는 고 경사 절리의 존재를 확인하여 실제 미끄러짐 블록의 형성가능성을 산정하였다. 또한 사면 방향과 반대방향을 갖는 고경사절리들의 존재를 확인하여 3각형 단면을 갖는 미끄러짐 블록의 형성여부를 판별하고 안전율을 도출하였으며, 4각형 단면을 갖는 가장 취약한 블록의 안전율과 비교분석하였다. 쐐기파괴 경우에는 절리면 교차에 의해 형성되는 쐐기의 기저선 방향이 최대경사벡터 속성을 지니고 있어 쐐기파괴 영역을 평면 및 전도파괴 영역이 제도된 투영도 상에 함께 도시하여 분석을 수행하였다. 특히 쐐기 상부 면을 형성하는 절리를 추출할 수 있어 전체 쐐기형상을 추정하고 역학적 거동분석을 수행하는데 요구되는 쐐기의 기하학적 특성자료를 도출하는 토대를 확립하였다.

• 자원환경지질
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• 제38권3호
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• pp.305-317
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• 2005

본 연구는 도로 절취사면에 대한 사면안정 연구로서 삼량진과 밀양을 연결하는 1022호 지방도 중 천태산 부근에 위치한 약 4km의 연속적인 절취사면에서 수행되었다. 연구지역은 유문암질 회류응회암, 강하응회암, 유문암 및 안산암 등의 백악기 화산암류로 구성되어 있으며, 거의 전 구간에 걸쳐 $70^{\circ}$이상의 사면각으로 형성된 절취암반은 높은 빈도의 불연속면을 포함하고 있다. 암반사면의 불안정 요인으로 작용하는 불연속면의 기하학적 분포특성을 파악하기 위하여 8개 지점에서 선형조사선 조사를 실시하였으며, 조사 자료에 대하여 운동학적 해석 및 블록이론해석을 적용하여 대상 도로절취사면의 안정성을 검토하였다. 각각의 선형조사선에서 조사된 개별 불연속면에 대한 중력 재하의 평면 파괴, 쐐기 파괴, 및 전도 파괴 등에 대한 최대안전사면각을 산정한 결과, 평면파괴에 대한 최대안전사면각은 대부분의 개별 불연속면에서 $65^{\circ}$이상으로 나타났으며, 쐐기파괴에 대한 최대안전사면각은 $45^{\circ}$이상으로 산정되었다. 또한, 전도파괴에 대해서는 대부분의 개별 불연속면에서 $80^{\circ}$이상으로 산정되었다. 블록이론을 적용한 결과 SL4, SL5, SL6 및 SL8 지점에 존재하는 잠재적 키블록(Type II)을 확인하였다. 블록이론에 의해 구분된 잠재적 키블록에 대하여 한계평형해석을 수행한 결과 중력재하에서는 1보다 큰 안전율이 확보되었으나 집중호우 시 나타날 수 있는 간극수압과 같은 외적 사면 불안정 요인에 따라 안전율이 크게 저하될 수 있음을 도출하였다. 또한, 한계평형해석 시 적용되는 Mohr-Coulomb 및 Barton 등의 전단강도 기준식에 따른 안전율의 변화를 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.407-420
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• 2002

군위 삼존석굴(국보 109호)은 반상 흑운모 화강암으로 구성되고 이들의 훼손은 풍화에 의해 미생물얼룩, 백색피막, 갈색녹, 입상분해, 변색과 절리 등으로 나타나며 풍화의 요인은 주로 빗물, 누출수분, 기온변화, 생물서식 등이다. 이들의 환경인자는 수분이며 이의 공급원은 빗물이고 공급통로는 절리이다 빗물이 화강암 내의 절리를 따라 스며들어 석굴내부로 누출되어 습기를 많게 하며 미생물을 서식케 하고 결빙을 일으킨다. 삼존석굴 주변의 화강암은 북동동과 북서서 절리조를 규칙적으로 발달시키며, 서로 공액관계에 있어 하나의 절리계를 나타낸다. 북동동 절리조가 훨씬 뚜렷하게 나타나고 석굴 주위에서 4개 절리대를 형성하며, 이중에 J$_{m}$ 과 J$_{3}$ 절리대가 누수의 직접적인 원인이 된다 J$_{m}$ 절리대는 석굴 안쪽의 인장절리로 통하며, 이 인장절리는 석굴 상위의 큰 소나무가 J$_{m}$ 절리틈을 벌림으로서 J$_{m}$ and J$_{3}$ 절리대간의 암반이 토플링 효과로 벌어진 단열이다. 이 경로는 매우 길기 때문에 작은 빗물은 석굴내부까지 누출되지는 않겠지만 큰비는 누출을 상당히 오래 지속시킬 것으로 생각된다. J$_{3}$ 절리대는 석굴입구에서의 훼손에 영향을 미치며, 이곳에는 절리와 균열이 매우 많고 경로가 매우 짧기 때문에 10 mm 이내의 작은 비에도 빗물이 쉽게 석굴내부로 스며든다. 결과적으로 J$_{m}$ 과 J$_{3}$ 절리대가 누수의 원인을 제공하는 빗물의 주 유입부인 것으로 판단되고 문화재를 훼손하는데 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.