• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.483-494
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• 2007

본 연구는 대단층이 발달하는 화산암 분포지역에서 암반 절취사면을 대상으로 단열의 발달특성과 이에 따른 암반분류 수정안을 제시하고자 수행되었다. 부산-울산 고속도로 건설 현장 중 해운대-기장 사이의 일광단층에 가까운 도로 절취사면 노두에서 단열계의 특성이 조사 분석되었다. 단열간격 분포의 경우 신장단열은 대수정규 분포를 보여주고 전단단열은 음의 지수 분포를 보여준다. 단열길이 누적빈도 분포 그림에서 중앙의 직선 구간이 1지점 -1.13, 2지점 -1.01, 3지점 -1.52의 지수를 가지며 멱법칙 스케일링을 지시한다. 각 지점에서 단열의 간격 및 밀도, 단열 간 교차점의 수 등을 분석하여 판단해 볼 때 암반의 안정성 및 강도는 1지점이 가장 낮고 2지점이 가장 높다. 한편, 각 지점에서 서로 연결된 단열의 최대 클러스터로 평가할 때 유체 이동의 능률은 3지점이 가장 높고 1지점이 가장 낮다. 이는 3지점이 상대적으로 단열의 길이가 긴 것들이 많으며 이들이 서로 연결하여 형성하는 최대 클러스터가 높은 비율로 전 지역에 고루 분포하고 있기 때문으로 볼 수 있다. 한편, 현장조사 자료를 토대로 응용통계기법을 이용하여 RMR 분류의 항목별 배점을 조정한 결과에 의하면, 대단층이 발달하는 화산암에서는 기존 RMR 분류 항목별 배점에 비해 현저히 다른 수정된 RMR 배점을 설정함이 타당한 것으로 나타났다. 분석결과 무결암 강도는 18, RQD는 61, 불연속면 간격 2, 불연속면 조건 2, 그리고 지하수 17의 배점이 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.561-577
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.469-485
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• 2016

심부 터널 주변 암반의 파괴는 불연속면의 영향을 크게 받는 천부 터널 주변과 다르게 응력의 크기와 방향이 지배한다. 응력 지배 파괴의 양상은 응력 조건, 암석의 특성에 따라 연성과 취성으로 구분할 수 있으며 파석, 판상 파괴, 암석 파열 현상의 결과로 나타나는 V-형 홈 형태 취성 파괴 영역의 범위와 깊이는 심부 터널의 굴착과 보강 설계의 주요 인자이므로 이를 파악하는 것은 중요하다. 취성 파괴의 특성은 응력 조건에 따라 점착력 상실과 마찰력 전이로 구성된다는 점과 진행성 파괴라는 점이다. 본 연구는 이중 선형 절단 파괴 포락선과 탄성-탄소성 연계 해석과 점진적 탄소성 영역 확대라는 해석 절차와 방법을 도입하여 터널 주변 취성 암반의 파괴를 합리적으로 모사할 수 있는 3차원 수치 모델을 구현하였다. 이 수치 모델이 예상한 취성 파괴 영역의 깊이는 기존 사례 연구를 통한 경험식의 결과와 부합되었다.

• 지질공학
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• 제4권1호
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• pp.13-28
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• 1994

파쇄대를 포함하고 있는 결정암체의 수리전도(K)는 현장조사에 의해서 기초자료가 얻어지고 해석학적 방법에 의해서 규명된다. 이러한 현장조사 방법 및 절차는 조사 목적 및 현장여건 그리고 결정암체의 특성에 따라서 결정된다. 파쇄대나 절리등의 불연속면을 포함하고 있는 결정질암체에서의 수리전도도는 주로 패커시험(Packer teat)과 스러그시험(Slug test)으로 결정한다. 동일 시험공에서 패커시험의 시험간격을 좁게 할수록 정상류 해석법에 의한 수리전도도가 켜지는 경향을 나타내며 Hvorslev의 이론에 부합되는 증거로서, 동일 시험공내에서도 주입구간의 간격에 따라서 수리전도도는 규모종속(scale effect)을 나타낸다고 할 수 있다. 또한 시험 순서에 따라서 수리전도도의 변화를 나타낸다고 할 수 있다. 수리지질할적으로 주요 불연속면이 포함된 패커시험구간에서 수리전도도의 수직분포를 볼때,패커시험간격을 달리한다고 하더라도,이러한 불연속면을 포함한 구간에서는 수리전도도의 상대적인 이상대를 나타낸다.스러그시험과 패커시험으로 구한 시험정의 전구간 평균수리전도도를 비교해 볼 때,일반적으로 상당히 부함되는 값을 나타낸다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.115-128
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• 2006

불연속면 또는 연약대로 인해 야기되는 암반의 구조적 이방성과 비균질성은 터널의 변형 거동에 큰 영향을 미친다. 아무리 우수한 지반조사가 이루어진다 하더라도, 지역적 불확실성은 여전히 남아 있으므로 복잡한 지반 조건에서의 터널 굴착은 매우 어려운 작업이다. 이러한 불확실한 환경에서 터널 막장 전방의 지반 상태를 정확히 예측하는 것은 안전하고 경제적인 터널 건설에 필요불가결하다 할 수 있다. 따라서 본 논문은 3차원 수치해석을 통하여 암반의 이방성 및 비균질성의 영향을 평가하였다. 즉 터널 굴착으로 인해 야기되는 지반 거동을 분석하고 이에 대한 연약대의 폭과 강성 그리고 방향성의 영향을 정량적으로 평가하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.147-154
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• 2000

고속철도터널 시공전에 폐광된 광산의 채굴공동의 변형거동이 철도터널의 안정성에 미치는 영향을 조사하고자 이지역에서 지질조사, 암반의 공학적 평가 및 평가요소에 대한 다중회귀분석, 수치해석 입력자료의 취득을 위한 많은 조사를 수행하였다. 암반의 공학적 분류결과 절리면에 대한 상태가 RMR 값을 결정하는데 가장 중요한 변수로 나타났고, Q값을 결정하는데는 절리군의 수가 가장 중요한 변수인 것으로 분석되었다. FLAC에 의한 해석 결과 고속철도구간 서측 하부 50 m지점에 위치한 채굴적의 변형거동은 암반의 역학적 특성에 따라 변형양상은 다를 수 있으나 고속철도터널에 침하성 변위를 유발시킬 가능성이 있을 것으로 판단되었다. 그러나 채굴적을 광체와 같은 역학적 특성을 갖는 재료로 충전 시켰을 때 침하성 변위는 나타나지 않는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.109-119
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• 2001

우리나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수, 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36 m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.503-516
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• 2012

터널 시공 중 암반등급은 지보패턴의 결정에 큰 영향을 주는 요소이다. 따라서 터널 설계 시에 터널이 시공되는 노선의 암반등급을 파악하기 위해서 시추조사를 수행한다. 시추구간 사이의 미시추 구간에서는 전기비저항 탐사, 탄성파 탐사 등과 같은 지구물리탐사를 통해 암반등급을 파악한다. 따라서 전기비저항과 암반등급의 상관관계를 찾기 위한 연구가 다수 수행되었다. 그러나 대부분의 연구는 실내시험 또는 전기비저항 탐사로부터 얻어진 전기비저항과 암반등급의 상관관계에 대한 연구이다. 따라서 본 연구에서는 현장의 전기비저항 검층 시험으로부터 얻어진 전기비저항과 RMR의 상관관계를 분석하였다. 현장 데이터 분석 결과, 전기비저항과 RMR은 약 90%이상의 매우 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 또한 RMR 평가 요소들과 전기비저항의 상관관계 분석을 수행한 결과, 전기비저항과 불연속면상태는 약 80%이상의 양호한 상관관계가 나타났으나 지하수상태는 약 57%이하의 낮은 상관관계가 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.69-76
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• 2009

이 논문에서는 성곽의 옛터에서 수행된 GPR탐사 결과에 대해 기술하고자 한다. 이 탐사의 목적은 몽고의 반칸 투리일의 유적지에서 2차원과 3차원 GPR 탐사방법을 이용하여 벽이나 타일 등의 매립되어있는 고고학적 구조물의 특징을 알아내는데 있다. GPR자료는 500 MHz와 800 MHz의 두 주파수의 안테나를 이용하여 10 cm의 측선간격으로 $10m\;{\times}\;9m$의 영역에 대해 획득 되었다. 이 논문에서는 타일, 벽돌. 석조물 등의 고고학적 대상체를 탐지해 내기 위한 편광측정 GPR 탐사기를 통해 얻어지는 순간변수들의 이용에 관해 다루고자 한다. 레이다 편광측정은 대상체의 산란특성을 끌어내는 진보된 기술이다. 이 방법은 대상체의 크기, 모양, 지향성 및 표면의 상태에 대한 보다 많은 정보를 제공해준다. 우리는 해석의 초점을 강한 반사파에 맞추었으며, 영상의 질은 순간변수들을 사유하여 높였다. 반사신호의 모양과 길이를 살펴본 결과 순간진폭의 중간 부터 높은 강도의 반응은 벽돌이나 타일에 대응되는 것을 알 수 있었다. 순간위상을 이용하여 만든 지도는 일반 신호에서 불연속성을 보이던 탐사 대상체의 위치를 알아내는데 중요한 정보를 제공하였다. 이러한 고고학적 대상체의 탐사 가능성을 높이기 위하여, 서로 직교하는 두 측선에 대해 GPR 자료를 획득하였다. 이 두 자료를 비교한 결과 반사신호들의 정렬이 좋은 상관관계를 갖는 것을 확인하였다. 그러나. 북쪽에서 남쪽 방향으로 측정된 탐사 자료에서 서쪽에서 동쪽 방향으로 측정된 탐사자료보다 많은 반사 신호가 관측되었다. 이는 북쪽에서 남쪽으로 수행된 탐사방향과 수평면 상에 위치하게 피는 전기장의 지향성 때문이며 고에너지의 후방산란된 수평 분극 성분이 기록된 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.5-19
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• 2019

암반으로 구성되어 있는 급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)비탈면이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 자연현상을 고려할 때, 설계 및 초기 시공 단계에서 위와 유사한 지반 상태로 이루어진 깎기 암반비탈면에 대해 1:0.5(발파암 경사 기준)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반비탈면의 안정성을 검토하는 과정에서, 설계실무 측면에서 범용적인 암반강도정수 산정방법이 필요하게 되었다. Hoek 등(2002)이 수정 보완하여 발표한 Hoek-Brown 파괴기준과 GSI분류는 불연속구조의 영향을 충분히 고려한 암반특성화 시스템으로 평가되었으며, 응력변화에 따라 등가 Mohr-Coulomb 강도정수(등면적법)를 산출하는 방법을 제안하였다. 비탈면에서는 등가 M-C 강도정수가 최대구속응력(${{\sigma}^{\prime}}_{3max}$ 또는 수직응력)변화에 따라 민감하게 변화하므로 실무적으로 활용하기에 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 양호한 연속체 암반비탈면에 대해 최대구속응력 범위이내에서 범용적으로 적용할 수 있는 강도정수산정방법(등각분할법)을 H-B 파괴기준을 응용하여 제안한다. 등각분할법 강도정수(A)의 타당성 및 적용성을 평가하기 위해, 연구대상 암반비탈면을 기존 실시설계 현장 인근에 있는 급경사 비탈면에서 암석종류별(화성암, 변성암, 퇴적암)로 선정하고, Hoek이 제시한 등가 M-C 강도정수(등면적법)들과 비교 분석하였다. 등면적법 및 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 기본적인 자료인 기존 실시설계 현장의 실내 암석 삼축압축시험과 연구대상 암반비탈면의 불연속구조의 특성조사(Face Mapping)를 통해 RocLab 프로그램(H-B 파괴기준을 기본으로 전산화된 지반정수 산정 소프트웨어)을 활용하여 산정하였다. 산정된 등면적법 등가 M-C 강도정수는 상호 연동되어 점착력과 내부마찰각이 아주 크거나($45^{\circ}$ 이상) 작게 나타났다. 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 등면적법 등가 M-C 강도정수의 중간 정도이며, 내부마찰각은 $30^{\circ}{\sim}42^{\circ}$의 범위를 보인다. 연구대상 암반비탈면의 등각분할법 강도정수(A)와 기존 실시 설계 현장에서 연구대상 암반비탈면과 유사한 암반상태(동일 등급 RMR)에 적용한 강도정수(B)와 비교 분석하고, 이 지반정수들로 적용한 비탈면 안정해석(한계평형해석과 유한요소해석) 결과를 통해 제안한 등각분할법의 적용성을 간접적으로 평가하였다. A와 B의 강도정수 차이는 10% 정도이다. 한계평형해석 결과(우기 기준), A적용 안전율(Fs)=14.08~58.22(평균 32.9), B적용 안전율(Fs)=18.39~60.04(평균 32.2)이며, 각 동일한 암석종류에 따라 상호 유사하게 나타났다. 유한요소 해석 결과, A적용 변위=0.13~0.65mm(평균 0.27mm), B적용 변위=0.14~1.07mm(평균 0.37mm)으로 매우 유사하다. H-B 파괴기준을 응용하여 등각분할법으로 산출한 지반 정수를 실무적인 전단강도로 적용할 수 있는 적용성 평가에서 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.