• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.481-495
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• 2015

Many hydropower stations in southwest China are located in regions of brittle rock mass with high geo-stresses. Under these conditions deep fractured zones often occur in the sidewalls of the underground caverns of a power station. The theory and methods of fracture and damage mechanics are therefore adopted to study the phenomena. First a flexibility matrix is developed to describe initial geometric imperfections of a jointed rock mass. This model takes into account the area and orientation of the fractured surfaces of multiple joint sets, as well as spacing and density of joints. Using the assumption of the equivalent strain principle, a damage constitutive model is established based on the brittle fracture criterion. In addition the theory of fracture mechanics is applied to analyze the occurrence of secondary cracks during a cavern excavation. The failure criterion, for rock bridge coalescence and the damage evolution equation, has been derived and a new sub-program integrated into the FLAC-3D software. The model has then been applied to the stability analysis of an underground cavern group of a hydropower station in Sichuan province, China. The results of this method are compared with those obtained by using a conventional elasto-plastic model and splitting depth calculated by the splitting failure criterion proposed in a previous study. The results are also compared with the depth of the relaxation and fracture zone in the surrounding rock measured by field monitoring. The distribution of the splitting zone obtained both by the proposed model and by the field monitoring measurements are consistent to the validity of the theory developed herein.

• 기술사
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• 제27권6호
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• pp.72-84
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• 1994

This is about an environmental study of groundwater interference by hydrodynamic dispersion between the well A and well C in Dongsam-dong, the Yeongdo Island, Pusan, Korea. The groundwater in the study wells come from the fracture zones deeply seated in welded lapilli rhyodacitic tuff of the Late Cretaceous Yucheon Group. The boring depth at the well A is 190 meters, and the optimal pumping rate of the well A is about 100 cubic meters per day therein. The fractured aquifers in impermeable welded tuff show the conjugate fracturing type and are of anisotropic. The aquifers along two fracture zones in the well A are 80 and 100 meters in depth, respectively. It is not suggested that those fractured aquifers are simply connected between the well A and C. The sea level fluctuation by ebb and high tides in a day is not effective to the groundwater table in the well A. The pumping for 15 days at the well A doesn't give rise to any changes of the groundwater levels in the neighbor well C. The radius of influence of the well A is measured as less than 200 meters. The measuring electric conductivity for the test of salt tracer doesn't testify any relationship between the well A and the well C. There is the main difference between the well A and the well C on the basis of the water analysis of those wells. the well A is located in the high content zone of salt much over the standard value for drinking, whereas the other wells B. C. D are in the low content area of salt below the standard value. It is elucidated for the high content zone of salt in Yeongdo around the well A to have been uplifted over 20 meters.

• 화약ㆍ발파
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• 제31권2호
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• pp.40-49
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• 2013

터널 막장전방의 지반조건을 예측하는데 굴절법 탄성파탐사가 주를 이루어 왔으나, 최근에는 탄성파탐사 기기 및 기법의 발전에 힘입어 시추공을 이용한 토모그래피 등이 활발히 적용되고 있다. 본 논문은 TSP (Tunnel Seismic Prediction) 탐사장비를 이용하여 막장전방의 지반조건을 예측함으로써 암질 변화구간이나 단층, 파쇄대등 지질이상대를 파악하여 터널 굴착 시 시공 및 안정상의 문제점을 예방하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$-${\bigcirc}{\bigcirc}$ 도로개설현장에서 적용된 TSP탐사에 의한 터널전방의 지질이상대를 파악한 사례로 막장탐사 방법의 타당성을 살펴보고자 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.45-52
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• 2014

차량의 양호한 주행성능 확보를 위한 터널공사의 증가와 더불어 터널시공 중 터널 붕락 및 과다변위 발생사례가 증가하고 있다. 터널공사의 특징이 지반의 강도특성을 최대한 이용하는 경험적인 시공방법이라는 측면에서 터널붕락 및 과다변위 발생사례에 대한 붕락 및 과다변위 발생 원인분석이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 취약지반조건에서 대표적인 붕락 및 과다변위 발생사례의 붕락 원인에 대하여 분석하였다. 분석결과, 국지성 강우량의 증가, 시공 중 계측값의 지속적인 증가, 단층파쇄대가 지표면까지 연결되는 지반조건이 공통적으로 존재하는 경우 대규모 붕락 또는 과다변위가 발생한 것으로 분석되었다.

• Advances in biomechanics and applications
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• 제1권1호
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• pp.1-14
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• 2014

In this paper, a simple and accurate finite element model coupled to quasi-brittle damage law able to describe the multiple cracks initiation and their progressive propagation is developed in order to predict the complete force-displacement curve and the fracture pattern of human proximal femur under quasi-static load. The motivation of this work was to propose a simple and practical FE model with a good compromise between complexity and accuracy of the simulation considering a limited number of model parameters that can predict proximal femur fracture more accurately and physically than the fracture criteria based models. Different damage laws for cortical and trabecular bone are proposed based on experimental results to describe the inelastic damage accumulation under the excessive load. When the damage parameter reaches its critical value inside an element of the mesh, its stiffness matrix is set to zero leading to the redistribution of the stress state in the vicinity of the fractured zone (crack initiation). Once a crack is initiated, the propagation direction is simulated by the propagation of the broken elements of the mesh. To illustrate the potential of the proposed approach, the left femur of a male (age 61) previously investigated by Keyak and Falkinstein, 2003 (Model B: male, age 61) was simulated till complete fracture under one-legged stance quasi-static load. The proposed finite element model leads to more realistic and precise results concerning the shape of the force-displacement curve (yielding and fracturing) and the profile of the fractured edge.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권4호
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• pp.429-453
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• 2022

Numerical modeling and scenario composition are needed to characterize the geological environment of the disposal site and analyze the long-term evolution of natural barriers. In this study, processes and features of the hydro-mechanical behavior of natural barriers were categorized and represented using the interrelation matrix proposed by SKB and Posiva. A hydro-mechanical coupled model was evaluated for analyzing stress field changes and fracture zone re-activation. The processes corresponding to long-term evolution and the hydro-mechanical mechanisms that may accompany critical processes were identified. Consequently, practical numerical methods could be considered for these geological engineering issues. A case study using a numerical method for the stability analysis of an underground disposal system was performed. Critical stress distribution regime problems were analyzed numerically by considering the strata's movement. Another case focused on the equivalent continuum domain composition under the upscaling process in fractured rocks. Numerical methods and case studies were reviewed, confirming that an appropriate and optimized modeling technique is essential for studying the stress state and geological history of the Korean Peninsula. Considering the environments of potential disposal sites in Korea, selecting the optimal application method that effectively simulates fractured rocks should be prioritized.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권1호
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• pp.10-18
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• 1996

본 연구에서는 SS41 불림재와 M.E.F. 복합 조직강에 대해서 파괴 역학 파라미터와 X-선 파라미터 사이의 관계를 규명하였다. 피로 균열 진전 실험이 수행되었고, X-선 회절 방법이 피로 파단면에 적용되었다. 피로 파단면을 순차적으로 전해 연마하면서 깊이에 따른 X-선 파라미터(잔류응력, 반가폭)의 변화를 관찰하였다. 최대 소성역 깊이 $w_y$는 SS41 불림재에서는 반가폭의 분포로, M.E.F. 복합 조직강에 대해서는 잔류 응력의 분포로 결정할 수 있었다. 피로 파단면의 깊이 방향에 따른 X-선 파라미터의 분포로부터 $K_{max}$과 $w_y$의 관계식이 실험 데이타로부터 얻어지고, 이 식들으로부터 $K_{max}$은 $w_y$의 측정에 의하여 추정되어질 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권2호
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• pp.159-166
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• 2010

핀란드 Okiluoto 섬 중앙부에 방사성폐기물 처분장으로 예정된 부지에서 블록 규모 지하수 유동 모의를 수행하였다. 현장에 설치된 심부 관측공에서 관찰된 단열대에 관한 자료를 이용하여 단열망을 구성하였다. 이 단열망을 이용하여 3차원 유한 요소 격자망의 수리전도도장를 생성하고, 이를 지하수 유동 모의에 이용하였다. 현장에서 이루어진 양수시험 전과 후에 심부 관측공에서 측정된 수위와 구간별 유입, 유출량을 이용하여 시추공과 교차하는 단열대의 투수량계수와 부지의 함양률을 조절하며 지하수 유동 모형을 보정하였다. 양수 시험 전과 후를 순차적으로 보정해가며 모의한 결과, 보정된 지하수 유동 모형으로 계산한 지하 수위는 관측 자료와 비교적 일치하지만, 관측공에서의 지하수 유입, 유출량은 상당한 차이를 보이는 구간도 있는 것으로 확인되었다. 이런 불일치는 지하수 유동로가 될 수 있는 구조가 지하수 유동 모의를 위한 개념모형에 충분히 반영되지 않아 생기는 것으로 생각되며, 이에 배경단열과 같은 국지적인 유동로 구조가 개념모형에 반영되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 공동학술대회 논문집
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• pp.65-70
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• 2005

일반적으로 단층 파쇄대나 풍화대, 대수층에서는 전기비저항이 낮게 나타나는 것으로 알려져 있다. 단층 파쇄대가 저비저항대로 나타나는 이유는 풍화 및 변질작용에 의한 점토광물의 함유량이 증가하는 것과 균열 등에 의해 공극률이 증가함으로써 체적 함수률이 증가하는 것을 들 수 있다. 이러한 단층파쇄대의 탐지는 토목공사를 시공함에 있어서 매우 중요하기 때문에 저비항대가 되는 요인인 점토광물의 종류 및 함유량과 전기비저항의 관계를 밝히는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서, 본 연구에서는 실제 암석대신 특별히 고안한 점토광물을 함유한 한천공시체를 이용하여 전기비저항을 측정함으로써, 풍화 인공암으로서의 점토광물의 함유량과 전기비저항과의 관계를 고찰하였다. 본 실험에 이용된 점토광물은 Kaolinite와 Montmorillonite이다. 그 결과, Montmorillonite는 Kaolinite에 비해 점토광물의 함유량이 적음에도 불구하고 전기비저항을 현저히 저하시키는 것으로 나타났다. 또한 실험결과를 이용한 점토광물의 함유량과 전기비저항과의 관계식을 제안하였고, 그 상관성은 0.89 이상 높게 나타났다.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.325-330
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• 2016

현재 경주 중저준위방사성폐기물 처분장(이하 '경주방폐장')에서는 2단계 표층처분시설이 계획중에 있으며, 포화대에 위치한 1단계 처분시설과는 달리 불포화대 상부에 위치하게 된다. 단열을 포함하는 불포화대의 특성상 지하수 및 용질의 대부분이 단열을 통해 이동할 것으로 예상된다. 따라서 불포화 암반 매질에 대한 정밀한 해석을 위하여 단열망 연속체와 암반 매질 연속체를 구분하여 해석하는 TOUGH2 전산코드의 meshmaker 모듈의 MINC 기법을 활용하였다. TOUGH2 MINC 기법의 기존 국내 연구 사례가 미미하여 본 연구에서는 MINC를 이용한 mesh 구성 방법에 대한 절차를 개발하였으며, 단열 연속체와 암반매질 연속체의 k-field를 생성하였다. 이와 같이 생성된 도메인은 향후 이중 연속체를 기반으로 경주방폐장의 지하수 유동 및 오염물질 이동 등에 활용될 뿐만 아니라 단열이 발달한 암반에서 단열-암반매질 연결성을 고려한 단열망 유동 특성을 분석하는데 참고가 될 것으로 기대한다.