• Geomechanics and Engineering
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• 제11권3호
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• pp.439-455
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• 2016

This paper presented solutions of displacement and stress for a circular opening which is reinforced with grouted rock bolt. It satisfies the Mohr-Coulomb (M-C) or generalized Hoek-Brown (H-B) failure criterion, and exhibits elastic-brittle-plastic or strain-softening behavior. The numerical stepwise produce for strain-softening rock mass reinforced with grouted rock bolt was developed with non-associative flow rules and two segments piecewise linear functions related to a principle strain-dependent plastic parameter, to model the transition from peak to residual strength. Three models of the interaction mechanism between grouted rock bolt and surrounding rock proposed by Fahimifar and Soroush (2005) were adopted. Based on the axial symmetrical plane strain assumption, the theoretical solution of the displacement and stress were proposed for a circular tunnel excavated in elastic-brittle-plastic and strain-softening rock mass compatible with M-C or generalized H-B failure criterion, which is reinforced with grouted rock bolt. It showed that Fahimifar and Soroush's (2005) solution is a special case of the proposed solution for n = 0.5. Further, the proposed method is validated through example comparison calculated by MATLAB programming. Meanwhile, some particular examples for M-C or generalized H-B failure criterion have been conducted, and parametric studies were carried out to highlight the influence of different parameters (e.g., the very good, average and very poor rock mass). The results showed that, stress field in plastic region of surrounding rock with considering the supporting effectiveness of the grouted rock bolt is more than that without considering the effectiveness of the grouted rock bolt, and the convergence and plastic radius are reduced.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.267-276
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• 2010

오늘날 전면접착형 록볼트는 암반공학 현장에서 주요 지보재로써 널리 이용되고 있다. 따라서 정밀한 록볼트 지보설계를 위해서는 록볼트의 지보거동 특성을 정확히 이해하는 것이 중요하다. 그 중요성에도 불구하고 아직까지도 전면접착형 록볼트의 지보력이 발휘되는 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다. 지금까지 제시된 대부분의 해석적 모델들은 볼트의 경계조건을 단순화시켜 개발되었기 때문에 현장 록볼트의 지보거동을 이해하는 도구로 사용하기에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 전면접착형 록볼트의 지보력 발휘 메카니즘을 이해하기 위하 여 3차원 탄성 유한요소해석을 실시하였다. 이를 통해 볼트 선단의 변위경계조건 변화, 암반탄성계수의 변화, 그리고 절리면의 교차가 록볼트의 전단응력 및 축응력 분포특성에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과는 볼트 선단의 고정판 설치 유무가 록볼트의 지보력 발휘 및 보강효과 증대에 큰 영향을 미치고 있음을 보여주었다.

• Advances in materials Research
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• 제11권3호
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• pp.237-250
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• 2022

The cone bolts with expanded front ends supply improved anchoring performances and increase energy absorbing capacities due to ploughing in the grouted drills. Within this study, use of a novel energy absorber for the cone bolt heads were investigated to assess its design in terms of supplying high support performances. Additionally, different grout material designs were tested to investigate whether the energy absorption capacities of the rock bolts can be improved using a silicone based thermoset polymer (STP) additive. To determine load bearing and energy absorption capacities, a series of deformation controlled pull-out tests were carried out by using bolt samples grouted in rock blocks. According to the results obtained from this study, maximum load bearing capacities of cone bolts are similar and mostly depend on the steel material strength, whereas the energy absorption capacity was determined to significantly vary in accordance with the displacement limits of the shanks. As a result of using STP additive and new polyamide absorber rings, displacement limits without the steel failure increase. The STP additive was found to improve the energy absorption capacities of grouted cone bolts. The absorber rings designed within this study were also assessed to be highly effective and able to double up the energy absorption capacities of the cone bolts.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1259-1266
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• 2005

In a NATM tunnel, fully grouted bolts are widely used as part of supporting system. Grouted bolts play an important role not as to take some parts of load acting on a tunnel lining but as to reinforce the ground adjacent the tunnel. In conjunction with tunnel construction, the presence of groundwater may pose a number of difficulties. With respect to tunnel design, influences of groundwater on tunnel behavior have been considered in many aspects. However, the effect on grouted bolts has been rarely investigated. In this study, the behavior of grouted bolts, which are affected by the seepage forces, was examined. To investigate the effects of seepage forces, the theoretical solutions for a drained condition were also found. Based on the theoretical solutions, ground reaction curves considering seepage forces were obtained. By comparing the ground reaction curves supported by grouted bolts with those for the unsupported cases, the effect of reinforcement was evaluated. Finally, through comparison between supported ground reaction curves in the drained condition and those in the case of groundwater flow, it was found that the grouted bolts are more structurely beneficial when the seepage occurs towards the tunnel than when there is no groundwater flow.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.122-128
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• 2003

Rock bolts are widely used as a supplementary roof support system in hard-rock mining since a long time. Since the performance of fully grouted passive bolts depends on bond strength, in the present investigation extensive laboratory pull-out as well as push-out tests were conducted varying the bolt diameter, length and cement-water mixing ratios of grout. The load-displacement curves were developed and were verified with the numerical results obtained from finite element analysis using ALGOR software. Numerical models were validated for push-out tests and a detailed analysis was carried out to know the displacement, stress, strain distribution along the bolt.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.841-849
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• 2018

The purpose of a rock bolt is to improve the mechanical performance of a jointed-rock mass. The performance of a rock bolt is generally evaluated by conducting a field pullout test, as the analytical or numerical evaluation of the rock bolt behavior still remains difficult. In this study, wide range of field test was performed to investigate the pullout resistance of rock bolts considering influencing factors such as the rock type, water bearing conditions, rock bolt type and length. The test results showed that the fully grouted rock bolt (FGR) in water-bearing rocks can be inadequate to provide the required pullout resistance, meanwhile the inflated steel tube rock bolt (ISR) satisfied required pullout resistance, even immediately after installation in water-bearing conditions. The ISR was particularly effective when the water inflow into a drill hole is greater than 1.0 l/min. The effect of the rock bolt failure on the tunnel stability was investigated through numerical analysis. The results show that the contribution of the rock bolt to the overall stability of the tunnel was not significant. However, it is found that the rock bolt can effectively reinforce the jointed-rock mass and reduce the possibility of local collapses of rocks, thus the importance of the rock bolt should not be overlooked, regardless of the overall stability.

• 터널과지하공간
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• 제28권2호
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• pp.142-155
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• 2018

${\bigcirc}{\bigcirc}$광산은 광체주변에 미고결된 층서가 불규칙하게 발달되어 있다. 본 연구는 효율적인 루프볼트(roof bolt) 시공을 위하여 불규칙한 층서의 두께를 체계적으로 배열하고 이에 대응하는 지보시스템을 제시한 것이다. 층서별 두께를 조합한 81개의 경우의 수를 강건설계에 의하여 9개의 사례로 한정하여 지보설계를 하였다. 각 사례에 대하여 천반하중으로 작용할 수 있는 하중고를 층서의 특성과 RMR에 의하여 결정하였다. 하중고에 의한 하중범위를 블록형상과 아치형상으로 가정하여 계산하였다. 두 방법의 평균하중으로 루프볼트의 지보력을 감안한 지보설계를 하였다. 지보설계에 대한 수치해석 결과 케이블 볼트는 선단정착 방식보다 전면접착 방식이 천반유지에 더 효과적인 것으로 분석되었다. 시공결과 천반의 컨트롤은 가능하였으나 갱도측벽의 변형으로 천반 전체가 하부로 조금씩 침강하는 현상을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권11호
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• pp.15-21
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• 2016

국내에서는 현장에서 사용되고 있는 록볼트 공법에 대하여 여러가지 연구가 진행 중이다. 대규모 사면이나 터널, 암반구조물의 불안정한 지반을 새로운 평형상태로 유지시키기 위한 지보재로서 그라운드앵커, 록볼트가 있다. 이에 본 연구에서는 현재 가장 널리 이용되고 있는 지보재인 록볼트를 대상으로 원형 모형토조를 이용하여 실내 인발시험을 수행하여 지보재의 특성을 분석하였다. 최대인발하중의 변화 양상을 살펴보기 위해 수행한 록볼트에 대한 인발시험의 결과를 보면 인발시험 횟수에 관계없이 거의 일정함을 보였는데, 이것은 지보재가 최대인발하중에 도달할지라도 록볼트와 충전재 사이에 파괴가 거의 일어나지 않으므로 일정한 최대인발하중을 보이는 것으로 판단되며 금회 실내시험에서 충전재는 콘크리트와 토사로 채워져 있다. 주요 지보재인 록볼트의 충전재를 인공적인 재해를 방지하도록 설치한다. 본 논문에서는 록볼트 충전재인 그라우트재가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 밀봉패커를 개발하였으며 그로 인한 터널과 사면에서 시공 시 적용성과 역할을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제1권2호
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• pp.168-180
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• 1991

Through field measurements, it was shown that the shear stresses along a fully grouted rock blot were proportional to the differences between the displacement of a bolt rod and that of surrounding rock. Accordingly the theoretical equation for the displacement along a rock bolt, R(x), can be proposed as differential form; $ \frac{d^2R(x)}{dx^2}-aR(x)=-a^2U(x)$ where U(x) is the displacement of surrounding rock and α is a constant. In this study above equation was applied to the boundary element analysis which can simulate the supporting behavior of each rock bolt around a tunnel and the results of the implementation of boundary element technique were shown.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.19-37
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• 2024

록볼트는 NATM터널의 주 지보재로서 터널공사 현장에 널리 이용되고 있다. 국내 터널 현장에서는 전면접착형 록볼트가 가장 많이 사용되고 있다. 전면접착형 록볼트는 그라우트에 의해 볼트체와 지반 간 상대적인 거동을 구현한다. 그러나 터널 수치해석 시 전면접착형 록볼트는 이러한 거동 특성이 반영되지 못한 방법으로 모델링되는 경우가 많다. 이러한 경우, 지보재의 부재력을 과소 혹은 과대 평가하는 요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 전면접착형 록볼트의 합리적인 모델링 방법에 대한 연구를 수행하였다. 문헌 연구 결과, 전면접착형 록볼트는 Cable요소와 Truss요소로 모델링되는 것으로 분석되었다. Cable요소의 그라우트 물성치가 록볼트 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해, 그라우트 물성치를 록볼트 인발시험 데이터를 통해 산정하여 적용한 모델과 록볼트와 지반 간 완전 접착을 가정하기 위해 임의로 크게 적용한 모델의 록볼트 거동을 비교하였다. 동일한 터널 조건에서 전면접착형 록볼트를 Truss요소와 Cable요소로 각각 다르게 모델링하여 수치해석을 수행하였고, 이에 따른 터널 거동을 분석하였다. 연구 결과, 록볼트와 지반 간 경계면 효과, 즉, 그라우트를 고려할 수 있는 요소로 전면접착형 록볼트를 모델링하는 것이 바람직한 것으로 검토되었다. 실제 전면접착형 록볼트의 거동을 모사하기 위해 인발시험 데이터를 활용하는 방법은 유효한 방법으로 검토되었다.