• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.159-169
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• 2008

In general, it is considered that a pillar between closely-spaced tunnel is sensitive for stress concentration. Stability of a pillar is key factor for excavation of closely-spaced tunnel. In this paper, the study is focused on tracing the behaviors, displacement and plotting damages around tunnels that is modelled with Particle Flow Code, $PFC^{2D}$. Parametric study was performed with changing distance between center of tunnels and coefficient of earth pressure(K). Scaled-model tests were also carried out to validate a numerical analysis model. It was found that $PFC^{2D}$ could show dynamic visualized result in quite good agreement with the experimental test.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2009년도 학술발표회 논문집
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• pp.73-82
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• 2009

터널외곽에 적용하는 지발뇌관의 시차 정밀도 차이가 터널의 여굴 형성에 어떠한 영향을 미치는가를 알아보기 위하여 Particle Flow Code 2D (PFC2D)라는 개별요소법을 기반으로 하여 개발된 상용프로그램(Itasca CG, 2004)을 사용하여 분석하였다. 그 결과 시차 정밀도가 정확하면 정확하지 않은 것보다 모암의 손상 및 여굴이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.43-52
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• 2014

PURPOSES : To solve problems in current compaction control DCPT(Dynamic Cone Penetrometer Test), highly correlated with various testing methods, simple, and economic is being applied. However, it、s hard to utilize DCPT results due to the few numerical analyses for DCPT have been performed and the lack of data accumulation. Therefore, this study tried to verify the validation of numerical modeling for DCPT by comparing and analyzing the results of numerical analyses with field tests. METHODS: The ground elastic modulus and PR(Penetration Rate) value were estimated by using PFC(Particle Flow Code) 3D program based on the discrete element method. Those values were compared and analyzed with the result of field tests. Also, back analysis was conducted to describe ground elastic modulus of field tests. RESULTS : Relative errors of PR value between the numerical analyses and field tests were calculated to be comparatively low. Also, the relationship between elastic modulus and PR value turned out to be similar. CONCLUSIONS : Numerical modeling of DCPT is considered to be suitable for describing field tests by carrying out numerical analysis using PFC 3D program.

• 터널과지하공간
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• 제33권1호
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• pp.57-69
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• 2023

본 연구에서는 2차원 수리-역학적연계 개별요소모델링(DEM)을 사용하여 네델란드 그로닝엔(Groningen) 천연가스전 저류층의 유발지진을 모사하였다. 수치해석 코드는 ITASCA社의 상용프로그램인 PFC2D (Particle Flow Code 2D)를 사용하였으며 본 수치해석 연구에 적용하기 위해 수리-역학적 연계 모델 외 1) 비균질 저류층 압력분포 초기화, 2) 비선형 압력-시간이력 경계조건, 3) 국소 응력 분포 계산 등의 개별모듈을 추가개발, 적용하였다. 그로닝엔 가스전에 분포하는 복잡한 단층 형상을 포함하는 40 × 50 km² 크기의 2차원 모델을 생성하였고, 1960년부터 2020년까지 약 60년 동안의 가스생산, 즉 압 력저하로 인한 단층의 파괴거동을 모사하였다. 유발지진의 시공간적 발생을 수치해석모델로 재현하였고 그 발생 메커니즘을 규명하였다. 또한 저류층 압축으로부터 지표에서의 지반침하의 분포를 예측하였고 그로닝엔에서의 실측자료 사이에 유사성을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 연구에서 소개한 2차원 수리-역학적연계 개별요소모델링(DEM)의 복잡한 지질조건과 수리-역학적 연계 프로세스에 의한 단층거동을 구현할 수 있는 툴(tool)로서의 활용성을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권1호
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• pp.55-66
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• 2020

The damage or failure of coal rock is accompanied by energy accumulation, dissipation and release. It is crucial to study the energy evolution characteristics of coal rock for rock mechanics and mining engineering applications. In this paper, coal specimens sourced from the Xinhe mine located in the Jining mining area of China were initially subjected to uniaxial compression, and the micro-parameters of the two-dimensional particle flow code (PFC^2D) model were calibrated according to the experimental test results. Then, the PFC^2D model was used to subject the specimens to substantial uniaxial compression, and the energy evolution laws of coal specimens with various schemes were presented. Finally, the elastic energy storage ratio m was investigated for coal rock, which described the energy conversion in coal specimens with various arrangements of preformed holes. The arrangement of the preformed holes significantly influenced the characteristics of the crack initiation stress and energy in the prepeak stage, whereas the characteristics of the cumulative crack number, failure pattern and elastic strain energy during the loading process were similar. Additionally, the arrangement of the preformed holes altered the proportion of elastic strain energy U_e in the total energy in the prepeak stage, and the probability of rock bursts can be qualitatively predicted.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권4호
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• pp.433-446
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• 2020

In this paper the effect of confining pressure and tunnel depth on the ground vertical settlement has been investigated using particle flow code (PFC2D). For this perpuse firstly calibration of PFC2D was performed using both of tensile test and triaxial test. Then a model with dimention of 100 m × 100 m was built. A circular tunnel with diameter of 20 m was drillled in the middle of the model. Also, a rectangular tunnel with wide of 10 m and length of 20 m was drilled in the model. The center of tunnel was situated 15 m, 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m, 45 m, 50 m, 55 m and 60 m below the ground surface. these models are under confining pressure of 0.001 GPa, 0.005 GPa, 0.01 GPa, 0.03 GPa, 0.05 GPa and 0.07 GPa. The results show that the volume of colapce zone is constant by increasing the distance between ground surface and tunnel position. Also, the volume of colapce zone was increased by decreasing of confining pressure. The maximum of settlement occurs at the top of the tunnel roof. The maximum of settlement occurs when center of tunnel was situated 15 m below the ground surface. The settlement decreases by increasing the distance between tunnel center line and measuring circles in the ground surface. The minimum of settlement occurs when center of circular tunnel was situated 60 m below the surface ground. Its to be note that the settlement increase by decreasing the confining pressure.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.54-68
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• 2004

본 연구에서는 경제성장기에 고층 구조물 시공에서 널리 사용된 철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete) 구조물을 대상으로 발파해체 축소모형실험을 수행하고 전산실험결과와 이를 비교하였다. 발파해체 공법으로는 파괴거동을 비교적 쉽게 확인할 수 있는 점진붕괴공법을 적용하였으며, 축소모형실험은Hobbs(1969)에 의한 축소율의 개념에 따라 차원해석을 실시하여 축소된 강도특성을 계산하였다. 사용재료로는 석고, 모래, 물의 혼합액을 콘크리트 대용으로 사용하였다. 모래와 석고의 중량 비를 다양하게 변화시키면서 이에 따른 강도의 변화를 측정하고 최적의 강도 값을 갖는 배합 비를 결정하였다. 또한 연성을 가지고 있으며 축소강도로 비교할 때 철근과 유사한 특성을 지니는 땜용 납선을 철근대용 재료로 사용하였다. 수치해석 프로그램으로는 요소의 파괴거동을 육안으로 확인할 수 있는 개별 요소법(DEM Distinct Element Method)에 의해 수행되는 상용코드인 PFC2D(Particle Flow Code 2-Dimension)을 사용하였다. 모형의 제작은 실내에서 미리 양생된 부재들을 현장으로 옮겨 연결부만을 타설하여 일체화시키는 방법으로 이루어졌다. 먼저 3차원 무근 콘크리트 라멘 구조의 모형을 설계하고 그 축소 모형을 발파해체하여 그 거동을 촬영하였다. 이를 수치적인 해석과 비교하는 과정을 통해 2차원 해석이라는 한계성은 존재하지만 대체로 유사한 형태의 거동을 보임을 알 수 있었다. 사전해석의 경험과 RC 보의 실내 굴곡 실험결과를 근거로 하여 RC 구조모형의 발파해체 사전해석을 실시하였다. 시차는 200㎳로 하여 점진적으로 붕괴되도록 설계하였다. 모형실험과는 달리 2차원 해석이라는 한계에도 불구하고 900㎳까지 매우 유사한 거동을 보이며 붕괴되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-12
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• 2011

조립재료의 입자 결합 및 파쇄 형태가 전단거동 특히 잔류 전단거동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 링 전단시험을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 PFC내의 clump 모델 및 cluster 모델을 이용하여 두 개의 비파쇄모델 그리고 두 개의 파쇄모델을 포함한 총 네 개의 모델을 제시하였다. Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)가 제안한 Lobo-crushing 모델의 적합성을 검토하였다. 또한 링 전단시험 모델링의 결과 분석을 통하여 직접전단시험 모델링 결과와 비교하였다. 연구 결과, 잔류 전단거동 분석을 위해서는 링 전단시험의 모델링이 필수적임을 알 수 있었다. 또한 잔류 전단강도 분석을 위해서는 Lobo-crushing 모델이 부적합함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제시한 수치해석 모델은 향후 입자 파쇄를 포함한 조립재료의 잔류 전단강도 특성 연구에 다양하게 적용될 수 있다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권4호
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• pp.445-452
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• 2018

In this paper the effects of particle size and model scale of concrete have been investigated on point load index, tensile strength, and the failure processes using a PFC2D numerical modeling study. Circular and semi-circular specimens of concrete were numerically modeled using the same particle size, 0.27 mm, but with different model diameters of 75 mm, 54 mm, 25 mm, and 12.5 mm. In addition, circular and semi-circular models with the diameter of 27 mm and particle sizes of 0.27 mm, 0.47 mm, 0.67 mm, 0.87 mm, 1.07 mm, and 1.27 mm were simulated to determine whether they can match the experimental observations from point load and Brazilian tests. The numerical modeling results show that the failure patterns are influenced by the model scale and particle size, as expected. Both Is(50) and Brazilian tensile strength values increased as the model diameter and particle sizes increased. The ratio of Brazilian tensile strength to Is(50) showed a reduction as the particle size increased but did not change with the increase in the model scale.