• Geomechanics and Engineering
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• 제37권2호
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• pp.149-166
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• 2024

The acoustic emission (AE) technique is utilized to estimate the rock failure status in underground spaces. Understanding the AE characteristics under loading conditions is essential to ensure the reliability of AE monitoring. The AE characteristics depend on the material properties (p-wave velocity, density, UCS, and Young's modulus) and damage stages (stress ratio) of the target rock mass. In this study, two groups of granite specimens (based on the p-wave velocity regime) were prepared to explore the effect of material properties on AE characteristics. Uniaxial compressive loading tests with an AE measurement system were performed to investigate the effect of the rock properties using AE indices (count index, energy index, and amplitude index). The test results were analyzed according to three damage stages classified by the stress ratio of the specimens. Count index was determined to be the most suitable AE index for evaluating rock mass stability.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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• pp.66-67
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• 2008

Most mineral resources are located in subsurface but mineral exploration starts with a step of investigation in wide-area to find evidence of buried ores. Conventional technique for exploration on wide-area as a preliminary survey is an observation using naked eyes by geologist or chemical analysis using lots of samples obtained from target area. Hyperspectral remote sensing can overcome those subjective and time consuming survey and can produce mineral resources distribution map. Precise resource map requires information of mineral distribution in a subpixellevel because mineral is distributed as rock components or narrow veins. But most hyperspectral data is composed of pixels of several meters or more than ten meters scale. We reviewed subpixel unmixing algorithms which have been used for geological field and tested detection ability with Hyperion imagery, geological map and seven spectral curves of mineral and rock specimens which were obtained from study areas.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.55-61
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적(REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미티는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성제수의 변화를 검토하여 REV를 산정하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$ extrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$ extrm{mm}^2$(1156요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.309-315
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적 (REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미치는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성계수의 변화를 검토하여 REV를 산정 하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$\textrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$\textrm{mm}^2$(1156 요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.57-67
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• 2019

Water-induced strength reduction is one of the most critical causes for rock deformation and failure. Understanding the effects of water on the strength, toughness and deformability of rocks are of a great importance in rock fracture mechanics and design of structures in rock. However, only a few studies have been conducted to understand the effects of water on fracture properties such as fracture toughness, crack propagation velocity, consumed energy, and microstructural damage. Thus, in this study, we focused on the understanding of how microscale damages induced by water saturation affect mesoscale mechanical and fracture properties compared with oven dried specimens along three notch orientations-divider, arrester, and short transverse. The mechanical properties of calcite-cemented sandstone were examined using standard uniaxial compressive strength (UCS) and Brazilian tensile strength (BTS) tests. In addition, fracture properties such as fracture toughness, consumed energy and crack propagation velocity were examined with cracked chevron notched Brazilian disk (CCNBD) tests. Digital Image Correlation (DIC), a non-contact optical measurement technique, was used for both strain and crack propagation velocity measurements along the bedding plane orientations. Finally, environmental scanning electron microscope (ESEM) was employed to investigate the microstructural damages produced in calcite-cemented sandstone specimens before and after CCNBD tests. As results, both mechanical and fracture properties reduced significantly when specimens were saturated. The effects of water on fracture properties (fracture toughness and consumed energy) were predominant in divider specimens when compared with arrester and short transverse specimens. Whereas crack propagation velocity was faster in short transverse and slower in arrester, and intermediate in divider specimens. Based on ESEM data, water in the calcite-cemented sandstone induced microstructural damages (microcracks and voids) and increased the strength disparity between cement/matrix and rock forming mineral grains, which in turn reduced the crack propagation resistance of the rock, leading to lower both consumed energy and fracture toughness ($K_{IC}$).

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권6호
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• pp.503-512
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• 2020

Mining activities focus on the production of mineral resources for energy generation and raw material requirements worldwide and it is a known fact that shallow reserves become scarce. For this reason, exploration of new resources proceeds consistently to meet the increasing energy and raw material demand of industrial activities. Rock mechanics has a vital role in underground mining and surface mining. Devices and instruments used in laboratory testing to determine rock mechanics related parameters might have limited sensing capability of the failure behavior. However, methodologies such as, thermal cameras, digital speckle correlation method and acoustic emission might enable to investigate the initial crack formation in detail. Regarding this, in this study, thermographic analysis was performed to analyze the failure behaviors of different types of rock specimens during uniaxial compressive strength experiments. The energy dissipation profiles of different types of rocks were characterized by the temperature difference recorded with an infrared thermal camera during experiments. The temperature increase at the failure moment was detected as 4.45℃ and 9.58℃ for andesite and gneiss-schist specimens, respectively. Higher temperature increase was observed with respect to higher UCS value. Besides, a temperature decreases of about 0.5-0.6℃ was recorded during the experiments of the marble specimens. The temperature change on the specimen is related to release of radiation energy. As a result of the porosity tests, it was observed that increase in the porosity rate from 5.65% to 20.97% can be associated to higher radiation energy released, from 12.68 kJ to 297.18 kJ.

• 한국지구과학회지
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• 제32권1호
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• pp.113-123
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• 2011

교실에서 이루어지는 암석과 광물에 대한 지구과학 수업은 잘 설계된 학교 암석원에서 암석과 광물 표품의 야외 조사를 통해 향상될 수 있다. 암석과 광물 표품은 바르게 감정되고 표시되고 설치되어야 한다. 암석원은 조경 차원에서가 아니라 학생들이 자유롭게 탐구 할 수 있어야 한다. 선정된 표품의 구성은 그 지역의 전형적인 기반암 뿐 만 아니라 한국의 대표 시료여야 한다. 전주시 초 중 고등학교 130개 학교 중 암석원이 설치된 곳은 35개교로 26.9%에 해당된다. 암석원이 설치된 학교가 늘어야하고 전시된 표품 또한 증가해야한다. 현재 설치된 암석원도 다음과 같은 사항이 개선되어야 한다. 어떤 표품은 암석이 잘못 감정되어 안내되고 있다. 어떤 암석은 이중으로 전시하고 있을 뿐 만 아니라 중요한 암석이 누락돼 있다. 전시되는 암석과 광물의 구성과 수는 교육과정과 깊은 관련이 있어야 하고 그 주변의 대표적인 기반암이 반영되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.293-303
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• 2016

이산화탄소 지중저장 기술은 이산화탄소 저감을 위한 가장 효과적인 방법 중 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 저장조건을 실험실에서 모사하였다. 사암과 셰일 시료를 1M NaCl 용액에 포화시킨 후 $45^{\circ}C$, 10기압의 조건에서 4주 동안 반응시키며 물리적 성질과 미세구조적 성질의 변화를 측정하였다. 부피, 밀도, 탄성파속도, 포아송비, 동탄성계수 등 모든 항목에서 사암 시료에 비해 셰일 시료의 물리적 성질 변화가 크게 나타났다. X선 단층촬영을 통한 미세구조 분석 결과 두 가지 시료 모두에서 공극의 총개수가 감소하였고, 각각의 공극들이 가지는 평균 부피, 평균 표면적, 평균 등가직경 등이 변화하였다. 이는 이산화탄소와 광물의 반응으로 인한 점토 광물의 팽창 및 유출이 원인인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 이산화탄소 지중저장 시 발생되는 암반의 물리적, 미세구조적 변화를 예측하는 데 효과적으로 이용될 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권4호
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• pp.250-256
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• 2013

암석의 강도 및 건전성 평가에 있어 전단파를 사용하는 것이 압축파에 비해 높은 신뢰성과 정확도를 제공한다. 암편의 $V_S$ 도출을 위해 양단자유공진주기법을 수행할 시 비틀림파에 의한 공진주파수를 구분해야 하나 쉽지 않은 상황이 자주 발생한다. 또한, 초음파속도기법에서는 P파에 비해 S파 도달 시점이 모호하여 암편의 $V_S$를 객관적으로 산출하는 것이 쉽지 않다. 반면에 초음파 속도법을 통해서는 $V_P$ 값을, 양단자유공진주기법을 통해서는 $V_L$ 값을 안정적으로 획득할 수 있는데 탄성계수간의 관계식을 이용하여 포아송비를 계산할 수 있게 되며 $V_S$ 값을 산출할 수 있다. 알루미늄, 모노캐스트 등 다른 재질과 다른 길이를 가지는 모형 시편을 이용하여 검증 실험을 수행하였고 국내 여러 지역에서 채취한 암석시편에 대해서 제안된 방법을 적용하여 본 결과 제안된 방법의 유용함을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권2호
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• pp.197-209
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• 2016

Clayey rock has large clay mineral content. When in contact with water, this expands considerably and may present a significant hazard to the stability of the rock in geotechnical engineering applications. This is particularly important in the present work, which focused on mitigating some unwelcomed properties of clayey rock. Changes in its physical properties were simulated by subjecting the rock to a low voltage direct current (DC) using copper, steel and aluminum electrodes. The modified mechanism of the coupled electrical and chemical fields acting on the clayey rock was analyzed. It was concluded that the essence of clayey rock electrochemical modification is the electrokinetic effect of the DC field, together with the coupled hydraulic and electrical potential gradients in fine-grained clayey rock, including ion migration, electrophoresis and electro-osmosis. The aluminum cathodes were corroded and generated gibbsite at the anode; the steel and copper cathodes showed no obvious change. The electrical resistivity and uniaxial compressive strength (UCS) of the modified specimens from the anode, intermediate and cathode zones tended to decrease. Samples taken from these zones showed a positive correlation between electric resistivity and UCS.