• Computers and Concrete
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• 제18권2호
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• pp.235-266
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• 2016

A rock mass containing non-persistent joints can only fail if the joints propagate and coalesce through an intact rock bridge. Shear strength of rock mass containing non-persistent joints is highly affected by the both, mechanical behavior and geometrical configuration of non-persistent joints located in a rock mass. Existence of rock joints and rock bridges are the most important factors complicating mechanical responses of a rock mass to stress loading. The joint-bridge interaction and bridge failure dominates mechanical behavior of jointed rock masses and the stability of rock excavations. The purpose of this review paper is to present techniques, progresses and the likely future development directions in experimental and numerical modelling of a non-persistent joint failure behaviour. Such investigation is essential to study the fundamental failures occurring in a rock bridge, for assessing anticipated and actual performances of the structures built on or in rock masses. This paper is divided into two sections. In the first part, experimental investigations have been represented followed by a summarized numerical modelling. Experimental results showed failure mechanism of a rock bridge under different loading conditions. Also effects of the number of non-persistent joints, angle between joint and a rock bridge, lengths of the rock bridge and the joint were investigated on the rock bridge failure behaviour. Numerical simulation results are used to validate experimental outputs.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권4호
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• pp.535-570
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• 2017

There are only few cases where cause and location of failure of a rock structure are limited to a single discontinuity. Usually several discontinuities of limited size interact and eventually form a combined shear plane where failure takes place. So, besides the discontinuities, the regions between adjacent discontinuities, which consist of strong rock and are called material or rock bridges, are of utmost importance for the shear strength of the compound failure plane. Shear behaviour of persistent and non-persistent joint are different from each other. Shear strength of rock mass containing non-persistent joints is highly affected by mechanical behavior and geometrical configuration of non-persistent joints located in a rock mass. Therefore investigation is essential to study the fundamental failures occurring in a rock bridge, for assessing anticipated and actual performances of the structures built on or in rock masses. The purpose of this review paper is to present techniques, progresses and the likely future development directions in experimental testing of non-persistent joint failure behaviour. Experimental results showed that the presence of rock bridges in not fully persistent natural discontinuity sets is a significant factor affecting the stability of rock structures. Compared with intact rocks, jointed rock masses are usually weaker, more deformable and highly anisotropic, depending upon the mechanical properties of each joint and the explicit joint positions. The joint spacing, joint persistency, number of rock joint, angle of rock joint, length of rock bridge, angle of rock bridge, normal load, scale effect and material mixture have important effect on the failure mechanism of a rock bridge.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.217-224
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 사면, 기초, 터널 등의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화에 대해 알아보았다. 여산 대리석을 재료로 120$\times$60$\times$25 mm크기의 시료에 균열각도 $\alpha$, 브릿지각도 $\beta$, 균열길이 2c, 브릿지길이 2b를 변화시키면서 2개의 인공균열을 제작하였다. 하중을 가하면서 날개형 균열개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며 균열결합 유형을 정리하였다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형 (1986)의 이론해와 비교, 분석 하였다.

• Computers and Concrete
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• 제19권1호
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• pp.99-110
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• 2017

In this paper, the effect of normal load on the failure mechanism of echelon joint has been studied using PFC2D. In the first step, calibration of PFC was undertaken with respect to the data obtained from experimental laboratory tests. Then, six different models consisting various echelon joint were prepared and tested under two low and high normal loads. Furthermore, validation of the simulated models were cross checked with the results of direct shear tests performed on non-persistent jointed physical models. The simulations demonstrated that failure patterns were mostly influenced by normal loading, while the shear strength was linked to failure mechanism. When ligament angle is less than $90^{\circ}$, the stable crack growth length is increased by increasing the normal loading. In this condition, fish eyes failure pattern occur in rock bridge. With higher ligament angles, the rock bridge was broken under high normal loading. Applying higher normal loading increases the number of fracture sets while dilation angle and mean orientations of fracture sets with respect to ligament direction will be decreased.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.201-210
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• 2000

일반적으로 암반 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려진, 암반 내의 rock bridges는 일종의 opening-mode fracture로 간주될 수 있다. 초창기에는 재료의 저항 특성을 고려하여 rock bridge 자체의 거동 특성에 대한 연구가 있었으나, 최근에 와서는 수치 해석적 연구를 통해 파괴역학의 개념을 적용하여 rock bridge의 분포특성이 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향 등을 새롭게 연구하고 있다. 본 연구에서는 rock bridges가 수자파쇄 균열의 분포특성에 미치는 영향을 규명하고자, rock bridges의 분포형태에 따른 암반 내 응력 분포 특성과 균열의 bridge현상을 먼저 살펴보았다. 즉, 균열의 길이에 대한 균열의 간격의 비(s/L 비)와 균열의 길이에 대한 균열의 오버랩의 비(d/L 비)를 변화시키면서 응력 분포 특성을 수치 해석적으로 살펴본 결과, 2개의 균열만으로도 여러 개의 균열 분포 특성을 대표할 수 있음을 알았고, s/L 비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수록 암반 내 응력 집중은 커짐을 알 수 있었다. 이러한 수치 해석결과를 토대로, 수압파쇄 균열과 rock bridges의 상호 관계를 수치 해석적으로 연구한 결과, rock bridges가 없을 경우 탄성이론에 맞게 발전하던 수압파쇄 균열이, rock bridges의 존재에 의해 수압파쇄 균열의 전파 방향이 왜곡됨은 물론 수압파쇄 균열에 수직으로 작용하는 원거리 응력도 정확히 표현하지 못함을 알았다. 즉, 수압파쇄 균열 선단에서의 mode I 응력집중계수는 s/L 비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수륵 커짐을 알 수 있었다. 이러한 연구결과로부터, 균열의 분포특성을 규명하기 위해 노두에서 일반적으로 실시되는 scanline조사에서 얻을 수 있는 s/L비와 d/L비를 통하여 암반 내에 존재하는 응력의 평가 방법이 새로이 제안될 수 있을 것이다. 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다. 15ng/$\textrm{cm}^2$로서 90분간 조사로 27ng/$\textrm{cm}^2$량이 생성되었다. 7-DHC은 당초의 123ng/$\textrm{cm}^2$으로부터 계속 감소되어 150분간 조사시 53ng/$\textrm{cm}^2$량까지 내려갔다.하였으며, 그 외의 항목간에는 대동소이하였다.ckarti 와 E. serrulatus가 스파르가눔의 중간숙주가 될 수 있음을 확인하였다. 충란의 배양에서부터 종숙주의 충란 배출까지 약 2개월 정도의 기간이 소요되었고, 우리 나라 자연환경에서는 5일에서 7월에 주로 이 충체의 유충이 발육되고 전파되는 것으로 추측되었다.러 가지 방법들을 적극 적용하여 금후 검토해볼 필요가 있을 것이다.잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 이 결과는 종간 교잡종을 자방친으로 하고 그 자방친의 화분친을 사용할 때만 교잡이 이루어지고 있음을 나타내고 있다. 따라서 여교잡을 통한 종간잡종 품종육성 활용방안을 금후 적극 확대 검토해야 할 것이다하였다.함을 보이고 있다.X> , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.447-456
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• 2000

일반적으로 암반 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려진, 암반 내의 rock bridges는 일종의 opening-mode fracture로 간주될 수 있다. 초창기에는 재료의 저항 특성을 고려하여 rock bridges 자체의 거동 특성에 대한 연구가 있었으나, 최근에 와서는 수치 해석적 연구를 통해 파괴역학의 개념을 적용하여 rock bridges의 분포특성이 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향 등을 새롭게 연구하고 있다. 본 연구에서는 rock bridges가 수압파쇄 균열의 분포특성에 미치는 영향을 규명하고자, rock bridges의 분포형태에 따른 암반 내 응력 분포 특성과 균열의 bridge 현상을 먼저 살펴보았다. 즉 , 균열의 길이에 대한 균열의 간격의 비 (s/L 비) 균열의 길이에 대한 균열의 오버랩의 비 (d/L 비)를 변화시키면서 응력 분포 특성을 수치 해석적으로 살펴본 결과, 2개의 균열만으로도 여러 개의 균열 분포 특성을 대표할 수 있음을 알았고, s/L 비가 감소할수록 또는 d/L비가 증가할수록 암반 내 응력 집중은 커짐을 알 수 있었다. 이러한 수치 해석결과를 토대로, 수압파쇄 균열과 rock bridges의 상호 관계를 수치 해석적으로 연구한 결과, rock bridges가 없을 경우 탄성이론에 맞게 발전하던 수압파쇄 균열이, rock bridges의 존재에 의해 수압파쇄 균열의 전파 방향이 왜곡됨은 물론 수압파쇄 균열에 수직으로 작용하는 원거리 응력도 정확히 표현하지 못함을 알았다. 즉 , 수압파쇄 균열 선단에서의 mode I 응력집중계수는 s/L비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수록 커짐을 알 수 있었다. 이러한 연구결과로부터, 균열의 분포특성을 규명하기 위해 노두에서 일반적으로 실시되는 scanline 조사에서 얻을 수 있는 s/L 비와 d/L 비를 통하여 암반 내에 존재하는 응력의 평가 방법이 새로이 제안할 수 있을 것이다.로 제안하였다. 본 노천채탄장의 최종사면과 같이 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다. 이 값이 감소할수록 Cox-Merz 법칙은 더욱 잘 성립한다.$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM2}$, $\bar{p}$$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM1}$, log($\bar{p}$$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM3}$) 등과 상관이 높게 나타났다.이 소요되었고, 우리 나라 자연환경에서는 5일에서 7월에 주로 이 충체의 유충이 발육되고 전파되는 것으로 추측되었다.러 가지 방법들을 적극 적용하여 금후 검토해볼 필요가 있을 것이다.잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 이 결과는 종간 교잡종을 자방친으로 하고 그 자방친의 화분친을 사용할 때만 교잡이 이루어지고 있음을 나타내고 있다. 따라서 여교잡을 통한 종간잡종 품종육성 활용방안을 금후 적극 확대 검토해야 할 것이다하였다.함을 보이고 있다.X> , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이온의 흡착실험은 특히

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권1호
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• pp.29-42
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• 2018

This paper presents the results of an empirical study in which square rock-like blocks containing two parallel pre-existing rough non-persistent joints were subjected to uniaxial compression load. The main purpose of this study was to investigate uniaxial compressive strength and deformation modulus of jointed specimens. Response Surface Method (RSM) was utilized to design experiments and investigate the effect of four joint parameters, namely joint roughness coefficient (JRC), bridge length (L), bridge angle (${\gamma}$), and joint inclination (${\theta}$). The interaction of these parameters on the uniaxial compressive strength (UCS) and deformation modulus of the blocks was investigated as well. The results indicated that an increase in joint roughness coefficient, bridge length and bridge angle increased compressive strength and deformation modulus. Moreover, increasing joint inclination decreased the two mechanical properties. The concept of 'interlocking cracks' which are mixed mode (shear-tensile cracks) was introduced. This type of cracks can happen in higher level of JRC. Initiation and propagation of this type of cracks reduces mechanical properties of sample before reaching its peak strength. The results of the Response Surface Methodology showed that the mutual interaction of the joint parameters had a significant influence on the compressive strength and deformation modulus.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.573-586
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• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국전통조경학회지
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• 제28권3호
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• pp.72-84
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• 2010

본 연구는 서산마애삼존불을 중심으로 삼국시대 조성된 마애삼존불상 조형에 담겨진 비례미 등 구성적 원리가 어떻게 표현되고 있는지를 확인함으로써 전통 석조 방식의 하나인 삼존석조의 구축 및 응용을 위한 기초자료 구축을 모색하였다. 총 17개 마애삼존불의 크기 및 비율 분석 결과, 본존불의 평균 전고는 2.96m, 우협시는 2.19m, 좌협시는 2.16m였다. 이에 따른 높이비는 100:75:75로 좌우 대칭균형의 관계를 보였고, 좌우협시의 면적비는 13.4:16.7 로 우협시의 면적비가 높았다. 서산마애삼존불은 용현계곡의 삼불교를 건너 인암(印岩) 바위에 새겨져 있으며, 좌향은 방위각 $S47^{\circ}E$로 측정되었다. 이는 예배자의 눈부심을 차단하면서 햇빛의 방향에 따른 불상의 이미지 변화와 미감을 노린 것으로 판단된다. 서산마애불의 도상적 특징은 반가상과 봉지보주형 보상입상을 협시도 하고 있으며, 좌우비대칭형의 삼존 구성임에도 불구하고 동일한 선과 형태가 반복되는 가운데 통일성을 보임으로서 안정된 시각적 균형을 보이고 있다. 특히 서산마애삼존불의 경우, 본존불과 좌협시 그리고 우협시의 전고는 각각 2.80m, 1.66m, 1.70m였다. 좌우협시불의 높이비는 0.60:0.62로 거의 대등한 반면 면적비는 28.8:25.2로 보다 큰 차이를 보여 평면상의 면적비가 삼재미적 비례에 더욱 근접한 것으로 파악되었다. 광배 중심의 사윗각비는 88:44:48로 직각에 가까운 반면 연화좌 중심 사윗각의 비는 127:30:23으로 측정됨으로서 둔각에 가까운 부등변삼각형의 형태를 보였다. 따라서 서산마애삼존불의 상부와 하부는 직각과 둔각의 부등변삼각형의 각도 비례를 통한 대응적 관계를 유지하는 가운데 안정적 비례감을 취하고 있다. 상반부의 거리비는 0.51:0.36:0.38인 반면 하반부의 거리비는 0.53:0.33:0.27로 보다 부등변삼각형에 가까운 모습을 보이면서 상하 좌우대칭의 비대칭균형을 이루고 있다. 서산마애삼존불을 대상으로 삼재미의 관계를 살펴본 결과, 길이비 보다는 면적비나 삼각도형을 이루는 각도비가 더욱 두드러져 나타났다. 각 불상 상호간의 높이 및 면적비 못지않게 상부 광배와 하부 연화좌를 중심으로 형성되는 부등변삼각이 이루는 구도는 삼재간의 구성적 아름다움을 배가시키는 매우 중요한 내부적 동인이 되고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.167-174
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• 2004

본보는 2003년도에 국제 학술지에 수록된 논문을 국내의 전문가들에게 소개하는 기술보고서이다. 본 연구에서 취성파괴를 보이는 암석에 대하여 시간의존성의 중요성을 설명하는 파괴역학적 모텔이 개발되었다. 균열면을 따라 형성된 신선한 구간인 암석 브리지의 파괴규명으로 불연속면의 점착강도가 감소하는 모델이 설정 되었다. 특히 임계조건 이전에 발생하는 균열성장을 사용하여 파괴역학적 모델을 개발하였는데, 이로부터 시간과 점착강도의 관계를 독립된 수식으로 표현하였다. 예로서 평면파괴가 예상되는 암석 블록에 대한 분석이 이루어 졌다. 절리면의 점착강도는 연속적으로 감소하는 것으로 밝혀줬는데, 초기에는 아주 점진적이며 그 후에는 급격하다. 그러다가 어느 시점에서는 감소된 점착강도는 사면의 불안정과 붕괴를 야기한다. 두 번째 예에서는 몇몇 물질 상수들이 분산을 가진다고 가정하였다. 여기에서는 확률론적으로 사면의 안정성이 분석되었는데 사면의 파괴확률을 시간의 함수로 예견할 수 있다. 시간이 경과함에 따라 사면의 파괴확률은 점점 증가하여 초기에 5% 수준에서 100년 후에는 40% 이상으로 증가한다. 이러한 예제들은 지하구조물이 비록 비교적 단기목적이라 하더라도 불연속면을 갖는 암반의 시간의존성 거동을 예측할 수 있음을 보여 주었다.