• Geomechanics and Engineering
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• 제29권4호
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• pp.377-390
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• 2022

The stability of the roof rock-coal pillar-floor rock composite structure is of great significance to coal mine safety production. The cracks existing in the composite structure seriously affect the stability of the roof rock-coal pillar-floor rock composite structure. The numerical simulation tests of rock-coal-rock composite structures with different crack characteristics were carried out to reveal the composite structures' mechanical properties and failure mechanisms. The test results show that the rock-coal-rock composite structure's peak stress and elastic modulus are directly proportional to the crack angle and inversely proportional to the crack length. The smaller the crack angle, the more branch cracks produced near the main control crack in the rock-coal-rock composite structure, and the larger the angle between the main control crack and the crack. The smaller the crack length, the larger the width of the crack zone. The impact energy index of the rock-coal-rock composite structure decreases first and then increases with the increase of crack length and increases with the increase of crack angle. The functional relationships between the different crack characteristics, peak stress, and impact energy index are determined based on the sensitivity analysis. The determination of the functional relationship can fully grasp the influence of the crack angle and the crack length on the peak stress and impact energy index of the coal-rock composite structure. The research results can provide a theoretical basis and guidance for preventing the instability and failure of the coal pillar-roof composite structure.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권4호
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• pp.499-511
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• 2015

The creep property of salt rock significantly influences the long-term stability of the salt rock underground storage. Triaxial creep tests were performed to investigate the creep behavior of salt rock. The test results indicate that the creep of salt rock has a nonlinear characteristic, which is related to stress level and creep time. The higher the stress level, the longer the creep time, the more obvious the nonlinear characteristic will be. The elastic modulus of salt rock decreases with the prolonged creep time, which shows that the creep damage is produced for the gradual expansion of internal cracks, defects, etc., causing degradation of mechanical properties; meanwhile, the creep rate of salt rock also decreases with the prolonged creep time in the primary creep stage, which indicates that the mechanical properties of salt rock are hardened and strengthened. That is to say, damage and hardening exist simultaneously during the creep of salt rock. Both the damage effect and the hardening effect are considered, an improved Maxwell creep model is proposed by connecting an elastic body softened over time with a viscosity body hardened over time in series, and the creep equation of which is deduced. Creep test data of salt rock are used to evaluate the reasonability and applicability of the improved Maxwell model. The fitting curves are in excellent agreement with the creep test data, and compared with the classical Burgers model, the improved Maxwell model is able to precisely predict the long-term creep deformation of salt rock, illustrating our model can perfectly describe the creep property of salt rock.

• 터널과지하공간
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• 제21권1호
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• pp.50-65
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• 2011

이 연구에서는 퇴적암, 화성암, 변성암군의 10개 암종-1,417개의 시험자료를 이용하여 탄성파속도와 각종 역학적 parameter간의 상관성해석을 시행하였다. 해석 과정에서 나타나는 암종과 역학 parameter간의 거동특성이 상의함을 구명하였으며, 거동이 동일한 암종들을 모집단으로 상관성 해석을 하였다. 각종 시험자료는 표본의 규모 검정과 Chi-Square검정을 거친 후 해석에 임하였다. 도출된 추정식들은 95% 신뢰도가 확보됨을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권3호
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• pp.179-194
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• 2021

In this paper, to study the stability of surrounding rock during roadway excavation in different rock mass structures, the physical model test for roadway excavation process in three types of intact rock mass, layered rock mass and massive rock mass were carried out by using the self-developed two-dimensional simulation testing system of complex underground engineering. Firstly, based on the engineering background of a deep mine in eastern China, the similar materials of the most appropriate ratio in line with the similarity theory were tested, compared and determined. Then, the physical models of four different schemes with 1000 mm (height) × 1000 mm (length) × 250 mm (width) were constructed. Finally, the roadway excavation was carried out after applying boundary conditions to the physical model by the simulation testing system. The results indicate that the supporting effect of rockbolts has a great influence on the shallow surrounding rock, and the rock mass structure can affect the overall stability of the surrounding rock. Furthermore, the failure mechanism and bearing capacity of surrounding rock were further discussed from the comparison of stress evolution characteristics, distribution of stress arch, and failure modes in different schemes.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.245-259
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• 2003

Refering to the articles "Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995)" and "Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla 2002)" this article deals with technologies for design, stability analysis and construction of the tunnel being driven in the squeezing rock mass. The definition of this type of behavior was proposed by ISRM(1994). The identification and quantification of squeezing is given according to both the empirical and semi-empirical methods available to anticipate the potential of squeezing problems in tunnelling. Based on the experiences and lessons learned in recent years, the state of the art in modem construction methods was reported, when dealing with squeezing rock masses by either conventional or mechanical excavation methods. The closed-form solutions available for the analysis of the rock mass response during tunnel excavation are described in terms of the ground characteristic line and with reference to some elasto-plastic models for the given rock mass. Finally numerical methods were used for the simulation of different models and for design analysis of complex excavation and support systems, including three-dimensional conditions in order to quantify the influence of the advancing tunnel face to the deformation behavior of the tunnel.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.91-104
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• 2008

터널의 경우 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 안전율 개념이 제안된 바 있다. 이는 역학적 해석의 범주에 한정된 것으로 수리 역학적(hyro-mechanical) 연계해석의 범주에서는 해석 모델링의 복잡성으로 인해 안전율 개념이 적용된 연구는 극히 드문 실정이다. 최근 들어 수리-역학적 연계해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 해저 터널의 안전율을 정확히 산정하기 위해 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법을 비교 분석하였다. 수치해석 시 터널 내부로 유도배수하는 방법으로는 숏크리트 수리특성을 조절하는 유도배수 방법과 집수정을 이용한 유도배수 방법이 고려되었다. 두 방법의 비교를 위해 암반등급, 숏크리트 두께, 암반 수리특성에 대하여 민감도 분석을 수행하였고, 연구 결과 해저터널의 수리-역학적 연계해석 시 집수정을 이용한 유도배수 방법을 사용하는 것이 터널의 안정성을 검토하는 데에 보다 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.520-525
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• 2001

It's strongly recommended to check upon the slope stability of soil nearby railroad, since the freezing-thawing repeat in long term may cause decrease of slope stability. The study is, therefore, focused on the strength characteristic transformation of soil, measuring it experimentally, throughout physical and mechanical tests operated by the freezing-thawing repeat tests. The sampling of weathered soil used for the embankment materials along the domestic railway lines are classified by parent-rock, and then collected after it in the first hand. It tells that Uniaxial strength and axial strain were decreased simultaneously as the frequency of freezing-thawing repeat increased and its range was reduced into 25～85 percentage off comparing to uniaxial strength of unfreezing-soils when about 100 times of freezing-thawing repeats occurred. Following the result of direct shear tests, the cohesion of freezing-soil with freezing-thawing repeats shows 11∼60 percentage less than that of unfreezing-soil but the change of internal friction angle of the soil is extremely slight, enough to ignore. As a result. it could be found that strength characteristic transformation has highly correlated with freezing-thawing repeat.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.61-70
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• 2011

본 연구에서는 TBM의 관입속도 예측에 대한 경험적 모델을 비교하기 위하여 현장사례를 이용하여 관입속도를 예측하였으며, 예측결과와 시공 시의 실측치를 비교 분석하여 합리적인 모델을 평가하였다. 관입속도 예측은 일축압축강도를 이용한 모델과 암석의 특성 및 TBM의 장비 특성을 고려한 모델로 적용하였다. 사례현장은 대부분 편마암으로 구성되어 있으며, 절리가 발달되어 약선대가 존재하기 때문에 암석의 일축압축강도가 불규칙적으로 나타났다. 일축압축강도를 이용한 예측결과에서 Graham(1976)의 모델은 낮은 강도의 경우, 비현실적인 예측결과가 나타나는 것으로 분석되었다. 평균 관입율을 이용한 각 모델들의 신뢰성을 분석한 결과, 암석의 특성 및 TBM 기계적 특성을 합리적으로 반영한 NTNU 모델(1998)이 가장 높은 것으로 확인되었다. 그러나 실측치와 비교한 결과에서는 일축압축강도를 바탕으로 예측하는 Tarkoy의 모델(1986)이 사례현장의 특성과 일치하는 것으로 분석되었다. 즉, TBM의 관입속도 예측 시에는 대상 암종, 지질특성 및 TBM의 장비 특성을 모두 고려하여 다양한 모델을 이용한 합리적인 예측이 수행되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.181-189
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• 2009

이 연구는 지보재로서 가장 널리 사용되고 있는 록 볼트와 새로운 지보 형태인 스파이럴 볼트에 대한 지보특성을 비교하여 두 지보재의 지보효과를 평가하는데 있다. 이를 위하여 시멘트-모르타르 그라우트의 양생기간이 7일과 28일에 대한 록 볼트와 스파이럴 볼트의 실내인발시험을 실시하였으며, 각 시험결과로부터 인발하중, 변위 그리고 구속압, 내부압, 전단응력 등을 각각 구하였다. 인발하중에 대한 변위의 관계를 보면 각각의 양생기간에 대해서 스파이럴 볼트의 변위가 록 볼트에 비해 크게 나타나는데, 이것은 록 볼트의 역학적 성질이 스파이럴 볼트보다 크기 때문인 것으로 사료된다. 또한 양생기간이 길 경우 두 지보재의 변위는 거의 동일하거나 감소하는 경향을 보이는데, 그 원인은 양생기간에 따라 그라우트의 압축강도가 증가하므로 지보재와 시멘트-모르타르 그라우트 사이의 부착력이 증가하기 때문으로 사료된다. 구속압을 비교한 결과 동일한 인발하중단계에서 스파이럴 볼트의 구속압이 록 볼트보다 크게 나타났다. 이러한 사실은 같은 조건하에 있는 지반이나 암반에 지보재를 설치 할 경우 시공성 측면에서 스파이럴 볼트가 록 볼트보다 지반이나 암반의 안정성을 확보하는데 더 효과적임을 지시한다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 같은 조건하에 있는 지반이나 암반에 지보재를 설치할 경우 새로운 형태의 지보재인 스파이럴 볼트가 기존의 지보재인 록 볼트보다 인발하중과 구속압을 더 크게 발휘하는 것으로 사료된다. 아울러, 지보재에 있어서 경제성, 현장에서의 지보재 시공성 뿐만 아니라 지보재 설치 전후의 지반이나 암반의 안정성 측면 등을 고려할 때 스파이럴 볼트가 록 볼트에 비하여 더 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.303-314
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• 2009

암석 절리면의 거칠기의 발현에 따른 돌출부의 손상 특성을 연구하기 위해 전단시험 한 절리면 시편에 대한 이미지 분석을 수행하였다. 동일한 절리면에 대한 반복적인 시험에는 복제 시편을 사용한 모델시험이 가장 적합하였으므로 암석절리면으로부터 각기 다른 4종류의 3차원 거칠기를 복제하고, 고강도 석고를 사용한 시편을 제작하였다. 연직응력 수준을 변화시키며 총 20여회의 전단시험을 실시하였으며, 전단된 시편의 디지털 사진의 이미지 분석을 통하여 손상된 거칠기의 국지적 양상과 규모를 분석하였다. 분석 결과 거칠기의 손상 특성은 연직응력의 수준에 크게 의존하며, 돌출부의 파괴와 마모로 규정할 수 있는 것으로 나타났다. 돌출부 손상은 첨두 전단변위에서 가장 많이 발생하며, 변위가 증가하면 작은 돌출부들이 새롭게 손상되어 평균적인 돌출부의 손상 규모는 일정한 것으로 나타났다. 고강도 석고를 사용한 전단시험 결과에 자연 암석절리의 돌출부를 구성하는 광물입자의 물리적 특성이 완전하게 반영될 수는 없다. 그러나 첨두 전단변위와 돌출부 손상과의 상관관계에 대한 정량적 연구 결과는 돌출부 손상 특성의 파악이 암석 절리면 역학적 특성과 전단모델의 연구에 매우 중요한 수단이 될 수 있음을 보여준다.