• Geomechanics and Engineering
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• 제20권6호
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• pp.517-525
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• 2020

The long-term stability of rock engineering is significantly affected by the time-dependent deformation behavior of rock, which is an important mechanical property of rock for engineering design. Although the hard rocks show small creep deformation, it cannot be ignored under high-stress condition during deep excavation. The inner mechanism of creep is complicated, therefore, it is necessary to investigate the relationship between microscopic creep mechanism and the macro creep behavior of rock. Microscopic numerical modeling of sandstone creep was performed in the investigation. A numerical sandstone sample was generated and Parallel Bond contact and Burger's contact model were assigned to the contacts between particles in DEM simulation. Sensitivity analysis of the microscopic creep parameters was conducted to explore how microscopic parameters affect the macroscopic creep deformation. The results show that the microscopic creep parameters have linear correlations with the corresponding macroscopic creep parameters, whereas the friction coefficient shows power function with peak strength and Young's modulus, respectively. Moreover, the microscopic parameters were calibrated. The creep modeling curve is in good agreement with the verification test result. Finally, the creep curves under one-step loading and multi-step loading were compared. This investigation can act as a helpful reference for modeling rock creep behavior from a microscopic mechanism perspective.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.228-240
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• 2013

퇴적암에서 나타나는 이방성은 층리에 의한 영향이 크며, 암석의 수리적 특성에도 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 층리가 발달한 다공질 사암을 대상으로, 층리구조에 의해 발생한 공극구조 이방성이 사암의 수리 이방성에 미치는 영향을 분석하였다. 사암의 공극구조 이방성 파악을 위해 X-ray CT(computed tomography)를 이용하여 내부 공극률의 변화양상을 분석하였다. 층리방향에 따른 수리이방성은 층리면과 수평면이 이루는 각도를 $0^{\circ}$에서 $90^{\circ}$까지 $15^{\circ}$간격으로 코어링한 샘플을 제작하여 투수실험을 통해 파악하였다. 투수실험 결과 층리면과 투수방향이 수직인 경우 투수율이 가장 작은 값을 나타낸 반면, 층리면과 투수방향이 평행일 때 가장 높은 투수율을 나타내었으며, 평균 수리이등방비($k_{90^{\circ}}/k_{0^{\circ}}$)가 1.8로 층리에 따른 수리 이방성이 확연하게 나타났다. 또한, 이러한 사암의 수리이방특성은 층리에 의해 공극특성이 서로 다른 층상구조가 형성되기 때문임을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.353-362
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• 2014

다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.93-100
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• 2005

도로공사과정에서 발생되는 현장 발생암은 경제성을 고려하여 도로용 재료로 활용되고 있으나 풍화속도가 빠른 퇴적암 골재의 경우 품질기준 적합성 여부를 판단하기 곤란한 경우가 많이 있다. 본 연구는 현장에서 발생된 이암계 퇴적암을 보조기층용 재료로 활용하였을 때 문제점을 고찰한 것이다. 그 결과 마모율은 품질기준을 만족하였으나, 27.5$\sim$16mm 입도 범위에서 중량감소율은 편마암 및 사암의 경우 20$\sim$30%이었으나 이암계 퇴적암은 47%로 매우 높은 값을 나타내었다. 골재의 안정성 시험결과에서는 편마암 및 사암에 비하여 이암계 혼합석이 매우 높게 나타났으며, 동결 및 건조에 의한 촉진 풍화시험에 의한 중량감소율에서도 편마암 및 사암계 혼합석 3.8$\sim$21%에 대하여 이암계 혼합석은 58%를 나타내어 빠른 풍화특성을 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제1권
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• pp.66-74
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• 1991

The block theory with stereographic projection was applied and analyzed on the tunnel section of Samcheok Coal Mine. The results were as follows ; 1) Prevail orientations of discontinuity of sandstone around the main driftway of Samcheok Coal Mine were $(327^{\circ},\;44^{\circ}),\;(13^{\circ},\;24^{\circ}),\;(204^{\circ},\;65^{\circ})$ and $(225^{\circ},\;77^{\circ})$ in dip and dip direction, respectively. 2) Movable blocks of the site were 0110, 0111, 1110(roof), 0100, 0110, 1110(right wall) and 0001, 1001, 1011(left wall). Because of the direction of tunnel, blocks of the left wall was safe. thus key blocks were those of the roof and the right wall. Maximum height of key block was larger than the width of the tunnel but 2m of the yielded zone is expected in general for 5m width tunnel. 3) It is shown that block theory is applicable to large cavern in hard rock analysis.

• 자원환경지질
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• 제47권5호
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• pp.551-561
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• 2014

세계 전체 천연가스 소비량은 2010년 113Tcf에서 2040년 185Tcf로 예상되는 가장 빠르게 증가하는 화석연료이다. 전통 천연가스는 비교적 쉽게 개발되는 반면, 비전통 가스는 개발이 보다 더 어렵고 높은 생산비를 필요로 한다. 비전통 가스는 심부가스, 셰일 가스, 석탄층 메탄가스(CBM), 지중 압력대, 가스 하이드레이트 및 치밀 가스 등 6개의 주요 형태로 구성된다. 치밀 가스는 매우 치밀한 지층을 이루는 불투수성의 견고한 암석 중에 부존하는 천연가스로, 사암 혹은 석회암층에 포집된 천연가스이다. 이 연구에서는 치밀 가스 관련 375개 논문을 연도별 발표현황(2000-2014), 국가별 및 연구기관별 논문 수, 국제공동연구 등을 분석하여, 국내 관련 산업 및 기술정책 수립과 연구개발에 유용한 학술자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.151-159
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• 2018

Annually, the global production of construction aggregates reaches over 40 billion tons, making aggregates the largest mining sector by volume and value. Currently, the aggregate industry is shifting from sand to hard rock as a result of legislation limiting the extraction of natural sands and gravels. A major implication of this change in the aggregate industry is the need for understanding rock fragmentation and energy absorption to produce more cost-effective aggregates. In this paper, we focused on incorporating dynamic rock and soil mechanics to understand the effects of loading rate and water saturation on the rock fragmentation and energy absorption of three different sandstones (Red, Berea and Buff) with different pore sizes. Rock core samples were prepared in accordance to the ASTM standards for compressive strength testing. Saturated and dry samples were subsequently prepared and fragmented via fast and dynamic compressive strength tests. The particle size distributions of the resulting fragments were subsequently analyzed using mechanical gradation tests. Our results indicate that the rock fragment size generally decreased with increasing loading rate and water content. In addition, the fragment sizes in the larger pore size sample (Buff sandstone) were relatively smaller those in the smaller pore size sample (Red sandstone). Notably, energy absorption decreased with increased loading rate, water content and rock pore size. These results support the conclusion that rock fragment size is positively correlated with the energy absorption of rocks. In addition, the rock fragment size increases as the energy absorption increases. Thus, our data provide insightful information for improving cost-effective aggregate production methods.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권2호
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• pp.195-204
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• 2018

Based on theories of rock mechanics, rock fragmentation, mechanics of elasto-plasticity, and energy dissipation etc., a method is presented for evaluating the rock fragmentation efficiency by using plastic energy dissipation ratio as an index. Using the presented method, the fragmentation efficiency of rocks with different strengths (corresponding to soft, intermediately hard and hard ones) under indentation is analyzed and compared. The theoretical and numerical simulation analyses are then combined with experimental results to systematically reveal the fragmentation mechanism of rocks under indentation of indenter. The results indicate that the fragmentation efficiency of rocks is higher when the plastic energy dissipation ratio is lower, and hence the drilling efficiency is higher. For the rocks with higher hardness and brittleness, the plastic energy dissipation ratio of the rocks at crush is lower. For rocks with lower hardness and brittleness (such as sandstone), most of the work done by the indenter to the rocks is transferred to the elastic and plastic energy of the rocks. However, most of such work is transferred to the elastic energy when the hardness and the brittleness of the rocks are higher. The plastic deformation is small and little energy is dissipated for brittle crush, and the elastic energy is mainly transferred to the kinetic energy of the rock fragment. The plastic energy ratio is proved to produce more accurate assessment on the fragmentation efficiency of rocks, and the presented method can provide a theoretical basis for the optimization of drill bit and selection of well drilling as well as for the selection of the rock fragmentation ways.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권6호
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• pp.505-518
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• 2021

The present paper has been carried out to understand the effects of impact loading on the rock tunnels, constructed in different region corresponding to varying unconfined compressive strength (UCS), through finite element method. The UCS of rockmass has substantial role in the stability of rock tunnels under impact loading condition due to falling rocks or other objects. In the present study, Dolomite, Shale, Sandstone, Granite, Basalt, and Quartzite rocks have been taken into consideration for understanding of the effect of UCS that vary from 2.85 MPa to 207.03 MPa. The Mohr-Coulomb constitutive model has been considered in the present study for the nonlinear elastoplastic analysis for all the rocks surrounding the tunnel opening. The geometry and boundary conditions of the model remains constant throughout the analysis and missile has 100 kg of weight. The general hard contact has been assigned to incorporate the interaction between different parts of the model. The present study focuses on studying the deformations in the rock tunnel caused by impacting load due to missile for tunnels having different concrete grade, and steel grade. The broader range of rock strength depicts the strong relationship between the UCS of rock and the extent of damage produced under different impact loading conditions. The energy released during an impact loading simulation shows the variation of safety and serviceability of the rock tunnel.

• 자원환경지질
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• 제18권3호
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• pp.277-288
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• 1985

초기 쥬라기 대동층군(大同層群)의 사암(砂岩)을 대상으로 광물성분분석(鑛物成分分析)과 입도분석(粒度分析)을 퇴적물(堆積物) 공급지(供給地)와 퇴적환경(堆積環境)을 유추하기 위하여 대동층군(大同層群)의 분포지인 문경(聞慶), 대천(大川), 김포(金浦), 연천(漣川) 지성(地城)에 대해 실시하였다. 사암(砂岩)의 광물(鑛物) 및 입도분석(粒度分析)은 문경지역(聞慶地域)을 중점적으로 하여 대천(大川), 김포(金浦), 연천지성(漣川地城)의 일차적 결과를 첨부하였다. 연구지역(硏究地域)의 사암(砂岩)은 59.8~87.2%의 높은 함량의 석영(石英)을 포함하는 특징이 있다. 석영(石英)중 많은 수가 풍성층(風成層)에서 생성되어지는 원마도가 좋은 dust ring을 나타낸다. 장석(長石)은 극히 드물게 함유되어 있다. 허나 대천지성(大川地城)의 사암(砂岩)은 타지역보다 높은수치인 1.8~10.0%를 함유하고 있다. 연구지역(硏究地域)의 사암(砂岩)의 특성으로부터 대동층군(大同層群)의 공급지(供給地)는 석영질사암(石英質砂岩) 내지 규암(硅岩)이었을 가능성이 매우 높다. 사암(砂岩)은 quartz 내지 quartzose arenite 및 wacke로 분류되며 단, 대천(大川)의 사암(砂岩)은 quartzose 내지 lithic arenite 및 wacke로 분류된다. C-M과 sorting-skewness 그림표의 결과는 하천성환경(河川性環境)을, 누적곡선의 양상은 호수성환경(湖水性環境)을 시사하고 있어 퇴적환경(堆積環境)에 관한 타증거가 필요하다.