새로운 지보재로 개발된 스파이럴바의 축방향 저항력 산정법

강성승(Kang Seong-Seung),히라타 아츠오(Hirata Atsuo),오바라 유조(Obara Yuzo) 대한토목학회 2005 대한토목학회논문집 C Vol.25 No.6

스파이럴 볼트 변형률계를 이용한 연약지반기초 및 암반사면 거동 계측

강성승(Seong-Seung Kang),히라타 아츠오(Atsuo Hirata),정승회(Seong-Hoi Jeong),이우람(Woo-Ram Lee),제동광(Dong-Kwang Je),김대현(Dae-Hyeon Kim) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.2

본 연구에서는 연약지반기초 및 암반사면 거동 계측 도구로서 스파이럴 볼트 변형률계의 적용 가능성을 살펴보고자 한다. 이 변형률계가 지중에 설치되었을 때, 지반에 대한 인발 저항성이 높아 지반 보강용으로 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 유연성의 특징을 가지고 있기 때문에 지반의 거동 상태를 파악하는데 유용하게 이용될 수 있다. 연약지반기초에 대한 스파이럴 볼트의 변형률 계측결과, 변형률 측정 초기에는 안정한 상태를 보이다가 400일이 경과한 시점에서는 스파이럴 볼트 변형률계의 윗부분과 중간부분에서 큰 변화가 관찰되었다. 이러한 변화는 동일한 시기에 강수량 증가와 함께 빈번하게 발생한 진도 1∼2의 지진에 의한 영향으로 지반이 이완되어 야기한 것으로 분석된다. 암반사면에 대한 스파이럴 볼트의 변형률 계측결과, 측정시작일로부터 50일 동안에 안정한 상태를 보였으며 50∼160일 기간에는 매설길이 4.2 m 지점(P6)의 변형률 게이지에서 가장 큰 변형률을 보였다. 그러나 P6 변형률 게이지를 제외한 나머지 게이지는 특이한 변화를 보이지 않았다. 스파이럴 볼트 변형률계의 측정결과를 종합적으로 살펴보면 측정대상인 연약지반기초와 암반사면은 안정적인 것으로 판단된다. 본 연구에서 소개하는 스파이럴 볼트 변형률계는 연약지반기초 및 암반사면 거동의 모니터링과 동시에 대상지반의 보강에 적용될 수 있을 것으로 사료된다. This study is to consider applicability of spiral bolt strain gauge as an instrument measuring behavior of soft ground foundation and rock slope. When the instrument was installed on the ground, it can be useful to identify the state of ground behavior because it has the characteristics of flexibility, as well as to apply the ground reinforcement because it has higher pull-out resistance to the ground. From the measurement of behavior to soft ground foundation, the strain shows a stable state in the beginning, then was observed significant change in the upper and the middle of spiral bolt strain gauge after 400 days. This is analyzed that ground loosening, which is due to occurred frequent earthquake of magnitude 1∼2 with increased rainfall, lead to the instability of the ground. From the measurement of behavior to rock slope, the strain shows a stable state with very little change in a period of 0∼50 days and the biggest strain at 4.2 m (P6) in a period of 50∼100 days, then other places except P6 was maintained at a stable state in a period of 100∼160 days. The reason is analyzed because that blasting for excavated limestone surrounding was affected to the largest at P6. However, based on the size of strain change by behavior of the soft ground foundation and rock slope, it is considered that the present condition are not effected on stability of retaining structure and rock slope. In conclusion, the proposed spiral bolt strain gauge can be useful to measure behavior of soft ground foundation and rock slope, and also to be measured behavior as well as reinforcement of the target ground.

회전익 무인항공기를 이용한 노천석회석광산 채굴장 3차원 모델링 및 채굴량 분석

강성승 ( Seong-seung Kang ),이건주 ( Geon-ju Lee ),노정두 ( Jeongdu Noh ),장형두 ( Hyeongdoo Jang ),김선명 ( Sun-myung Kim ),고진석 ( Chin-surk Ko ) 대한지질공학회 2018 지질공학 Vol.28 No.4

이 연구는 회전익 무인항공기인 드론을 활용하여 노천석회석광산 채굴장에 대한 3차원 모델링과 화약 발파에 의한 석회석 채굴 전후의 채굴량 산정 가능성을 살펴보기 위한 것이다. 촬영된 채굴장의 영상에 대한 중복도를 분석한 결과 높은 화질의 구현이 가능한 것으로 나타났다. 카메라 캘리브레이션을 통해 왜곡도를 보정한 후 촬영 위치에서 각 축 방향 오차를 분석한 결과 허용 가능 범위를 보였다. 화약발파 전후 채굴량을 산정한 결과 넓은 범위의 채굴량을 비교적 짧은 시간에 빠르고 정확하게 산정 가능한 것으로 나타났다. 결론적으로 노천석회석광산의 채굴장 모니터링과 채굴량 산정에 있어 회전익 무인항공기 드론이 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이 방법은 향후 노천 광산뿐만 아니라 건설 현장이나 도로사면 등의 주기적인 모니터링에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The purpose of this study is to show the possibility of 3-dimensional modeling of open-pit limestone mine by using a rotary-wing unmanned aerial vehicle, a drone, and to estimate the amount of mining before and after mining of limestone by explosive blasting. Analysis of the image duplication of the mine has shown that it is possible to achieve high image quality. Analysis of each axis error at the shooting position after analyzing the distortions through camera calibration was shown the allowable range. As a result of estimating the amount of mining before and after explosive blasting, it was possible to estimate the amount of mining of a wide range quickly and accurately in a relatively short time. In conclusion, it is considered that the drone of a rotary-wing unmanned aerial vehicle can be usefully used for the monitoring of open-pit limestone mines and the estimation of the amount of mining. Furthermore, it is expected that this method will be utilized for periodic monitoring of construction sites and road slopes as well as open-pit mines in the future.

삼호지역에 분포하는 유리질화산암에 대한 물리적ㆍ역학적 특성

강성승(Seong-Seung Kang),이헌종(Heon-Jong Lee),강추원(Choo-Won Kang),김정빈(Cheong-Bin Kim) 한국암반공학회 2005 터널과지하공간 Vol.15 No.3

초록 국내의 일부 지역에서만 발견되는 유리잘화산암중 삼호지역에 분포하고 있는 암석을 대상으로 암석의 물리적ㆍ역학적 특성에 대하여 살펴보았다. 본 연구를 수행하기 위하여 암석의 기본물리적 성질 시험인 비중, 함수비, 흡수율, 공극률, 초음파 속도, 그리고 역학적 성질 시험인 일축 및 삼축 압축, 압열인장 강도 점하중 강도 등 실내 시험 방법을 이용하였다. 유리질화산암에서 나타나는 비중의 크기는 2.28이였으며, 함수비와 흡수율은 1.67%와 1.72%로써 비슷한 값을 보였다. 공극률은 3.87%로 낮게 나타난 반면, 초음파 속도는 P파가 5330 m/s S파가 2980 m/s로써 비교적 높은 값을 보였다. 유리질화산암의 압열인장 강도는 7.2 MPa, 점하중 강도는 2.6 MPa로 나타났다. 점하중 강도로부터 추정한 일축압축 강도는 62.4 MPa로 실제 일축압축 시험으로부터 구한 66.0 MPa과 매우 잘 일치하였다. 일축압축 시험에서 구한 탄성계수 영률은 E=43.2 GPa이였으며, 포아송비는 V=0.28로 나타났다. 또한, Mohr-Coulomb 파괴포락선으로부터 구한 유리질화산암의 점착력은 c=20.l MPa, 내부 마찰각은 Φ=28.6°로 나타났다. Abstract The physical and mechanical properties of volcanic glass, which is distributed in the Samho area, South Korea, were studied. Laboratory rock tests were carried out in order to obtain the various properties of rocks. Specific gravity, water content, absorption, porosity and wave velocity were measured for the physical properties. Uniaxial and triaxial compressive tests, Brazilian test and point load test were also performed for the mechanical properties. The tests of volcanic glass revealed that the apparent specific gravity, water content and absorption were 2.28, 1.67% and 1.72%, respectively. Porosity (3.87%) was lower, whereas P-wave velocity (5330 m/s) and S-wave velocity (2980 m/s) were relatively higher. Brazilian tensile strength of 7.2 MPa, and point load strength of 2.6 MPa were among the mechanical properties of the rock. Uniaxial compressive strength (62.4 MPa) estimated from point load strength was very closed to the value (66.0 MPa) from the uniaxial compressive test. Young's modulus and Poisson's ratio were E=43.2 GPa and v=0.28, respectively. Drawing the tangent line to Mohr-Coulomb failure criterion showed the cohesion of 20.1 MPa and internal friction angle of 28.6°.

인장시험에 의한 스파이럴볼트의 파괴거동

강성승(Kang Seong-Seung),오바라 유조(Obara Yuzo),박영석(Park Young-Seog) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

탄성파 검층법을 이용한 암반손상대 평가

강성승(Seong-Seung Kang),히라타 아츠오(Atsuo Hirata),오바라 유조(Yuzo Obara),하라구치 나오유키(Naoyuki Haraguchi) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.1

도로 확충으로 인한 도로 사면 및 터널 시공의 증가, 핵폐기물, 원유, LPG 저장을 위한 지하 저장 비축기지 개발, 지하 발전소의 개발 등이 갈수록 증가하고 있다. 이들 구조물 개발의 증가와 함께 구조물 주위를 구성하고 있는 암반의 상태를 적절하게 판단할 수 있는 방법도 필요하게 되었다. 이러한 목적에 기인하여 작고 가벼우면서 사용이 간편한 탄성파 검층 시스템을 개발하였다. 탄성파 검층법은 다양한 형태의 암반 상태를 평가하기 위하여 사용될 수 있는 검층법 중의 하나로써 원위치에서 비교적 간편하게 정밀한 자료를 수집할 수 있다. 또한 탄성파 검층법은 지보재가 설치되기 진후 구조물의 거동을 평가하는데도 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구를 통하여 얻은 결과에 의하면 첫째, 탄성파 검층법을 이용하여 화약발파로 인한 암반사면 내의 손상 정도를 정량적으로 평가하는 것이 가능하였으며, 암반사면 내의 손상대 범위도 합리적으로 결정할 수 있었다. 둘째, 탄성파 검층의 조사 결과를 이용하면 지보재의 설치 심도를 보다 효과적이고 경제적으로 결정할 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로, 탄성파 검층법은 지보재의 설치 전후에 대한 구조물의 안전 관리에도 적용될 수 있을 것으로 사료된다. Development of structures such as slope and tunnel, waste disposal, oil and LPG storages, and underground power house and so on, is increasing with the year. The method for appropriate estimation of rock state such as fresh or damaged rocks is also requested with increasing structural development. On these purposes, seismic logging system, which is a simple and easy way for handling as well as small and light, has been developed. Seismic logging method is one of logging tests, which is able to evaluate the state of rock mass with various shapes and is possible to obtain the relatively accuracy data at in-situ state. In addition, seismic logging method is able to apply to estimate structural behavior, before and after support installed. According to the results obtained from this study, firstly, it is clear that the extent of damage in rock slope due to blasting is able to be evaluated witb quantity using seismic logging method, moreover to decide the damage zone in rock slope reasonably. Secondly, it is expected that installing depth of support is able to be decided more effectively and economically, using the results of seismic logging data. Finally, seismic logging method is also able to be applied safety supervision of structures, before and after support installed.

저주파 결함 탐지법에 의한 하중 단계에 따른 암석 내부의 상태 평가

강성승 ( Seong-seung Kang ),김종혁 ( Jongheuck Kim ),노정두 ( Jeongdu Noh ),나태유 ( Tae-yoo Na ),장형두 ( Hyongdoo Jang ),고진석 ( Chin-surk Ko ) 대한지질공학회 2017 지질공학 Vol.27 No.1

이 연구는 저주파 결함 탐지법을 이용하여 하중단계에 따른 암석 내부의 상태를 정량적으로 평가하는 것이다. CND에 의한 초기 종파속도는 X축 방향 1687.5 m/s, Y축 방향 1690.7 m/s, Z축 방향 1548.3 m/s이며, 평균 1642.2 m/s로 Z축 < X축 < (≒)Y축 관계를 보였다. 실버슈미트 해머에 의한 Q값의 전체 평균은 62.6으로 약 105MPa의 일축압축강도에 해당되었다. 저주파 결함 탐지기에 의해 측정된 하중단계 50%, 60%, 70%, 80% 수준에서 종파속도 크기는 X축 <Y축 < Z축 순으로 대체적으로 하중단계가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 하지만, 이들 값은 초기 종파속도와 다른 경향을 나타냈다. 하중단계가 증가함에 따라 Y축이나 Z축 방향보다 X축 방향의 종파속도를 감소시키는 요인이 더 많은 영향을 미쳤기 때문으로 판단된다. 이러한 사실은 암석 내부의 초기상태는 응력상태가 변화함에 따라 다르게 나타날 수 있다는 것을 의미한다. The purpose of this study was to quantitatively evaluate the state of rocks in load steps by using the low-frequency ultrasonic flaw detection method. The initial Vp-velocities measured with a CND tester were in the order of Z-axis < X-axis < Y-axis, with 1687.5 m/s along the X-axis, 1690.7 m/s along the Y-axis, 1548.3 m/s along the Z-axis, and an average of 1642.2 m/s. The overall average of the Q vlaues, measured with a Silver Schmidt hammer, was 62.6, which corresponds to a uniaxial compressive strength of ~105 MPa. The Vp-velocity, measured with a low-frequency ultrasonic flaw detector at load steps of 50%, 60%, 70%, and 80%, typically decreases in the order of X-axis < Y-axis < Z-axis with increasing load steps. This oder contrasts with that of the initial Vp-velocities. As the load step increases the factors that reduce the Vp-velocity in the X-axis direction are more influential than those in the Y-axis or Z-axis directions. This indicates that the initial state of rocks can vary and is dependent on the stress state.

Eco-SB 지중변위계를 이용한 옹벽구조물 거동 평가

강성승 ( Seong-seung Kang ),노정두 ( Jeongdu Noh ),이건주 ( Geon-ju Lee ),김대현 ( Daehyeon Kim ),정희철 ( Heechul Jung ),고진석 ( Chin-surk Ko ) 조선대학교 공학기술연구원 2017 공학기술논문지 Vol.10 No.1

This study is to evaluate the ground behavior of the retaining wall using the Eco-SB displacement meter in the ground. For the purpose, bending and compression test in laboratory were firstly performed to examine the characteristics of the Eco-SB displacement meter. Secondly, the numerical analysis was carried out to determine the location of the Eco-SB displacement meter in the ground. Thirdly, after installing the Eco-SB displacement meter periodic monitoring of the retaining wall was performed. By the result, the ground by retaining wall was relatively stable except for the rainfall or rainy season. However the ground was unstable when the water penetrated the ground. Considering the measurement results, bending, tensile and compressive phenomena in the ground as well as the ground condition can be presented by the Eco-SB displacement meter. The ground behavior might be affected by seasonal changes, climate change, temperature and precipitation, and so on. Therefore, it suggests that short and long term monitoring for more accurate analysis is necessary.

그라우트 재료로서 광물찌꺼기 혼화재의 활용 가능성 평가

김대현,노정두,강성승,Kim, Daehyeon,Noh, Jeongdu,Kang, Seong-Seung 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.2

전남 해남에 위치한 ${\bigcirc}{\bigcirc}$광산의 광물찌꺼기를 이용하여 그라우트 재료로서의 활용 가능성을 평가하였다. 광물찌꺼기의 광물학적 특성을 살펴보기 위하여 XRD 분석을 실시하였다. 또한 광물찌꺼기와 시멘트를 3가지 비율로 혼합한 그라우트 재료의 물리적 및 역학적 특성을 살펴보기 위하여 양생기간에 따른 흐름도, 탄성파속도, 일축압축강도 시험을 각각 실시하였다. XRD 분석 결과에 의하면 본 광산의 광물찌꺼기는 대부분 석영, 방연석, 황철석 등의 광물들로 구성된 것으로 나타났다. 흐름시험 결과는 광물찌꺼기의 혼합비율이 높아질수록 흐름도가 감소하는 경향을 보였다. 탄성파속도는 흐름도와 마찬가지로 양생기간에 관계없이 광물찌꺼기의 혼합비율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다. 일축압축강도 및 탄성계수 또한 양생기간에 관계없이 광물찌꺼기 혼합비율이 증가할수록 작아지는 경향을 보였다. 광물찌꺼기를 혼합한 그라우트 주입재의 물리적 및 역학적 특성만을 고려할 때 이들 결괏값은 그라우트 재료로서 충분히 활용 가능성을 가지고 있다고 판단된다. 하지만 광물찌꺼기내에 방연석과 황철석 등 금속광물이 포함되어 있어 지반 내 주입 시 환경오염을 일으킬 수 있으므로 향후 이에 대한 대책방안이 고려되어야 할 것으로 사료된다. The purpose of this study is to evaluate the applicability of tailing in the ${\bigcirc}{\bigcirc}$ mine as a grout material. For the purpose, XRD analysis was performed for mineralogical properties of tailing. In addition, flow, velocity, and uniaxial compressive strength tests were carried out for physical and mechanical properties of a grout material with the mixing ratio of cement and tailing and curing periods. By the result of XRD analysis, tailing of the mine was found to mostly consist of quartz, galena, and pyrite. The flow observed by the flow test showed decreasing tendency with increasing the mixing ratio of tailing. The velocity was also lowered with increasing the mixing ratio of tailing regardless of curing periods. The uniaxial compressive strength as well as Young's modulus also show a tendency to decrease with increasing the mixing ratio of tailing independently on the curing periods. Considering only the physical and mechanical properties of a grout material with tailing, the results are considered to be sufficiently used as a grout material. However, since metallic minerals such as galena and pyrite in tailing contents and these are causing environmental contamination, countermeasures should be considered for this problem in future.

고응력의 지시자로서 방해석 쌍정 분석연구

박영석,장보안,김정빈,강성승,Park, Young-Seog,Jang, Bo-An,Kim, Cheong-Bin,Kang, Seong-Seung 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.4

고응력사의 지시자로서 방해석 쌍정 분석법을 이용하여 방해석내 쌍정이 생성될 당시의 변형온도와 고응력장의 상태 및 방향 등을 살펴보았다. 연구는 한반도 남부지역에 소규모로 불규칙하게 분포하고 있는 석회질 암석을 대상으로 수행되었다. 분석 결과에서 쌍정의 형태(한 방향 또는 두 방향의 얇고 두꺼운 직선형 쌍정), 변형률(1.235-7.453%), 두께($0.77-1.94{\mu}m$), 치밀도(25.26-41.99 twins/mm) 등을 고려하여 추정한 연구지역에서의 방해석 쌍정에 의한 변형온도는 약 $150^{\circ}-200^{\circ}C$ 이하로 나타났다. 주변형률의 크기와 방향에서 최대수축변형률($e_3\leftrightarrow{\sigma}_1$)의 방향은 경상분지 남부에 해당하는 GS-1와 영남육괴 남부에 해당하는 BS-1 지역에서 N-S, 그리고 옥천습곡대 서남부에 해당하는 NR-1 지역에서는 E-W 방향을 보였다. 최대인장변형률($e_1\leftrightarrow{\sigma}_3$)의 경우 GS-1과 BS-1 지역은 $NWW-SEE{\sim}NNE-SSW$ 그리고 NR-1 지역은 N-S 방향으로 나타났다. 즉, 연구지역에는 방해석 쌍정의 생성과 관련된 서로 다른 고응력장이 최소한 두 번 이상 작용했을 가능성을 시사한다. A temperature of deformation and the state and direction of paleostress at that time when twins in calcite grains had been produced were observed, using analysis of calcite twins as indicators of paleostress history. The study was performed with the target of carbonate rocks distributed randomly small size in the southern area of south Korea. Considering the appearance of twins (thin or thick straight twins with one or two twin sets), average twin strain (1.235-7.453%), thickness ($0.77-1.94{\mu}m$) and intensity (25.26-41.99 twins/mm) from the results of calculated calcite twins, it is estimated that calcite twins were produced under temperatures lower than approximately $150-200^{\circ}C$. In the magnitudes and directions of principal strains, the maximum shortening strain axis ($e_3\leftrightarrow{\sigma}_1$) is approximately N-S direction in the GS-1 area in the southern Gyeongsang Basin as well as in the BS-1 area in the southern Yongnam Massif, whereas E-W direction in the NR-1 area in the southwestern Ogcheon Fold Belt. In case of the maximum extension strain axis ($e_1\leftrightarrow{\sigma}_3$), it is oriented in NW-SE and NE-SW directions in the GS-1 and BS-1 area, respectively, and in N-S direction in the NR-1 area. That is, it is suggested that the paleostress which produced the calcite twins may be applied at least more than two times in the study area.