개착사면의 붕락요인 분석 및 보강거동 계측

조태진(Tae-Chin Cho),이상배(Sang-Bae Lee),이근호(Guen-Ho Lee),황택진(Taik-Jean Hwang),강필규(Pil-Gue Kang),원병남(Byung-Nam Won) 한국암반공학회 2011 터널과지하공간 Vol.21 No.1

개착과정에서 붕락현상이 발생한 암반사면의 거동양상을 분석하였다. 개착사면 암반의 특성 분석을 위하여 시추작업을 수행하였으며, BIPS 영상 분석을 통하여 불연속면의 방향성과 시추공 내의 출현 위치를 측정하였다. 회수된 코어를 관찰하여 암반 내부의 구조적 취약성을 고찰하였다. 절리면에 협재된 팽윤성 점토광물의 조성을 X-선 회절분석을 통하여 조사하였으며, 직접전단실험을 수행하여 절리면 전단강도를 측정하였다. 사면파괴를 유발시킬 수 있는 절리들의 위치 및 방향성을 고려한 블록해석을 수행하여 규모별 블록안정성을 산출하였다. 횡단면 해석기법을 이용하여 개착과정 중에 발생할 수 있는 지반거동 양상을 분석하였으며, 안정성 확보를 위하여 소요되는 보강량을 산정하였다. 보강작업이 수행된 개착사면의 추가적인 거동양상을 계측 해석을 통하여 고찰하였다. Failure aspects of cut-slope, which induce the sequential collapses during the excavation stage, have been analyzed. Slope rock structures are investigated by examining the orientations and positions of discontinuity planes calculated based on the BIPS image inside the boreholes. Drilled core log has been also used to identify the structural defects. Clay minerals of swelling potentials are detected through XRD analysis. Numerical analysis for slope stability has been performed by utilizing the joint shear strength acquired from the direct joint shear test. Cut-slope collapse characteristics have been studied by investigating the posture of failure-prawn joint planes and the stability of tetrahedral blocks of different sizes. Cross-section analysis has been also performed to analyze the cut-slope behavior and to estimate the amount of reinforcement required to secure the stability of cut-slope. Behavior of reinforced cut-slope is also investigated by analyzing the slope monitoring data.

개착사면의 안정성 해석을 위한 횡단면 기법의 활용성 고찰

조태진(Tae-Chin Cho),황택진(Taik-Jean Hwang),이근호(Guen-Ho Lee),조계성(Kye-Seong Cho),이상배(Sang-Bae Lee) 한국암반공학회 2012 터널과지하공간 Vol.22 No.1

Stability of cut-slope, the orientation and dimension of which are gradually changed, has been analyzed by employing the cross-section method capable of comprehensibly considering the lithological, structural and mechanical characteristics of slope rock. Lithological fragility is investigated by inspecting the drilled core logs and BIPS image has been taken to delineate the rock structure. Engineering properties of drilled-core including the joint shear strength have been also measured. Potential failure modes of cut-slope and failure-induced joints are identified by performing the stereographic projection analysis. Traces of potential failure-induced joints are drawn on the cross-section which depicts the excavated geometry of cut-slope. Considering the distribution of potential plane failure-induced joint traces blocks of plane failure mode are hypothetically formed. The stabilities and required reinforcements of plane failure blocks located at the different excavation depth have been calculated to confirm the applicability of the cross-section method for the optimum cut-slope design.

능선부 개착에 의해 형성된 암반사면 거동해석

조태진(Tae-chin Cho),황택진(Taik-Jean Hwang),신선미(Sun-mi Shin),이근호(Guen-Ho Lee) 한국암반공학회 2012 터널과지하공간 Vol.22 No.6

정상부가 개착된 암반사면에 지중경사계를 설치하여 개착사면의 내부 거동을 계측하였으며, 국지적으로 배후면 방향으로의 거동이 관찰되었다. 사면 거동, 특히 배후면 방향으로의 거동을 유발시키는 원인을 분석하기 위하여 시추작업을 수행하였다. 추출된 시추코어를 관찰하여 사면 암반의 암석학적 취약성을 조사하였으며,공내 BIPS 영상을 취득하여 암반의 구조적 특성을 분석하였다. 코어 절리 시료를 이용하여 불연속면의 역학적특성을 측정하였으며, 탄질물이 협재된 절리 시료에 대한 직접전단시험을 수행하여 전단강도를 측정하였다. 사면 거동에 대한 계측결과를 사면 암반과 탄질물이 협재된 절리들의 구조적 및 역학적 특성을 종합적으로 고려하여 해석하였으며, 절리에 협재된 탄질물 및 팽윤성 점토광물의 존재에 의해 국지적인 사면거동이 지배될 수 있는 잠재성을 확인하였다. A behavior of ridge-cut rock slope had been monitored by installing inclinometers and regional slope movement toward rear side of cut face was detected. To delineate the governing factors of slope behavior, especially backward slip of ridge-cut slope, petrographic characteristics of rock cores obtained from four drilled boreholes had been examined. BIPS images inside boreholes had been acquired and structural characteristics of slope rock had been studied. Mechanical properties of discontinuity planes distributed in the drilled core had been measured and the shear strength of coal seam imbedded-discontinuity planes also had been obtained by performing the direct shear test. Monitoring results of slope behavior had been analyzed by comprehensibly considering both the mechanical and structural characteristics of slope rock and coal seam-imbedded discontinuity planes, and the potential governance of coal seam and clay minerals embedded in the joint plane on the regional slope behavior has been also identified.

모형실험을 통한 암반사면의 파괴거동에 대한 연구

조태진 ( Tae Chin Cho ),석재욱 ( Jae Uk Suk ),이성암 ( Sung Am Lee ),엄정기 ( Jeong Gi Um ) 대한지질공학회 2008 지질공학 Vol.18 No.4

절리면의 거칠기, 충전물 등의 공학적 특성과 활동면 경사, 수압하중을 고려하여 암반사면의 파괴거동을 고찰하고 파괴시기를 예측하기 위하여 모형실험이 수행되었다. 절리면 거칠기는 폭, 길이, 높이 등을 고려하여 톱니형으로 제작하였다. 충전물은 거칠기의 돌출부 높이에 대하여 일정한 충전물두께를 유지하는 방식으로 0에서 돌출부 높이의 1.2배까지 증가시켰다. 수압증가에 따른 사면의 거동양상을 파악하기 위해서는 인장균열에 완전히 가해질 수 있는 수압을 100%로 하여 0.5% / min 및 1% / min의 속도로 0%에서 파괴 시 까지 수압하중을 증가시켰다. 모형실험은 활동면 경사각 30°와 35°에서 각각 거칠기, 충전물 두께, 수압하중증가 등의 조합을 변화시키면서 총 50회 수행하였다. 모형실험결과 절리면의 거칠기가 없는 경우의 파괴거동 양상은 수압하중 증가 조건과 충전물의 유무에 관계없이 선형 변위거동으로 나타나는 것이 특징적이다. 거칠기가 존재할 경우에는 충전물 두께가 거칠기 높이보다 낮을 때 계단형 변위거동이, 거칠기 높이 이상일 때 지수형 변위거동이 특징적이다. 이는 충전물 두께가 거칠기의 높이를 넘어서면 절리면의 거동특성이 충전물의 공학적 특성에 좌우되기 때문인 것으로 판단된다. 파괴를 유발하는 수압하중의 크기는 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 증가한다. 충전물의 두께가 증가할수록 거칠기의 영향이 작아져 파괴 시 수압하중은 감소한다. 파괴가 임박한 시점에서 3차 크립 형태의 변위거동을 보이는 지수형의 경우에는 inverse velocity를 이용한 파괴시기 예측이 가능한 것으로 판단된다. 다만 실험에서 나타난 거동특성이 완전한 지수형이 아니고 계단형과 지수형의 중간형태로 나타나는 경우가 대부분이므로 정확한 파괴시기 예측을 위해서는 다수에 걸친 파괴시간 추정이 필요할 것으로 사료된다. Laboratory tests for single plane sliding were conducted using the model rock slope to investigate the cut slope deformability and failure mechanism due to combined effect of engineering characteristics such as angle of sliding plane, water force, joint roughness and infillings. Also the possibility of prediction of slope failure through displacement monitoring was explored. The joint roughness was prepared in forms of saw-tooth type having different roughness specifications. The infillings was maintained between upper and lower roughness plane from zero to 1.2 times of the amplitude of the surface projections. Water force was expressed as the percent filling of tension crack from dry (0%) to full (100%), and constantly increased from 0% at the rate of 0.5%/min and 1%/min upto failure. Total of 50 tests were performed at sliding angles of 30° and 35° based on different combinations of joint roughness, infilling thickness and water force increment conditions. For smooth sliding plane, it was found that the linear type of deformability exhibited irrespective of the infilling thickness and water force conditions. For sliding planes having roughness, stepping or exponential types of deformability were predominant under condition that the infilling thickness is lower or higher than asperity height, respectively. These arise from the fact that, once the infilling thickness exceeds asperities, strength and deformability of the sliding plane is controlled by the engineering characteristics of the infilling materials. The results obtained in this study clearly show that the water force at failure was found to increase with increasing joint roughness, and to decrease with increasing filling thickness. It seems possible to estimate failure time using the inverse velocity method for sliding plane having exponential type of deformability. However, it is necessary to estimate failure time by trial and error basis to predict failure of the slope accurately.

곰소만 조간대 바지락 양식장 저질의 퇴적학적 및 수리역학적 특성

조태진(Tae Chin Cho),이상배(Sang Bae Lee),김석윤(Suck Yun Kim) 한국수산과학회 2001 한국수산과학회지 Vol.34 No.3

곰소만 조간대에서 채취한 표층퇴적물에 대하여 입도분석을 수행하여 퇴적물의 조직 특성을 분석하였다. 코어 시료를 이용하여 퇴적물의 수리-역학적 특성을 실험적으로 도출하였으며, 퇴적물의 심도별 역학적 응력 및 과잉간극수압, 그리고 지반의 안정성을 수치해석적으로 분석하여 바지락 양식장 퇴적물의 거동 특성을 규명하였다. 곰소만 조간대내의 표층 퇴적물은 겨울에는 5Φ의 조립 실트가 주를 이루는 단모드형을 나타내고, 여름에는 5Φ의 조립실트질 퇴적물에 4Φ의 미세사질 퇴적물이 첨가된 경향을 보여준다. 바지락 양식장의 퇴적환경은 평균 입도 4∼5Φ 범위, 모래함량 50% 미만, 니질 함량 5∼10% 범위를 나타낸다. 퇴적양상은 sandy silt이며, 분급도는 1.0∼2.0Φ를 나타내고, 왜도는 0.1∼0.5의 범위에 포함되어 퇴적물의 퇴적 작용이 방해가 될만한 높은 에너지 상태가 지속되지 않는 환경이 바지락 양식에 양호한 것으로 조사되었다. 수치해석적 결과를 토대로 볼 때, 바지락 양식에 양호한 저질환경은 사질과 니질이 혼합되어 절대 투수계수가 10^(-11)∼10^(-12)㎡ 범위인 경우로 사료되며, 수치해석 모델링 결과 니질 피복층의 두께가 4㎝를 초과하게되면 바지락 서식에 대한 저질환경은 크게 저하되고 있는 것으로 고찰된다. To investigate the effects of hydromechanical and textural characteristics of sediment deposits on the cultivation of Manila clam, Ruditapes philippinarum surface and sub-surface core sediments were collected seasonally in Gomso tidal flat. Grain size distribution were analyzed to investigate the annual variation of sediment texture. In winter unimodal distribution of grain size with the peak at 5Φ is dominant. However, during the summer sediment texture become a little bit coarser and grain size distribution shows the peaks at 4∼5Φ. Optimum sediment texture for the cultivation of manila clam, R. philippinarum was found to be sandy silt in which mean grain size was between 4 and 5Φ with the sand content less than 50% and clay content of 5∼10%. Mechanical and hydrological characteristics of sediment deposits were also studied in the laboratory and the results were applied to the numerical simulation for the behavior of surface sediment subjected to the cyclic loading from sea-water level change. Results of numerical simulation illustrate that the permeability of sediment had to be maintained in the range of 10^(-11)∼10^(-12)㎡ to ensure the proper sedimentological environment for the cultivation of manila clam, R. philippinarum. The deposits of virtually impermeable mud layer, with the threshold thickness of 4㎝, would be very hazardous to clam habitat.

풍화진행에 따른 한라산조면암의 역학적 특성변화

조태진(Tae-Chin Cho),이상배(Sang-Bae Lee),황택진(Taik-Jean Hwang),원경식(Kyung-Sik Won) 한국암반공학회 2009 터널과지하공간 Vol.19 No.4

한라산 정상부의 백록담 암체는 백록담조면현무암이 분포하는 동측구역과 한라산조면암이 분포하는 서측구역으로 구분된다. 백록담에서 진행되는 풍화, 암벽붕괴, 낙반은 전반적으로 백록담 서측구역에 분포하는 한라산 조면암의 풍화작용과 밀접한 연관성을 가지며, 동측구역에서는 개별 암석 블록들의 국지적 붕락현상이 발생한다. 본 연구에서는 한라산조면암 분포지역의 지질학적 특성을 조사하였으며, 풍화단계별로 조면암 시료를 채취하여 편광현미경분석, X-선 회절분석, 지화학적 분석, 공학적 특성시험을 수행하였다. SEM, XRD, XRF 분석을 통하여 2차 변질광물의 종류와 함량 및 광물조성 변화를 관찰한 결과 점토광물이 확인될 정도의 심한 화학적 풍화작용은 발생하지 않았지만 풍화에 따른 화학적풍화지수와 주요원소의 함량 변화에 대한 분석 결과에 의거할때 화학성분의 용탈에 의한 미약한 화학적풍화작용이 발생한 것으로 판단된다. 풍화에 기인된 암석의 공학적 특성변화를 고찰하기 위하여 밀도, 비중, 흡수율, 공극률, 탄성파속도, 일축압축강도, 슬레이크내구성지수, 동결-융해시험을 수행하였다. 인공풍화시험을 통한 균열발현 양상과 물리적 특성 측정 결과 기계적풍화작용은 미세균열 및 공극을 발달시켜 암반의 역학적 강도 저하를 야기하고 있으며, 기계적풍화 진행에 의한 추가적인 공극률 저하 양상을 고려할 때 D<SUB>B</SUB> = 1.5 또는 공극률 = 20~21% 범위에서 한라산조면암의 공학적 강도 특성이 소멸될것으로 분석되었다. Rock mass in Baekrokdam at the summit of Hallasan in Jeju island is composed of two volcanic rock types: Baekrokdam trachybasalt at the eastern region and Hallasan trachyte at the western region. On-going rockfall and subsequent collapse of Baekrokdam wall rock are closely linked to the weathering of trachyte distributed in the western region of Baekrokdam. Samples of Hallasan trachyte showing different weathering grades had been collected and the polarizing microscopic observation, X-ray diffraction analysis and analysis for chemical weathering had been conducted. Formation of secondary minerals, especially clay minerals, by chemical weathering has not been identified, but the change of chemical weathering indices indicated that chemical weathering process had been proceeded to the degree for increasing and decreasing the contents of some chemical components. Changes in physical and mechanical rock properties due to weathering has also been examined. Artificial weathering test of freezing-thawing reveals that the process of crack initiation and propagation deteriorated the mechanical characteristics of Hallasan trachyte and D<SUB>B</SUB> = 1.5 or porosity = 20~21% would be the ultimate limiting value induced by the mechanical weathering processes.

개착사면의 구조적 특성과 파괴양상을 고려한 계측 해석

조태진(Tae-Chin Cho),박소영(So-Young Park),이상배(Sang-Bae Lee),이근호(Geun-Ho Lee),원경식(Kyung-Sik Won) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.6

DOM 시추코어에서 측정된 불연속면의 위치 및 방향성 자료를 이용하여 현장암반의 구조적 특성을 고려한 사면거동 해석이 가능하였다. 3차원 공간에서 설정된 절리들의 위치에 의거하여 붕락 현상이 발생된 개착사면의 추가적인 파괴양상을 예측하였으며, 개별 절리면의 붕락위해 가능성과 개착면 상에서의 trace 위치를 파악하여 세부적인 사면거동 양상을 파악하였다. 개착사면 횡단면에서 개별절리들의 파괴거동 양상과 사면체 블록형성을 대수학적으로 산출하여 사면 붕락심도를 규명하였다. 현장사면에 자동화 계측시스템을 설치하여 사면거동에 대한 계측자료를 수집하였으며, DOM 시추공 내에 지중경사계를 설치하여 사면거동 양상을 횡단면 해석 결과와 대비시켜 분석하였다. 지중경사계를 이용하여 측정된 개착면의 표면변위 자료에 의거하여 사면 파괴시기를 예측할 수 있는 방법론을 고찰하였으며, 강우가 사면거동에 끼치는 영향성을 분석하였다. Analysis of slope behavior concerning the structural characteristics of field rock mass can be processed by virtue of borehole information of joint orientation and position acquired from DOM drilled core. Anticipated sliding potential of pre-failed rock slope is analyzed and the regional slope instability is investigated by inspecting the hazardous joints and blocks the traces of which is projected on the cut-face. Cross section has been set at the center of rock slope and the traces of both joints and tetrahedral blocks, which potentially can induce the slope failure, are drawn to investigate the failure modes and the triggering mechanism. Automated monitoring system has been established to measure the slope movement and especially, inclinometer has been installed inside DOM borehole to analyze the slope movement by considering the internal rock structure. Algorithms for predicting the slope failure time have been reviewed and the significance of heavy rainfall on the slope behavior has been investigated.

개착사면 설계의 적정성 판단을 위한 지질공학적 분석

조태진 ( Tae Chin Cho ),이상배 ( Sang Bae Lee ),이근호 ( Geun Ho Lee ) 대한지질공학회 2010 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2010 No.-

개착과정에서 인장균열이 발생된 동해고속도로 건설현장 암반사면의 거동 해석

조태진(Tae Chin Cho),이창영(Chang Young Lee),고기성(Ki Sung Koh) 한국지반공학회 2004 한국지반공학회논문집 Vol.20 No.8

록볼트 점소성 거동에 의한 지보효과 분석 -수치해석

조태진 ( Tae Chin Cho ),이정인 ( Chung In Lee ) 대한지질공학회 1993 지질공학 Vol.3 No.3