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대심도 지하공동에 발생하는 암반의 팽창 및 스폴링 현상 모델링
조남각,이용주,Cho, Nam-Kak,Lee, Yong-Joo 한국터널지하공간학회 2010 한국터널지하공간학회논문집 Vol.12 No.1
본 연구에서는 실험 및 수치해석적인 접근방법을 통하여 대심도 과지압 구간에서 발생하는 암반의 스폴링(spalling) 및 팽창모드에 대한 모델링 기법을 연구하였다. 이에 대한 실험적 접근 방법으로서 축 방향 압축을 받는 직사각형 인공암석보(beam)에 4점 휨 시험을 결합한 축방향 압축 휨 시험을 수행하여 대심도 지하공간의 응력모드와 유사한 조건 하에서의 암석의 균열 팽창 및 스폴링 과정을 고찰하였다. 또한, 수치해석적 접근방법으로서 기존의 연속체 해석으로는 모사하기 힘든 암석의 균열과정 및 팽창특성을 개별 입자해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 모델링 하였다. 본 연구 결과 휨 실험에서 구한 팽창시점은 스폴링에 요구되는 응력수준을 평가하는데 중요한 지표가 됨을 알 수 있었으며, 또한 수치해석 결과도 유사한 결과를 모사할 수 있음을 보여주었다. This paper presents both numerical and physical modeling approaches for the dilation and spalling of rock recognized as typical process of rock around an underground opening at depth. For physical approach, laboratory testing of rectangular beams using a synthetic rock was used to investigate the onset of dilation and spalling. The beams are axially compressed and subjected to 4-point bending to provide non-uniform compressive stresses which are similar to the maximum tangential stress distribution around circular openings. Discrete element numerical analyses using commercial code $PFC^{2D}$ (Particle Flow Code) were performed to evaluate the stress path at various locations in the beams. The findings from these approaches suggest that the onset of dilation in laboratory tests appears to be a good indicator for assessing the stress magnitudes required to initiate spalling.
조남각,유충식,이대영 한국지반공학회 2008 한국지반공학회논문집 Vol.24 No.1
본 연구에서는 개별요소법에 근거한 상용 수치해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 조립재인 쇄석의 전단특성 모델링을 수행하였다. 본 연구를 통하여 기존의 연속체 해석에서 고려하기 힘든 조립질 재료의 입도분포 및 공극, 불규칙한 형상을 모델링 할 수 있었다. 또한, 대형직접전단시험을 수행한 실험결과와 비교를 통해 입자특성과 관련한 조립질 재료의 고유 특성을 본 연구에서 모델링한 불연속체 모델링으로 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 모델링 기법은 향후 다양한 입도 및 공극특성을 갖는 조립질 재료의 현장 강도 특성을 예측하는데 도움이 될 수 있다.
이대영,조남각 한국지반공학회 2016 한국지반공학회논문집 Vol.32 No.12
In order to analyze ground relaxation and cavity formation mechanism due to deteriorated sewer pipe, field test wascarried out and a numerical assessments were compared with the field test results. An artificial underground cavity wasintended using the ice block overlaying the buried pipe and confirmed that the cavity and relaxation of the surroundingground were gradually formed as the ice block starts to melt down. Such mechanism was highly suspected to be involvedwith soil particle interlocking as a soil compaction was a typical process for the buried pipes. In exploring suchmechanism numerically, commercially available DEM (Discrete Element Method) code PFC2D was used and theinterlocking induced cavern behaviors were successfully simulated and compared with field test results by utilizing theclump logic imbedded in PFC code.