R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200604핵심기술A01-06 | |||||
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| 연구사업명 | 도시건축연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 불연속 암반 터널의 최적설계를 위한 불연속면 강도와 3차원 불연속변형해석 기법의 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2004-08-20 ~ 2007-08-19 | |||||
| 연구책임자 | 이정인 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
48명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
148명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 153,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 153,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 478,000,000 원 기업 : 135,097,000 원 계 : 613,097,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
불연속 암반 내의 터널이나 암반구조물의 해석 및 설계 선진화를 위하여 불연속면의 거칠기 정량화 및 불연속면의 전단시험 방법을 개발하는 것이다. 또한 불연속 암반의 지반 정수의 산정과 3차원 불연속변형해석 기법을 개발하여 현장 적용을 하는 것이다. [최종목표] 불연속 암반 내의 터널이나 암반구조물의 해석 및 설계 선진화를 위하여 불연속면의 거칠기 정량화 및 불연속면의 전단시험 방법을 개발하는 것이다. 또한 불연속 암반의 지반 정수의 산정과 3차원 불연속변형해석 기법을 개발하여 현장 적용을 하는 것이다. 이를 위해서 터널설계에 필요한 불연속면 시험방법, 지반정수 산정기법, 그리고 FracMan을 사용하여 통계적 절리면 발생시키고 3차원 불연속변형해석을 개발한다. 개발된 해석법을 이용하여 측압계수의 변화, 지보재, 굴착순서의 영향을 비교 분석하여, 실제 지하구조물 설계 및 시공에 활용할 수 있는 해석모델을 제시하고, 이를 현장에 적용한다. [연구내용 및 범위] 1) 3차원 블록구성 알고리듬을 적용하여 3차원 절리망 형성 및 블록 판별 알고리듬을 적용한 불연속 해석기법을 개발할 것이다. 개발된 프로그램을 단순한 불연속면 모델에 대해서 적용하여 해석의 정확성과 신뢰도를 확인할 것이다. 2)3차원 절리망 형성 및 블록판별을 이용하여 입력자료를 형성하고, 이를 이용하는 3차원 불연속병형해석 프로그램 개발할것이다..이때 절리군의 통계자료를 활용하여 불연속면을 생성할 수 있는 알고리듬을 추가하고, 개발된 기법들을 반영하여 3차원 불연속변형해석법을 조사된 현장에 적용할 것이다. 3) 3차원 불연속 변형해석 프로그램에 지보요소를 적용할 것이다. 지보요소로는 록볼트와 숏크리?z 적용할 예정인데, 록볼트와 숏크리트적용을 위해서는 2차년도 연구과제를 통해 2차원 불연속변형해석에 적용한 바 있는 가상선과 가상접촉점을 이용하여 3차원 불연속 변형해석 프로그램에 확장할 것이다. 4) 3차원 불연속 변형해석 프로그램 개발이 완료된 후, 해석결과를 UDEC등의 상용 프로그램과 비교 수행하고, 시공 현장에서의 적용성을 확인할 것이다. 구체적인 해석내용으로는 측압계수 변화에 따른 지하구조물의 거동변화를 비교하고, 전단면 굴착해석 및 굴착순서를 고려한 해석을 수행하여 3차원 막장 효과의 영향을 분석할 예정이다. 3차년도 연구내용 및 범위 중 현재 완료된 연구내용을 요약하면 아래와 같다. 1) 블록 구성 알고리즘을 C++ 프로그래밍 언어로 구현하여 윈도우 환경에서 구동 가능한 “BLOCK” 프로그램을 제작하였다. 해석 대상 도메인의 입력을 간편하게 하였으며, 절리군의 통계자료를 활용하여 불연속면을 생성할 수 있게 하였다. 또한 오목 다각형과 오목 다면체를 시각적으로 표현하는 그래픽 코드를 개발하여, 도메인, 불연속면, 개별블록, 블록시스템에 대한 파일 입출력을 수행할 수 있게 하였다. 전체 프로그램의 설계가 구조화되어 있으므로 향후 3D Flow 등의 다른 해석이 가능하도록 확장하여 적용하기 용이하도록 하였다. 프로그램의 검증과 적용을 위해 몇 가지 블록 구성 해석을 수행하였으며 그 결과 “BLOCK” 프로그램이 블록 판별 알고리즘을 효율적으로 구현하였음을 보였다. 2) 3차원 불연속변형해석에 최적화된 접촉판별법을 연구, 개발 중에 있다. 이를 위해 3차원 블록들 사이에 나타나는 블록의 접촉을 거리와 위치관계를 통해 유형별로 분류하였고, 이를 이용하여 접촉문제에 관해 정의하고 접촉 찾는 알고리듬을 제시하였다. 나아가 제시된 접촉 알고리듬의 효율을 증가시키고, 수치해석적 불안요소를 개선하기 위해, 가상원(imaginary circle)을 이용한 접촉 알고리듬에 대한 연구를 진행중에 있다. 3) 3차원 암반블록 구성 알고리듬과 접촉 판별 및 접촉 알고리듬을 포함하는 3차원 불연속변형해석 프로그램의 개발이 진행 중에 있다. 프로그램은 C++ 및 C#을 이용하여 구현하고 있다. |
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| 색인어 | 한글 | 3차원불연속변형해석 | 불연속면 | 일정수직강성 | 등가물성 | 프랙탈 |
| 영문 | 3D discontinuous deformation analysis | discontinuity | constant normal stiffness | equivalent property | fractal | |
| 최종보고서 | 0356_불연속 암반 터널의 최적설계를 위한 불연속면의 강도와 3차원 불연속변형해석 기법의 개발.pdf | |||||