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대한지질공학회> 지질공학> 전산해석을 통한 지하 공동 및 암반 조건에 따른 철도지반 안정성 평가: 마장광산 갱도를 대상으로

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전산해석을 통한 지하 공동 및 암반 조건에 따른 철도지반 안정성 평가: 마장광산 갱도를 대상으로

Numerical Analysis of Railway Roadbed Stability with Respect to Underground Cavities and Rock Condition: A Case Study of Shafts at Majang Mine

장경환 ( Kyunghwan Jang ) , 이동원 ( Dongwon Lee ) , 민경남 ( Kyungnam Min ) , 정찬묵 ( Chanmook Chung ) , 유재형 ( Jaehyung Yu ) , 이계승 ( Gyeseung Lee )
  • : 대한지질공학회
  • : 지질공학 31권3호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 09월
  • : 295-306(12pages)
지질공학

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목차

서 론
연구 지역
연구방법
결과 및 고찰
결 론
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본 연구는 광산활동에 따른 철도지반 안정성 평가를 위해 채굴적의 심도, 규모 및 암반상태를 다양하게 설정하고, 표준열차하중 조건 중 여객, 화물 혼용 구간과 여객전용선 용도에 따른 지반안정성 평가를 전산해석을 통해 실시하였다. 안정성 평가는 철도설계기준 노반편에 따른 허용잔류 침하량과 선로유지관리지침 뒤틀림 보수조건을 기준으로 실시되었다. 그 결과, 채굴적의 규모 및 위치가 심도 5 m 이하일 경우 침하의 발생이 암반상태에 따라 노반 침하허용 기준을 넘어서며, 뒤틀림 보수기준에는 심도 15 m 이하의 공동일 경우 암반상태를 고려하여 지반보강 설계가 이루어져야 할 것으로 보인다. 노반의 침하허용 범위만 고려할 경우 심도 5 m 이하의 공동에서 암반상태가 고려되어야 한다. 이는 공동의 규모와 암반조건에 따른 침하량이 체계적으로 변화 함을 지시하며, 이러한 연구결과는 기존에 제시된 바가 없는 자료이다. 본 연구는 추후 철도건설이 광산지역에서 이루어질 경우 중요한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
This study used numerical modeling to investigate the stability of railway roadbed in areas with various underground cavities and rock conditions associated with mining activities. It compared combined loads from both passenger and freight trains with loads from only passenger trains. Stability was assessed with reference to the Korean government standards for railway subsidence allowance and railway warping repair. Sufficient stability regarding the railway subsidence allowance standard was not achieved when cavities were at depths of <5 m. The criteria for requiring railway warping repair were met when cavities were at depths of <15 m, depending on the rock fracture condition. This study provides the first report on systematic analysis land subsidence related to cavity size and rock fracture conditions associated with mining activities. We expect that this study could serve as an important reference for railway construction in mining areas.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2022-500-000734499

간행물정보

  • : 공학분야  > 환경공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1226-5268
  • : 2287-7169
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1991-2022
  • : 1105


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32권2호(2022년 06월) 수록논문
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1모형실험을 이용한 균질한 사질토 사면의 붕괴형상 분석

저자 : 송영석 ( Young-suk Song ) , 박준영 ( Joon-young Park ) , 김경수 ( Kyeong-su Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 209-219 (11 pages)

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본 연구에서는 강우에 따른 사면 내 지반특성 변화와 사면붕괴 형상을 실험적으로 규명하기 위하여 인공 강우장치와 모형토조를 이용한 실내모형실험을 수행하였다. 이를 위하여 균질한 모래를 대상으로 모형 실험을 수행하였으며, 계측장치를 이용하여 강우침투에 의한 사면 내 포화양상을 조사하였다. 모형사면은 30°의 경사면에 35°의 사면경사로 조성하였고 강우강도는 50 mm/hr를 적용하였다. 토층의 깊이는 모형토조의 크기를 고려하여 35 cm로 선정하고 TDR센서는 깊이별로 설치하여 시간에 따른 지반특성 변화를 고찰하였다. 실험결과 강우 시 모형사면은 강우침투로 인하여 지표에서 지중으로, 선단부에서 정상부로 포화가 진행됨을 알 수 있다. 즉, 강우의 침투로 인하여 사면의 선단부가 먼저 포화되고 이후 지속적인 강우로 인하여 포화의 영역이 사면의 선단부로부터 정상부로 확대됨을 알 수 있다. 모형사면의 붕괴는 사면의 선단부에서부터 붕괴가 시작되어 이후 사면의 정상부로 확장되는 진행성 사면붕괴가 발생되었으며, 최종 사면붕괴시점에서 붕괴면적이 급격하게 증가하였다. 또한 활동면은 원호활동의 형태로 발생되었다. 한편, 사면 내 모관흡수력이 흙-함수특성곡선(SWCC)에서 산정된 공기함입치(AEV)에 이르게 되면 사면붕괴가 발생되는 것으로 나타났다.


To experimentally investigate the variation of soil characteristics in slope during rainfall and the shape of slope failure, the model test was performed using soil box and artificial rainfall simulator. The model test of slope formed by the homogenous sand was performed, and the saturation pattern in the model slope due to rainfall infiltration was observed. The slope model with the inclination of 35° was set up on the slope of 30°, and the rainfall intensity of 50 mm/hr was applied in the test. The soil depth of 35 cm was selected by considering the size of soil box, and the TDR (time domain reflectometry) sensors were installed at various depths to investigate the change of soil characteristics with time. As the result of model test, the slope model during rainfall was saturated from the soil surface to the subsurface, and from the toe part to the crest part due to rainfall infiltration. That is, the toe part of slope was firstly saturated by rainfall infiltration, and then due to continuous rainfall the saturation range was enlarged from the toe part to the crest part in the slope model. The failure of slope model was started at the toe part of slope and then enlarged to the crest part, which is called as the retrogressive failure. At the end of slope failure, the collapsed area increased rapidly. Also, the mode of slope failure was rotational. Meanwhile, the slope failure was occurred when the matric suction in the slope was reached to the air entry value (AEV) estimated in soil-water characteristic curve (SWCC).

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2데이터 증강 기반 회귀분석을 이용한 N치 예측

저자 : 김광명 ( Kwang Myung Kim ) , 박형준 ( Hyoung June Park ) , 이재범 ( Jae Beom Lee ) , 박찬진 ( Chan Jin Park )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 221-239 (19 pages)

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플랜트, 토목 및 건축 사업에서 말뚝 설계 시 어려움을 겪는 주된 요인은 지반 특성의 불확실성이다. 특히 표준관입시험을 통해 구한 N치가 설계 시 주요 입력값이나 짧은 입찰기간과 광범위한 구역에서 다수의 현장시험을 실시하는 것은 실제적으로 어려운 상황이다. 본 연구에서는 인공지능(AI)을 가지고 회귀분석을 적용하여 N치를 예측하는 연구를 수행하였으며, 최소한의 시추자료를 학습시킨 후 표준관입시험을 실시하지 못한 곳에서 N치를 예측하는데 그 목적이 있다. AI의 학습 성능을 높이기 위해서는 빅 데이터가 중요하며, 금회 연구 시 부족한 시추자료를 빅 데이터화 하는데 '원형증강법'을 적용하여 시추반경 2 m까지 가상 N치를 생성시키는 작업을 선행하였다. AI 모델 중 인공신경망, 의사결정 나무, 오토 머신러닝을 각각 적용하였으며 이 중 최적의 모델을 선택하였다. 최적의 모델을 선택하는 방법은 세 가지의 예측된 AI 모델 중 최소 오차값을 가지는 것이다. 이를 위해 폴란드, 인도네시아, 말레이시아에서 수행한 6개 프로젝트를 대상으로 표준관입시험의 실측N치와 AI의 예측N치를 비교하여 타당성 여부를 연구하였고, 연구 결과 AI 예측값에 대한 신뢰도가 높은 것으로 분석되었다. AI 예측값을 가지고 미시추 구간에서 지반특성을 파악 할 수 있었으며 3차원 N치 분포도를 사용하면 최적의 구조물 배치가 가능함을 확인하였다.


Unknown geotechnical characteristics are key challenges in the design of piles for the plant, civil and building works. Although the N-values which were read through the standard penetration test are important, those N-values of the whole area are not likely acquired in common practice. In this study, the N-value is predicted by means of regression analysis with artificial intelligence (AI). Big data is important to improve learning performance of AI, so circular augmentation method is applied to build up the big data at the current study. The optimal model was chosen among applied AI algorithms, such as artificial neural network, decision tree and auto machine learning. To select optimal model among the above three AI algorithms is to minimize the margin of error. To evaluate the method, actual data and predicted data of six performed projects in Poland, Indonesia and Malaysia were compared. As a result of this study, the AI prediction of this method is proven to be reliable. Therefore, it is realized that the geotechnical characteristics of non-boring points were predictable and the optimal arrangement of structure could be achieved utilizing three dimensional N-value distribution map.

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3물 세척한 예천지역 화강풍화토의 입자분리와 입도분포 변화 특성

저자 : 김석주 ( Suk-joo Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 241-255 (15 pages)

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본 연구에서는 예천지역의 화강풍화토에 대하여 KS F 2302의 체 분석 방법과 규정에 준하여 체분석 시험을 수행하고, 물 세척시 발생되는 흙의 입자분리와 입도분포 변화의 특성을 비교 분석하였다. 광학현미경에 의한 영상이미지 분석결과 흙입자가 물에 의해 더 작은 입자로 분리됨을 확인하였고 입도분포곡선의 변화를 5가지 지표값으로 산출한 결과 세립분(0.075 mm)의 증가량은 13.67%, 임의 입경(0.25 mm)의 증가량은 19.44%, 입도분포곡선의 최대통과율폭(BM)은 #30 체에서 21.08%가 증가되었고 입도분포곡선의 이동면적(A)은 69.28%ㆍmm로 분석되었으며 평균입경(D50)은 0.663 mm가 감소되었다. 이러한 결과는 물 세척을 수행하는 것이 세립토의 함량이 실제보다 과소평가 되는 것을 막을 수 있는 효과적인 방법임을 의미한다.


In this study, sieve analysis testing was performed on weathered granite soil from Yecheon (eastern South Korea) before and after water washing in accordance with the sieve analysis regulations of KS F 2302. The changes in particle separation and particle size distribution after washing with water were analyzed. Image analysis using an optical microscope revealed that soil particles were separated into smaller particles by water washing. The change in the particle size distribution curve was assessed using five index values. The increase in the fine particle fraction (<0.075 mm) was 13.67%, the increase in the 0.075-0.25 mm fraction was 19.44%, and the mean particle diameter (D50) decreased by 0.663 mm. In addition, the maximum passage width (BM) of the particle size distribution curve increased by 21.08% for the #30 sieve, and the moving area (A) of the particle size distribution curve was 69.28%ㆍmm. These results suggest that washing with water is an effective way to prevent underestimation of the fine particle content in soil.

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4제주도 지역별 지하수위 변동 요인에 대한 고찰

저자 : 정지호 ( Jiho Jeong ) , 박재성 ( Jaesung Park ) , 고은희 ( Eun-hee Koh ) , 박원배 ( Won-bae Park ) , 정진아 ( Jina Jeong )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 257-270 (14 pages)

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본 연구에서는 제주도 전역에 대해 발생하고 있는 지하수위 저하 현상의 원인을 평가하기 위한 분석이 실시되었다. 이를 위해 지하수위, 강수, 지하수 이용량 시계열 자료 및 토지 이용에 대한 정보를 취득하고 이들 간의 상관성을 분석하여 지하수위 저하 원인을 파악하고자 하였다. 반응표면 분석법 및 민감도 분석법을 이용하여 지역별 강수 및 지하수 이용량 변화가 지하수위 변동에 미치는 영향력을 정량화하였으며, 획득된 영향력 지도 및 다양한 공간통계 자료를 비교 분석함으로써 지하수위 하강 원인을 분석하고, 이를 통해 지역별 지하수량 관리를 위한 방안을 고찰하였다. 분석 결과, 서부지역의 지하수위 하강률이 동부지역에 비하여 큰 것으로 나타났으며, 특히, 서부지역은 지하수 이용량이 지하수위 변동에 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 반면, 동부지역의 경우, 지하수위 변동에 대한 강수의 영향력이 크게 나타났으며, 지하수위 저하율은 상대적으로 작게 나타나고 있다. 하지만, 강수량 대비 지하수 이용량의 증가율이 서부지역에 비하여 빠르게 발생하고 있고, 동부지역의 넓은 기저 지하수대 형성 양상 및 해수 침투가 지속적으로 보고 되고 있는 점에서 미루어 보았을 때, 지하수 이용량이 증가함에 따라 지하수의 절대량은 줄어들었음에도 염수압으로 인하여 지하수위 저하가 크지 않은 것처럼 나타났을 가능성이 있는 것으로 평가되었다. 이를 종합하였을 때, 서부지역에 대한 지하수량 관리를 위해서는 강수 및 지하수 이용량에 대한 정보가 필수적으로 고려되어야 할 것으로 판단되며, 동부지역은 이 외 광역적인 수리학적 스트레스를 가할 수 있는 요소(해수면 변동, 염수-담수 경계 위치, 등)에 대한 면밀한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 동부 및 서부지역의 지하수위의 변동 특징이 비교적 뚜렷하게 구분됨에 따라 보다 효율적 지하수량 관리를 위해 각 지역에 최적화된 관리 방안이 제시 및 적용되어야 할 것으로 판단된다.


This study evaluated the hydraulic factors contributing to the decreasing groundwater levels across Jeju island. Time-series data for groundwater level, precipitation, and groundwater usage and information on land use were acquired, and the correlations among them were analyzed to evaluate the causes of the decreasing groundwater. The effects of precipitation and groundwater usage on the fluctuations of groundwater level were quantified using response surface analysis and sensitivity analysis, and methods for groundwater quantity management by region were proposed. The results showed that the rate of groundwater decrease in the western region was larger than that in the eastern region. For the eastern region, the influence of precipitation was large and the rate of decrease in the groundwater level was relatively small. The geological formation of this part of the island and continuous seawater intrusion suggest that although the absolute amount of groundwater extracted for use was large, the decrease in the groundwater level was not seen to be great due to an increase in pressure by seawater intrusion. Overall, precipitation and groundwater usage had the greatest effect on the amount of groundwater in the western region, and thus their data would be most useful for informing groundwater management, whereas other factors (e.g., sea level and the location of the freshwater-seawater transition zone) must be considered when understanding Jeju's eastern region. As the characteristics of groundwater level fluctuations in the eastern and western regions are distinct, an optimal management plan for each region should be proposed to ensure the efficient management of groundwater quantity.

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5Sentinel-1 영상레이더 간섭 긴밀도 영상의 레이어 병합을 활용한 남극 장보고 과학기지 주변 정착해빙 탐지

저자 : 김승희 ( Seung Hee Kim ) , 한향선 ( Hyangsun Han )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 271-280 (10 pages)

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정착해빙은 극지역 해안에 형성되는 고착된 해빙으로, 해양 생태계와 해안에 위치한 과학기지들의 운용에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자이기 때문에 지속적인 관측이 중요하다. 본 연구에서는 6, 12, 18일의 시간 기선을 가지는 Sentinel-1 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 간섭 긴밀도 영상들을 레이어 병합하여 동남극 장보고 과학기지 주변의 정착해빙을 탐지하였다. 2017년 7월부터 2018년 6월까지 총 50장의 간섭 긴밀도 영상을 제작하였으며, 이로부터 1년간의 정착해빙 면적 변화를 도출하였다. Campbell 빙하설을 기준으로 동쪽과 서쪽에서 정착해빙의 면적이 최대가 되는 시기가 상이함을 확인하였다. 이 연구를 통하여 SAR 간섭 긴밀도를 활용한 정착해빙 탐지 가능성을 확인하였으나, 생성 시간이 짧거나 부드러운 표면을 가져 작은 레이더 후방산란을 보이는 정착해빙과 Campbell 빙하설의 흐름 및 붕괴로 인해 급작스러운 움직임을 보이는 빙하설 인접 지역에서의 정착해빙이 미탐지 되는 한계점은 개선이 필요할 것으로 보인다.


Landfast sea ice forms near coastlines in polar regions. Continuous monitoring of this sea ice is important, as it plays a key role in the marine ecosystem and affects the operation of nearby research stations. This study detected landfast sea ice around Jang Bogo research station in East Antarctica by stacking interferometric coherence images of Sentinel-1 synthetic aperture radar (SAR) data with 6-, 12- and 18-day temporal baselines. A total of 50 landfast sea ice maps were generated covering July 2017 to June 2018. The time series revealed regional differences in the timing of the maximum extent as well as growth rate of landfast sea ice. Overall, detecting landfast sea ice using interferometric SAR coherence seems promisingly feasible; however, limitations remain owing to low backscattering coefficients from new and smooth sea ice surfaces and subtle movements of sea ice in contact with the Campbell Glacier Tongue.

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6시계열 분석을 이용한 춘천 지역 지하수관측망 수위변동 해석

저자 : 목종구 ( Jong-koo Mok ) , 장범주 ( Bum-ju Jang ) , 박유철 ( Yu-chul Park ) , 신혜수 ( Hye-soo Shin ) , 김진호 ( Jin-ho Kim ) , 송세정 ( Se-jeong Song ) , 황가영 ( Ga-young Hawng )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 281-293 (13 pages)

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본 연구는 강원도 춘천에 설치ㆍ운영 중인 지하수관측망의 지하수위 변동특성을 이해하기 위해 2009년에서 2018년까지 장기 관측된 관측망 지하수위 자료에 대하여 시계열분석은 실시하였다. 해당 관측망은 5개소로 모두 암반대수층에 설치되어 있으며, 해당 운영기관에서 주기적인 점검과 관리가 이루어지는 것으로 파악된다. 시계열분석은 자기상관함수, 스펙트럼밀도함수 그리고 교차상관함수 분석을 수행하였다.


Time series analysis was performed on data from 2009 to 2018 from the Chuncheon groundwater observation network to understand the characteristics of groundwater level fluctuations in the network. There are five observatories, all of which are installed in rock aquifers, and periodic inspections and management are performed by the relevant operating organization. Auto-correlation, spectral density, and cross-correlation analysis was performed.

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7중부 옥천대 월악산과 속리산 화강암의 방사성 광물 산출상태와 U-Th 지구화학

저자 : 황정 ( Jeong Hwang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 295-310 (16 pages)

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월악산-속리산 화강암은 SiO2와 알카리(Na2O+K2O) 함량이 높고 CaO와 P2O5는 결핍된 원소 특성을 보인다. 또한 화강암의 알루미나 포화지수는 1.3 이상으로 과알루미나질 특성을 보인다. U과 Th의 평균 함량은 각각 8.3과 39.3 ppm으로서 국내 중생대 화강암 중에서 가장 높은 방사성 원소 함량을 보이며, 화강암의 세계 평균보다 약 2배 정도로 높다. 이러한 높은 방사성 원소 함량 특성은 화강암의 고분화 특성과 대륙지각 기원의 암석 성인에 기인한다. U 또는 Th을 함유하는 방사성 광물은 저어콘, 토라이트, 모나자이트, 제노타임, 퍼구소나이트, 우라니나이트 등이다. 화강암의 Th/U 비 평균값이 5.4로서 지각 평균값과 유사하다는 것은 방사성 원소의 화강암 내 분포가 지각 기원 물질의 마그마 작용에 조절되었음을 의미한다. U과 Th에 대한 Zr, Y, HREE 간의 상관관계로 보아, 방사성 원소는 저어콘이나 모나자이트보다는 주로 제노타임에 포함되어 산출되는 것으로 해석된다.


The Weolaksan and Sokrisan granites yield high SiO2 and alkali (Na2O+K2O) contents and low CaO and P2O5 contents. The Al saturation index is ≥1.3, which indicates that the granites are peraluminous. The mean U and Th contents are 8.3 and 39.3 ppm, respectively, higher than typical Mesozoic granites in South Korea and about twice the global mean for granitic rocks. The causes of such high radioelement contents are related to high degrees of fractionation and the crustal origin of the granites. U- and Thbearing radioactive minerals occur in the granites include zircon, thorite, monazite, xenotime, fergusonite and uraninite. The fact that the mean Th/U ratio of the granites (5.4) is similar to the global average crustal value suggests that the radioelement contents of granite were controlled by the crustal source material. Given the correlation of Zr, Y, and heavy rare earth elements for U and Th, radioelements are more likely hosted by xenotime than zircon and monazite.

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1Brittle Deformation History Based on the Analyses of Dikes and Faults within Sedimentary Rocks on Geoje Island, SE Korea

저자 : Francois Hategekimana , Young-seog Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 239-255 (17 pages)

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Kinematic analyses of magmatic intrusions and faults can provide useful information on stress conditions and chronological relationships between dike emplacement and brittle deformation events. We studied structures in rocks exposed on a coastal platform in Geoje Island off the southern Korean Peninsula because of its well-developed dikes and faults. The geology of the study area includes the Cretaceous Seongpo-ri Formation, which is composed mostly of shale, sandstone, and hornfels intruded by magmatic dikes. Most of the dikes are developed along pre-existing structural features (faults and fractures), indicating that their emplacements were structurally controlled. Because dikes commonly open along the direction of the minimum principal stress, the direction of this stress can be obtained from dike geometry and orientation through the matching of piercing points on either side of a dike. In addition, the deformed dikes can give information regarding later deformation. On the basis of the kinematic analyses, we identified five deformation events in the study area, which are kinematically related to changes of the regional maximum principal stress. Results indicate that the structures in the study area have been controlled predominantly by episodes of reactivation of the NNE-trending Yangsan strike-slip fault, located to the northeast of the study area, under different stress regimes. In a wider tectonic context, the brittle deformation of the rocks of Geoje Island was probably induced by interactions among the Philippine Sea, Pacific, and Eurasian plates, including changes in subduction parameters with respect to the latter two plates over time.

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2Ground Penetrating Radar Imaging of a Circular Patterned Ground near King Sejong Station, Antarctica

저자 : Kwansoo Kim , Hyeontae Ju , Joohan Lee , Changhyun Chung , Hyoungkwon Kim , Sunjoong Lee , Jisoo Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 257-267 (11 pages)

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Constraints on the structure and composition of the active layer are important for understanding permafrost evolution. Soil convection owing to repeated moisture-induced freeze-thaw cycles within the active layer promotes the formation of self-organized patterned ground. Here we present the results of ground penetrating radar (GPR) surveys across a selected sorted circle near King Sejong Station, Antarctica, to better delineate the active layer and its relation to the observed patterned ground structure. We acquire GPR data in both bistatic mode (common mid-points) for precise velocity constraints and monostatic mode (common-offset) for subsurface imaging. Reflections are derived from the active layer-permafrost boundary, organic layer-weathered soil boundary within the active layer, and frozen rock-fracture-filled ice boundary within the permafrost. The base of the imaged sorted circle possesses a convex-down shape in the central silty zone, which is typical for the pattern associated with convection-like soil motion within the active layer. The boundary between the central fine-silty domain and coarse-grained stone border is effectively identified in a radar amplitude contour at the assumed active layer depth, and is further examined in the frequency spectra of the near- and far-offset traces. The far-offset traces and the traces from the lower frequency components dominant on the far-offset traces would be associated with rapid absorption of higher frequency radiowave due to the voids in gravel-rich zone. The presented correlation strategies for analyzing very shallow, thin-layered GPR reflection data can potentially be applied to the various types of patterned ground, particularly for acquiring time-lapse imaging, when electric resistivity tomography is incorporated into the analysis.

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3Proposed Survey Steps for Investigation of Land-Creeping Susceptibility Areas: A Focus on Geophysical Mapping of the Yongheung-dong, Pohang, Korea

저자 : Jeong-in Kim , Sun-joong Lee , Kwan-soo Kim , Jae-eun Lee , Jin-hyun Sa , Ji-soo Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 269-281 (13 pages)

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Land creeping is the imperceptibly slow, steady, downward movement of slope-forming soil or rock. Because creep-related failures occur frequently on a large scale without notice, they can be hazardous to both property and human life. Korea Forest Service has operated the prevention and response system from land creeping which has been on the rise since 2018. We categorized and proposed three survey steps (e.g., preliminary, regional, detailed) for investigation of creeping susceptibility site with a focus on geophysical mapping of a selected test site, Yongheung-dong, Pohang, Korea. The combination of geophysical (dipole-dipole electrical resistivity tomography and reciprocal seismic refraction technique, well-logging), geotechnical studies (standard penetrating test, laboratory tests), field mapping (tension cracks, uplift, fault), and comprehensive interpretation of their results provided the reliable information of the subsurface structures including the failure surface. To further investigate the subsurface structure including the sliding zone, we performed high-resolution geophysical mapping in addition to the regional survey. High-resolution seismic velocity structures are employed for stability analysis because they provided more simplified layers of weathering rock, soft rock, and hard rock. Curved slip plane of the land creeping is effectively delineated with a shape of downslope sliding and upward pushing at the apex of high resistive bedrock in high-resolution electrical resistivity model with clay-mineral contents taken into account. Proposed survey steps and comprehensive interpretation schemes of the results from geological, geophysical, and geotechnical data should be effective for data sets collected in a similar environment to land-creeping susceptibility area.

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4중력 데이터 해석과 드론원격정보를 이용한 지반의 다짐도 평가

저자 : 김성욱 ( Sung-wook Kim ) , 최승찬 ( Sungchan Choi ) , 최은경 ( Eun-kyoung Choi ) , 이영재 ( Yeong-jae Lee ) , 고대홍 ( Daehong Go ) , 이규환 ( Kyu-hwan Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 283-293 (11 pages)

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고해상 드론 기반의 지형 정보와 중력장 데이터를 이용하여 다짐지반의 모양과 균질성을 분석하였다. 지형과 수문 모형에서 계산된 지형요소 중 곡률은 다짐과정에서 발생한 지형의 변화를 효과적으로 보여 주었으며 이를 통해 불균질 다짐 영역을 확인할 수 있다. 지형 정보의 적정 해상도는 10 cm 정도였다. 성토지반의 공간적인 밀도변화를 분석하기 위해 중력장 해석을 수행하였으며 완전 부게이상의 변화로부터 불균질 다짐 영역과 지하 밀도구조 모델링을 통해 다짐도 차이에 의한 불균질 영역을 파악하였다. 연구 결과로부터 지형요소와 중력장 해석법은 다짐된 지반의 균질성을 평가법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

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5전산해석을 통한 지하 공동 및 암반 조건에 따른 철도지반 안정성 평가: 마장광산 갱도를 대상으로

저자 : 장경환 ( Kyunghwan Jang ) , 이동원 ( Dongwon Lee ) , 민경남 ( Kyungnam Min ) , 정찬묵 ( Chanmook Chung ) , 유재형 ( Jaehyung Yu ) , 이계승 ( Gyeseung Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 295-306 (12 pages)

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본 연구는 광산활동에 따른 철도지반 안정성 평가를 위해 채굴적의 심도, 규모 및 암반상태를 다양하게 설정하고, 표준열차하중 조건 중 여객, 화물 혼용 구간과 여객전용선 용도에 따른 지반안정성 평가를 전산해석을 통해 실시하였다. 안정성 평가는 철도설계기준 노반편에 따른 허용잔류 침하량과 선로유지관리지침 뒤틀림 보수조건을 기준으로 실시되었다. 그 결과, 채굴적의 규모 및 위치가 심도 5 m 이하일 경우 침하의 발생이 암반상태에 따라 노반 침하허용 기준을 넘어서며, 뒤틀림 보수기준에는 심도 15 m 이하의 공동일 경우 암반상태를 고려하여 지반보강 설계가 이루어져야 할 것으로 보인다. 노반의 침하허용 범위만 고려할 경우 심도 5 m 이하의 공동에서 암반상태가 고려되어야 한다. 이는 공동의 규모와 암반조건에 따른 침하량이 체계적으로 변화 함을 지시하며, 이러한 연구결과는 기존에 제시된 바가 없는 자료이다. 본 연구는 추후 철도건설이 광산지역에서 이루어질 경우 중요한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

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6동시출현단어 분석을 활용한 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구에 관한 지적구조 분석

저자 : 김선겸 ( Sun-kyum Kim ) , 김승현 ( Seung-hyun Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 307-319 (13 pages)

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최근 드론 및 빅데이터, 인공지능 등 디지털 기술을 활용한 비탈면 연구를 수행하고 있으나 다소 미흡한 실정이며, 여전히 비탈면 붕괴 대비에 취약하다. 이러한 이유로 비탈면 붕괴에 효과적으로 대처하기 위해 디지털 기술을 활용한 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구에 대한 발전방향을 제시하는 것이 필연적이며, 이를 위해 비탈면 붕괴 예측 및 분석에 관한 이해가 선제되어야 한다. 본 연구는 비탈면 붕괴 예측 및 분석 연구의 지적구조를 규명하여 연구방향을 제시하기 위해 2016년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지의 5년간의 Web of Science 기반으로 문헌 데이터를 수집하고 이를 동시출현단어를 활용하여 분석하였다. 네트워크 분석을 통하여 세부 주제 영역을 밝히고, 키워드 간의 지적 관계를 시각화하여 관계, 중심성 분석을 통한 전역 및 지역 중심성이 높은 키워드를 도출하였다. 또한 군집분석을 실시하여 형성된 군집을 다차원축적지도에 표시하였으며, 각 키워드들 간의 상관관계에 따른 지적구조를 제시하였다. 이러한 연구의 결과는 비탈면 붕괴 분석 및 예측 연구의 지적구조를 밝히고, 향후 연구 방향을 찾는데 도움이 될 것으로 기대한다.

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7신장형 띠형 보강재의 형상에 따른 인발저항 및 시공성능 평가 실험 연구

저자 : 정재형 ( Jaehyeung Jeoung ) , 김재홍 ( Jaehong Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 321-332 (12 pages)

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최근 새로운 개념의 보강토 옹벽이 많이 개발되고 있으나, 개발된 보강재에서 발생되는 시공과정에서 문제나 붕괴와 같은 문제의 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 신장형 띠형 보강재의 형상에 따른 현장 적용성을 인발저항시험과 내시공성시험으로 평가하고자 하였다. 시험체는 일반적인 신장형 띠형 보강재, 돌기가 부착된 개발된 신장형 띠형 보강재, 지오그리드를 절단하여 만든 띠형 보강재를 사용하여, 신장형 띠형 보강재 형상의 차이에 대한 기초적인 연구를 수행하고 각 보강재료의 장단점을 비교하였다. 연구 결과로서 보강재의 형상에 따른 장ㆍ단점을 명확하게 가지고 있는 것으로 나타났으며, 보강토 옹벽의 설치 조건과 뒤채움재의 입도를 고려하여 선택한다면 최선의 보강재를 선택할 수 있을 것으로 나타났다.

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8Flat TDR 시스템을 이용한 모래의 함수비와 건조단위중량 분석

저자 : 이준성 ( Junesung Lee ) , 김대현 ( Daehyeon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 333-342 (10 pages)

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본 연구에서는 기존의 전통적인 다짐관리방법의 문제점을 보완하고자 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 지반의 함수비와 건조단위중량을 측정하는 연구를 수행하였다. Flat TDR 시스템은 지반의 교란을 일으키기 않는 장비로써 측정값을 검증하기 위하여 주문진표준사 외 7개소의 현장대상 지반의 시료에 대하여 건조밀도와 함수비를 측정하였다. 함수비구간은 3, 6, 9, 12, 15, 18%의 6개 구간으로 나누어 측정을 하였으며 실험결과는 통일분류법에 따라 확인하였다. 실내실험 결과, 함수비는 SP시료의 경우 약 0.7%, SM시료의 경우 약 1.3%의 오차를 보였다. 또한 건조단위중량은 SP시료의 경우 약 7%, SM시료의 경우 약 5%의 오차를 확인하였다. 이는 점토나 자갈을 제외한 모래 또는 실트질 모래 지반에서는 안정적인 값을 도출함을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 통하여 Flat TDR 시스템의 측정값이 기존의 전통적인 다짐관리방법과 유사한 값을 도출하는 것을 확인할 수 있었고 이는 빠른 시공성과 경제성을 필요로하는 건설현장에서 Flat TDR 장비가 적합하다는 것을 판단할 수 있었다.

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9내진보강 단면형상에 따른 국내 저수지 제방의 안전율에 대한 검토

저자 : 임성훈 ( Seonghun Lim ) , 김대현 ( Daehyeon Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 343-355 (13 pages)

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농업용저수지는 농업용수를 공급함과 동시에 수해효과 및 휴식터를 제공함으로써 인간의 편의성을 추구하지만 노후 저수지 및 지진으로 인한 피해가 발생될 수 있으며 이에 따른 예방이 중요하다. 제방의 안전성은 제방을 구성하는 세분화된 재료의 토양 매개변수 값과 같은 현장재료 특성에 의해 영향을 받지만 정밀안전진단이나 일반 문헌값이 전용되기 때문에 최종제반의 안전인자를 물질적 특성만으로 판단하기에는 한계가 있다. 안전요인은 물리적 특성값과 제방 형태에 의의 결정되며 안전 요인에 상당한 영향을 미치기 때문에 보강된 횡단면을 검토할 때 정확한 사색이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 GEP-SLOPE 프로그램을 활용하여 전남 고흥근 '○○저수지' 내진설계 시 합리적이고 경제적인 보강교차로 사례를 분석함으로써 반복적인 검토를 통해 보강교차로에 대한 합리적 경제적 설계가 가능하도록 분석하였다. 제방의 1, 2, 3차 내진보강을 감소하여 분석한 결과, 3차 보강단면에서도 상류, 하류사면 모두 설계기준 1.20 이상을 얻음으로써 1. 2차에 비해 현저히 적은 보강물 보강물량으로도 안전율 확보가 되는 것을 확인하였다. 또한 제반의 내진보강 단면 형상을 결정할 때 사면의 상부측, 사면전체에 사석을 보강하는 것 보다 하부측에만 보강하는 형상이 단면보강을 최소화 시키며 경제적인 것을 확인하였다.

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10PFC2D를 이용한 암반 절리의 수치전단시험으로부터 전단 특성 분석

저자 : 노정두 ( Jeongdu Noh ) , 강성승 ( Seong-seung Kang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 31권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 357-366 (10 pages)

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암석의 절리면 거칠기 형상에 따른 전단거동은 지반 및 암반 구조물 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 암반 구조물에 대한 설계를 효율적으로 하기 위해서는 절리에 의한 전단거동을 이해하고 정확하게 전단 강도를 산정하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 암석 절리면 거칠기의 전단거동을 알아보기 위해 Barton and Choubey(1977)가 제안한 10가지 형태의 표준 절리 프로파일 중 절리면 거칠기가 매끄러운 1번 (JRC-1)과 거칠기 비교적 큰 7번(JRC-7)과 9번(JRC-9)에 대해 PFC2D를 이용한 수치전단시험을 수행하였다. 그 결과 최대 전단응력은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 3.2~5.0배 크게 나타났다. 최대 전단변위는 첫 번째 수직응력일 때가 두 번째일 때보다 약 4.1~5.8배 크게 나타났다. 절리면 마찰각은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 1.8~3.9배 크게 나타났다. 결론적으로 절리면의 거칠기가 커질수록 최대 전단응력과 절리면 마찰각은 증가하는 것으로 나타났다.

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자료제공: 네이버학술정보
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