DFN 모델을 고려한 불연속 암반의 3차원 등가연속체 모델링 및 해석 :Modeling and Analysis of a 3D Equivalent Continuum Model of Discontinuous Rock Masses by using DFN Model

박정찬

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박정찬 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 권상기

발행연도: 2016

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2019

DFN 모델과 스미어드 균열 모델을 이용한 불연속 암반의 3차원 수리해석

박정찬 , 김진섭 , 이창수 외 1명 터널과 지하공간 2019.10 학술저널

2016

DFN 모델을 고려한 불연속 암반의 3차원 등가연속체 모델링 및 해석

박정찬 일반 2016.01 학위논문

2015

암반의 3차원 불연속균열망(DFN)에 관한 연구 및 민감도분석

박정찬 , 박승훈 , 김하영 외 2명 터널과 지하공간 2015.08 학술저널

FLAC3D를 이용한 3차원 불연속균열망(DFN)모델에서의 수리해석

박정찬 , 김진섭 , 이창수 외 2명 한국방사성폐기물학회 학술대회 2015.01 학술대회자료

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암반의 불연속면의 특성이 암반의 역학적, 수리적, 열적 거동에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 불연속면을 고려한 다양한 해석 기법들이 사용되고 있다. 본 연구에서는 불연속면의 영향을 고려한 암반의 수리-역학적 거동 분석을 위해서 불연속면의 통계적 특성을 고려한 불연속균열망(Discrete Fracture Network, DFN)모델과 smeared fracture 모델을 이용한 암반의 3차원 등가연속체 모델링을 실시하였다. 불연속균열망에 대한 이해와 불연속면의 특성인자간의 관계를 분석하기 위해서 FracMan 코드를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 이를 통해 불연속균열망 모델링 시 중요하게 고려해야할 인자에 대해서 살펴보고, 특정 조건에서의 수직 및 수평시추에 대한 불연속면의 선형밀도(P10)의 환산인자를 도출하였다. 불연속균열망에 대한 연구결과를 토대로 FLAC3D 코드에 불연속균열망을 생성하고, FLAC3D 코드의 내장함수인 FISH 함수를 통해 smeared fracture 모델을 적용하여 불연속암반의 등가연속체 모델링을 실시하였다. FLAC3D 코드를 이용한 등가연속체 해석 결과에 대한 신뢰성을 검증하기 위해서 불연속체 해석 프로그램인 3DEC의 결과와 비교분석을 실시하였다. 동일한 조건을 가정하여 수리해석을 실시한 결과는 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 본 연구에서 제시한 접근방법의 타당성과 신뢰성을 입증할 수 있었다. 뿐만 아니라 터널로 유입되는 유량 산정에 관한 기존의 해석적인 방법(analytical method)을 통한 결과와 본 연구에서 수행한 불연속균열망을 이용한 불연속암반의 등가연속체 해석과의 비교 분석을 통해서 본 연구의 필요성을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 불연속균열망 모델을 구성하고, 불연속암반의 3차원 등가연속체 해석을 이용한 수리해석을 수행하는데 기초적 자료를 제시하였다.

#불연속암반 #등가연속체 해석 #불연속균열망 #FLAC3D #Discontinuous rock mass #Equivalent Continuum Analysis #3D DFN

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 2
1.3 연구 목적 및 필요성 3
2. 주요 이론 6
2.1 불연속 암반의 해석 6
2.1.1 불연속체 해석 7
2.1.2 등가연속체 해석 8
2.2 불연속 암반의 3차원 모델링 10
2.2.1 이원공극 모델과 불연속균열망 모델 10
2.2.2 불연속면의 조사 11
2.2.3 불연속면의 특성인자 12
3. 불연속 암반의 모델링 및 특성 18
3.1 3차원 불연속균열망 모델링 프로그램 18
3.2 불연속균열망에 관한 민감도 분석 23
3.2.1 민감도 분석을 위한 해석영역 및 입력정수 23
3.2.2 민감도 분석 결과 25
3.3 선형밀도(P10)의 환산인자 35
4. 불연속 암반의 3차원 등가연속체 모델링 39
4.1 수치해석 프로그램 39
4.1.1 FLAC3D 39
4.1.2 3DEC 40
4.2 불연속 암반의 3차원 등가연속체 모델링 42
4.2.1 Smeared fracture model 42
4.2.2 FLAC3D를 이용한 등가연속체 모델 적용 43
4.3 3DEC을 통한 등가연속체모델 비교 및 평가 44
4.3.1 수치모델의 해석영역 및 입력정수 44
4.3.2 수리해석 결과 비교 46
5. 등가연속체 모델을 통한 터널 유입유량 산정 51
5.1 터널 내 지하수 유입유량 산정법 51
5.1.1 해석적 방법 (analytical solution) 51
5.1.2 수치해석 방법 (numerical solution) 54
5.2 등가연속체 모델을 통한 터널 유입유량 예측 56
5.2.1 수치모델의 해석영역 및 입력정수 56
5.2.2 해석결과 및 분석 58
6. 결 론 60
참고 문헌 63
Appendix 1 : P10 calculation program code 68
Appendix 2 : FLAC3D code 75
감사의 글 84

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