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보고서 초록
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 12
제2장 국내·외 기술개발 현황 14
제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 15
3.1. 문헌연구 15
3.1.1. 투영원리 15
3.1.2. 블록이론 16
(1) 블록이론의 원리 16
(2) 블록분류 방법 17
(가) Finite와 Infinite block의 판별 (유한성 분석) 17
(나) Removable과 Tapered block의 판별 (거동성 분석) 19
(다) 투영망을 이용한 Removable block의 판별 20
(라) 벡터를 이용한 Removable block의 판별 21
3.2. 컴퍼넌트 적용성 검증 23
3.2.1. Graphic component 23
3.2.2. 영상처리 component 23
3.3. S/W 제작 24
3.3.1. DB 기능 24
(1) 사용자에 의해 입력되어야 하는 테이블 24
(2) 프로그램의 사용 중 작성되는 테이블 25
3.3.2. AutoCad 기능 25
(1) Move 2D section to 3D position(그림 3.11) 26
(2) Add Point(그림 3.13) 27
(3) Interpolation(그림 3.15) 27
(4) Add New Core Position(그림 3.17) 28
3.3.3. Slope Geometry 기능 29
3.3.4. 투영망 분석기능 30
(1) 투영 분석을 위한 자료의 선택기능 31
(2) 파괴유형분석 기능 32
(3) 투영자료의 그룹기능 33
3.3.5. 분석 기능 34
3.3.6. 시추공 사이에 연결된 불연속면의 자동추출 기능 41
3.3.7. 블록이론을 이용한 불안정 블록의 판별 41
제4장 연구 개발 목표 달성도 및 대외기여도 44
4.1. 기술적 측면 44
4.2. 경제·산업적 측면 44
4.3. 연구결과의 기업 활용 방안 44
4.4. 타 사업에 미치는 효과 45
4.5. 정부 정책과의 연계 방안 45
4.6. 관련 후속 연구 개발의 전망 45
제5장 연구 개발 결과의 현장적용사례 47
5.1. 현장 적용성 시험 사면의 현황정보 47
5.2. 불연속면 분류 48
5.3. 분석 48
5.3.1. 절리군 분석 50
5.3.2. 붕괴 유형별 2차원 안정성 분석 51
5.3.3. 붕괴 유형별 3차원 안정성 분석 53
제6장 연구 개발 결과의 활용계획 61
6.1. 예비설계단계 61
6.2. 시공단계에서의 활용 62
6.3. 블록이론에 의한 안정성 평가 62
제7장 참고문헌 64
초록보기 더보기
I. 시추자료의 투영기법을 이용한 암반절취면 안정성 평가기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
최근 시공능력의 향상으로 암반으로 형성된 대절토 사면이 증가함에 따라 이러한 사면의 설계, 시공, 유지관리의 안정성 확보를 위해서는 정밀 지질조사가 필수적으로 요구되고 있다. 그러나 조사에 활용될 수 있는 방법이 극히 제한적이며, 많은 예산을 투입하여 획득한 시추조사 자료가 충분히 활용되지 못하고 있는 설정이다.
본 연구는 시추공 영상장비(BIPS)에서 측정된 절리의 배열을 3차원으로 전산화하고 전산화된 면구조를 예상 절취면에 투영하여 안정성을 평가하는 s/w를 개발함을 목적으로 한다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
시추공 영상장비(BIPS)에서 측정된 조사 자료의 3차원 적용을 위해 불연속면의 자료를 예상 절취면에 투영하는 것은 면과 면의 교선을 찾는 매우 단순한 알고리듬이다. 그러나 시추위치의 실세계 좌표와 시추공 좌표를 일치시켜야 하고, 예상 절취면을 전산지형도로부터 유추하여야 하며 이들을 적절히 표현하기 위한 복잡한 과정을 해결하여야 한다. 더욱이 이 과정을 자동으로 수행하기 위해서는 투영 자체 보다는 이와 연계된 부가적인 기술이 적절히 접목되어야 하는 문제를 해결해야 하기 때문에 지형도 처리 및 투영기법과 그 결과의 활용기법을 단계적으로 수행할 수 있어야 한다.
또한 절취면에 투영된 불연속면과 이를 바탕으로 분석된 암 블록의 안정성을 평가하기 위해 블록이론에 대한 해석 및 분류방법에 대해 자세히 연구하고자 한다.
IV. 연구개발결과
본 연구에서 제작된 Fracjection은 크게 7가지의 기능으로 제작되었다.
(1) DB 기능
하나의 프로젝트를 하나의 데이터베이스로 관리하도록 제작되었기 때문에 시추코아의 BIPS 자료와 프로그램의 계산 결과를 스스로 처리 저장하게 된다.
(2) AutoCad 기능
시추정보의 정확한 투영을 위해서 AutoCad의 전산도면을 수치화 하여 DEM을 제작하고, 단면도와 평면도를 이용해 3차원 지형정보가 제작되어야 한다. 이를 위해서 AutoCad와의 호환이 가능하도록 제작되었다.
(3) Slope Geometry 기능
임의 단면의 위치를 설정하면 해당 단면의 형상이 DEM을 이용해 자동으로 제작되며, 단면 형상이 데이터베이스에 자동으로 수록된다.
(4) 투영망 분석기능
투영망 분석기능은 조사된 자료의 분포와 안정성을 분석하기 위해 사용되는 알고리듬으로, 시추공에서 조사된 자료를 단면 혹은 3차원에 투영하여 분석을 수행하기 이전에 반드시 수행하여야 하는 매우 중요한 기능이다. Fracjection에서 투영되는 모든 2차원 혹은 3차원 면구조는 그 방위에 따라서 각기 다른 색상으로 표기된다.
(5) 분석 기능
제작된 단면에 시추정보를 2차원 혹은 3차원으로 투영하는 알고리듬으로 다양한 투영의 결과를 3차원으로 획득하기 위하여 투영의 단계를 2차원과 3차원으로 분류하였다.
(6) 시추공 사이에 연결된 불연속면의 자동추출 기능
이 기능은 전기한 2D 단면에서 인접 시추공 사이의 연결 불연속면을 찾아내는 기능을 모든 시추공 사이의 연결 불연속면을 찾아내는 기능이다.
V. 연구개발결과의 현장적용 결과
Fracjection을 이용한 현장적용사례에서 3차원 파괴 모드의 분석결과는 현재 단일 단면을 대상으로 수행하는 파괴분석 결과와 매우 다름을 알 수 있었다. 단일 단면의 2차원 분석은 파괴유형별로 분류한 단일 분석에 국한되어 있어서 면구조가 절취면에 데이라이트 되어있지 않을 경우는 안정성 분석에서 제외되는 문제를 갖는다. 그러나 3차원 분석은 절취면 표면에 발달한 쐐기나 전도파괴 등이 하부의 평면 파괴면과 만나면서 예상파괴블록들이 형성되는 것을 분석할 수 있다. 이는 종합적인 파괴분석은 절취된 표면의 조사만으로는 매우 부족함을 반증한다 할 수 있다. 또한 본 현장적용사례는 절취되지 않은 예상사면을 대상으로 하였는데, 일반적으로 사면이 절취되기 이전의 설계단계에서는 이러한 분석이 불가능 하였다. 그러나 적절량의 사추자료와 Fracjection의 기능을 이용하면 예상절취면의 파괴위험 분석을 수행할 수 있음을 알 수 있었다.
VI. 연구개발결과의 활용계획
현재 사면 및 터널의 설계 시 지반 상태를 파악하고, 사면 설계를 위한 기본 물성자료를 확보하기 위하여 기초 지반 조사에 시추조사를 활용하고 있다. 하지만 시추로 확보되는 시추공과 시추코어를 활용하는 방법은 시추주상도 작성과 시추공 내영상촬영(BIPS)을 통한 불연속면 분석 등, 단편적으로 활용하고 있는 것이 사실이다. 따라서 대형 사면이나 정밀 조사가 필요할 경우 다수의 시추조사를 할 수 밖에 없었다. 따라서 이러한 조사의 결과를 효율적으로 분석하기 위해서는 Fracjection의 활용이 필수 항목이 되어야 할 것이다. 그러므로 개발품을 현장에 적용하면서 그 효율성을 검증하고 그 결과를 홍보하여 점이적으로 개발품의 확산을 유도할 계획이다.
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