폐광산 지역의 지반 침하 메커니즘 분석과 PFC의 적용

Abstract

본 연구의 전반적인 내용은 지반침하의 기본 메커니즘 중에 함몰침하의 메커니즘 분석과 개별 요소법 프로그램인 PFC의 소개로 구성되었다. 물성치 도출을 통해 함몰 침하의 시각적인 모델링과 단양 덕성지역에 대한 지반안정성 분석에 대한 적용과 비교 분석하여 타당성을 검증하였다. 추가적으로 트러프형 침하의 적용 여부도 PFC을 사용하여 비교하였다. 먼저 지반 침하의 발생 메커니즘 중에 국내에 주로 발생되는 함몰 침하의 메커니즘을 분석하였다. 함몰 메커니즘 중에 비교적 함몰 침하에 적합한 이론식인 응력아치-체적팽창 이론을 분석하였다. 이 이론식을 단양 덕성지역에 적용하여 조사지역 침하지의 침하가 채굴적의 함몰 침하와의 연관성을 알아보았다. 다음으로 지반 안정성 해석에 잘 적용되지 않는 PFC의 기본적인 특성을 파악하였다. 앞의 이론식에 적용한 조사지역의 침하지를 PFC로 모델링하여 분석해서 비교하였다. 침하 이론식을 적용한 안정성 해석 결과는 안정하다고 생각되었다. 그러나 체적팽창률과 같은 입력변수의 적절한 설정인지가 의심된다. 그에 따라 비교 수행된 함몰형 침하의 PFC 해석은 시각적인 모델링을 할 수 있는 장점이 있지만 모델링 설정에 한계가 있었다. 또한 트러프형 침하를 나타내기 위해 PFC 모델을 사용하지만 모델당 소요되는 시간이 많고 ball 입자의 거동이 일관성이 결여되는 문제가 발생하였다.; General contents this research consist of the mechanism analysis of crown hole subsidence among basic mechanisms of ground subsidence and the use of the PFC in discrete element method. Visual modeling of crown hole subsidence in Danyang-Duksung area is confirmed reasonable. Additional application of trough subsidence are compared using the PFC. Crown hole subsidence among basic mechanisms of ground subsidence are analyzed. Stress arch-swelling of volume theory in applied for the analyzing of the crown hole subsidence. The theory is applied to Danyang-Duksung area and the subsidence in Danyang-Duksung area is analyzed in connection with the crown hole subsidence. The basic character of the PFC in studied. The research area is analyzed using the PFC modeling, and the results are compared with the theoretical results. The results from the stability analysis based on subsidence theory have shown the test area is safe. But the input parameter like the bulking factor is in a wide range. Therefore, the PFC analysis of the crown hole subsidence is useful for visual modeling, but has a limitation in the size of the model. The PFC model can be used for the analyzing of the trough subsidence, but has a limitation due to the excessively large time and the inconsistent behaviour of the ball elements.