초록

암반 절취사면 자료를 수집하고 이를 기반으로 암반 절취사면에 대한 구조적·지질학적 DB 의 구축. 조사 및 분석한 절리자료를 통한 3차원절리망 모델링 및, 3차원 절리망에서 발생한 암반블록의 거동성 해석법 연구. 인공신경망 기법을 이용한 사면평가기법 개발함. LabVIEW를 이용하여 현장 계측자료의 온라인 입력시스템 개발. 사면안정성 분석시스댐의 개발을 위해 인공신경망을 이용한 암반사면평가프로그램, 사면에서 지하수 유출량 해석 프로그램, 통계적 모델링 기법을 이용한 암반사면의 안정성 해석 프로그램을 개발.

Abstract ▼

After collection of the rock slope data and construction of the systematical rock slope database, programs based on the new theories (neuro-fuzzy theory, statistical fracture modeling) will be implemented. And through the numerical analysis and in-situ investigation, the validity of the developed pr

After collection of the rock slope data and construction of the systematical rock slope database, programs based on the new theories (neuro-fuzzy theory, statistical fracture modeling) will be implemented. And through the numerical analysis and in-situ investigation, the validity of the developed program will be check.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...6
• CONTENTS ...8
• 목차 ...12
• 제1장 서론 ...16
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...18
• 제1절 암반사면 분류 기준 및 암반사면 데이터베이스 ...18
• 제2절 인공신경망 및 퍼지이론 ...18
• 제3절 암반 절리망 내에서의 지하수 유동 해석 ...19
• 제4절 블록이론 ...20
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...21
• 제1절 이론적 배경 ...21
• 1. 인공신경망 및 퍼지이론 ...21
• 가. 인공신경망 ...21
• (1) 신경망 모델 ...21
• (2) 오류역전파 알고리즘 (Error Backpropagation Algorithm) ...21
• 나. 퍼지이론 ...25
• (1) 퍼지집합 (Fuzzy set) ...25
• (2) 퍼지연산 (Fuzzy operation) ...28
• (3) 퍼지 관계 (Fuzzy relation) ...31
• (4) 퍼지추론 (Fuzzy reasoning) ...32
• (5) 퍼지 추론 모델 (Fuzzy inference system) ...34
• 다. 퍼지뉴럴네트워크 (Fuzzy Neural Network) ...38
• 2. 암반 절리망 내에서의 지하수 유동 이론 ...40
• 가. 3차원 절리망 모델링 ...40
• (1) 절리의 형태 ...40
• (2) 절리의 중심분포 ...41
• (3) 절리의 방향분포 ...42
• (가) Fisher 분포 ...42
• (나) Fisher 분포를 통한 방향벡터의 발생 ...44
• (4) 절리의 간극분포 ...49
• (5) 절리의 길이분포 ...49
• 나. 절리망을 통한 지하수 유동해석 ...50
• (1) 절리 사이의 연결도 해석 ...50
• (가) 원판형 절리를 포함하는 두 평면 사이의 교선 결정 ...50
• (나) 두 절리의 실제 교차여부 결정 ...51
• (다) 두 절리의 교점 결정 ...53
• (라) 절리와 경계면의 교차여부 ...55
• (마) 지하수 유동해석에 필요 없는 절리의 제거 ...57
• 3. 블록이론 ...59
• 가. 블록의 판별 ...59
• 나. 블록 이론의 정의 ...61
• (1) 이론의 주요 가정 및 특징 ...62
• (2) 블록의 분류 ...63
• (3) 유한성 및 거동성 판별 ...63
• (가) 유한성 판별 ...64
• (나) 거동성 판별 ...66
• (4) 파괴종류 판별 및 안전율 계산 ...67
• (가) 벡터 해석의 기본 이론 ...67
• (나) 블록의 파괴 종류와 안전율 ...68
• ① 자유낙하 및 Lifting ...68
• ② 평면파괴 ...69
• ③ 쐐기파괴 ...69
• (5) 안전성 평가 시 지하수의 영향 ...71
• 제2절 연구내용 및 결과 ...75
• 1. 암반 사면 데이터베이스 시스템 구축 ...75
• 가. 절취사면의 정보 및 붕괴이력 자료의 체계적 수집 및 검토 ...75
• 나. 국내 구조적.지질학적 절취 사면 DB시스템 구축 ...75
• 2. 3차원 절리망 모델링 및 검증 ...78
• 가. 절리의 중심분포 ...79
• 나. 절리의 길이분포 ...86
• 다. 절리의 방향성 ...87
• 라. 절리의 간극 ...87
• 3. 3차원 절리망에서 발생한 암반블록 거동성 해석법 연구 ...90
• 가. 암반 사면의 절리망 및 다각형 구성 ...90
• (1) 사면과 교차하는 절리선 계산 ...90
• (2) 사면 내부의 교차점 ...91
• (3) 블록의 구성 및 판별 ...93
• 나. 블록의 부피 및 최대 심도 ...94
• (1) 꼭지점 선별 ...94
• (가) 서로 인접한 2개의 절리로 형성되는 꼭지점 ...94
• (나) 닫혀진 삼각형의 판별 ...95
• (다) 남은 절리면을 이용하여 꼭지점 선별 ...95
• (2) 블록의 최대 심도 ...95
• (3) 블록의 부피 ...96
• 다. 지하수의 영향을 고려한 안전율 산정 ...96
• 라. 블록의 발생영역 ...98
• 마. 사면 평가 지수 ...99
• 4. 뉴로 - 퍼지 모델을 이용한 사면 안전성 평가 ...105
• 가. 자료의 수집 ...105
• 나. ANFIS 설계 ...109
• (1) 클로스터의 동정 (culster identification) ...109
• (2) 모델의 동정 (model identification) ...110
• (가) 최소자승법(least-squares estimation) ...111
• (나) 최급강화법(gradient descent) ...112
• 5. 현장 계측자료의 온라인 입력 시스템 개발 ...116
• 가. LabVIEW System ...116
• 나. LabVIEW를 이용한 온라인 입력시스템 ...116
• 6. 사면안전성 분석 및 방재시스템 개발 ...119
• 가. 뉴로-퍼지 모델을 이용한 암반사면평가 프로그램 ...119
• (1) 프로그램 개요 ...119
• (2) 추론결과 분석 및 검증 ...121
• (3) 주요 입력변수별 영향 ...135
• (가) 지하수 ...135
• (나) 사면의 경사 ...138
• 나. 사면내 지하수 유출수량 해석 프로그램 ...139
• (1) 프로그램 개요 ...139
• (가) Domain and Seed ...140
• (나) Fracture Information ...141
• (다) Analysis ...141
• (2) 프로그램의 검증 ...143
• (가) 직접계산에 의한 검증 ...143
• (나) 기존 해석프로그램을 통한 검증 ...148
• (3) 현장 적용 ...151
• (가) 현장 조건 ...151
• (나) 절리 모델링 ...154
• ① 방향 분포 ...154
• ② 직경분포와 체적밀도 ...155
• (다) 현장 적용 결과 ...159
• 다. 통계적 모델링 기법을 이용한 암반사면의 안전성 해석 프로그램 ...160
• (1) 프로그램 개요 ...160
• (가) 입력자료 ...162
• (나) 블록의 발생영역 ...167
• (2) 프로그램의 검증 ...169
• (가) 폐다각형 찾기 알고리즘 ...169
• (나) 유한블록 및 거동가능블록 판별 알고리즘의 검증 ...171
• (다) 부피 및 최대 심도 검증 ...175
• (라) 안전율 계산과정의 검증 ...178
• (마) 출력과정의 검증 ...179
• (바) 반복 회수 ...182
• ① Fisher 상수 K ...182
• ② 절리의 밀도 ...182
• ③ 절리의 길이 ...182
• (3) 암반사면에의 현장 적용 ...187
• (가) 현장조건 ...188
• (나) 해석과정 ...188
• (다) 해석 결과 ...190
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...196
• 제1절 연구개발 목표 및 평가 착안점 ...196
• 제2절 연구개발 목표의 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...197
• 제5장 기술개발결과의 활용계획 ...198
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...199
• 제7장 참고문헌 ...200