지하 공사 굴착 과정에서 주변 암반의 비선형 역학 반응과 투수 유동 진화 메커니즘을 밝히기 위해, 열역학 내부 변수 이론에 기반한 경화-연화 탄소-소성 손상-투수 융합 수치 모델을 통합적으로 구축하였다. 모델은 Logistic 함수를 사용하여 손상 진화 방정식을 재구성함으로써 손상의 발생, 가속 확산 및 포화 과정을 더욱 정확하게 묘사하며, 쌍곡선 함수 경화 법칙을 도입하여 피크 이전 단계에서 항복면의 확장과 피크 이후 단계에서 수축 행동을 특징짓는다. 또한 간극압 밀도 효과와 균열 확장으로 인한 투수성 강화가 모두 반영된 이방성 투수율 모델을 결합하였다. 본 모델을 기반으로 FLAC3D 플랫폼을 이차 개발하였고, 실내 응력-변형 및 투수율 실험 데이터를 사용하여 신뢰성을 검증하였다. 이를 바탕으로 특정 지하 공사 굴착 사례를 결합하여 굴착 해체에 의해 유발된 주변 암반 반응을 체계적으로 분석하였으며, 주변 암반 아치형 침하 및 수평 변위 수렴의 변형 양상을 규명하였다. 또한 공간적으로 3차원 재구성된 투수율 특성을 밝히며, 채굴구역 인접 부위에서 이방성이 현저히 증가하는 반면, 다른 구역에서는 압축이 우세함을 나타냈다. 결과는 본 모델이 암반의 탄성 변형, 경화 강화, 연화 파괴 전 과정을 상당히 정확하게 모사하고, 이를 투수 유동과의 융합 효과와 함께 구현할 수 있음을 보여준다.

탄소-소성 손상; 경화-연화 항복; 투수 융합; 수치 모델