The Journal of Engineering Geology (지질공학)

The Korean Society of Engineering Geology (대한지질공학회)
권호 표지

Anisotropy of shear strength according to roughness in joint surface

절리면 거칠기에 의한 전단강도 이방성

  • 이창훈 ((주)경창지오컨설탄트) ;
  • 정교철 (안동대학교 지구환경과학과)
  • Published : 2002.12.01
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Abstract

In order to quantify the anisotropic properties of rock included joints and shear behavior in joint surface, the mold is Produced for rock joint surface using gypsum Plaster and Peformed for replicated joint models made of cement mortar. Rock sample is measured using mechanical profilometer before testing and their result is expressed quantitatively. The statistical parameters and the fractal dimension by fractal theory for roughness is investigated its coordinate value for numerical process. The shear strength to the shear displacement in low level normal stress ismaintained or increased in most joint models. Their results present that this relationship is depended several roughness properties in joint model for natural rock joint. The relationship between the shear strength and the Properties for profiles estimated by some statistical parameter in roughness has the low correlation and is not constant. The result between the data for direct shear test and using Barton's equation, Barton's equation has not the effectiveness for the effect of anisotropy and has not suitable to recognizing the properties for joint surface. It means that JRC has not the properties of anisotropic rock surface. The fractal dimension is well correlated with the data of direct shear test than those of JRC. New experimental formulae using fractal dimension is comported with the anisotropic properties for direct shear test.

절리면에서의 이방성 및 전단거동을 정량적으로 파악하기 위한 목적으로 암석 절리면에 석고 몰드를 제작한 후 시멘트 몰타르를 이용하여 복제된 절리모델에 직접전단시험을 실시하였다. 시험 전 암석 시험편의 절리면에 대하여 기계식 단면측정기를 이용하여 절리면의 거칠기를 측정하고 이에 대한 결과를 수치화하였다. 수치화를 통하여 제시된 좌표값을 통하여 거칠기의 통계적 변수와 프랙탈 차원을 구하였다. 대부분의 절리모형에서, 낮은 수직응력 수준에서 전단변위에 따른 전단응력의 값이 지속되거나 상승하였다. 이는 자연상태의 절리면에 대하여 형성된 전리모형의 경우 단일 거칠기 특성에 의존되지 않음을 나타낸다 거칠기에 대한 여러 통계적 변수에 의해 제시된 단면의 특성과 전단강도와의 관계는 일정하지 않으며, 대부분 낮은 상관관계를 가지고 있음이 확인되었다. JRC를 이용한 Barton의 경험식과 실제 실험에서 주어진 값을 비교한 결과 Barton의 경험식은 거칠기에 대한 이방성의 영향을 고려하기 어려우며, 절리면에 대한 특성을 파악함에 있어서 적절하지 않은 것으고 판단된다. 프랙탈 차원의 경우 동일한 단면에 대하여 이방성을 고려할 수 있었으며, 이를 이용한 경험식을 사용한 결과 시험결과와 유사한 이방성을 인지할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 지질공학회지 v.3 절리면에서의 전단거동 특성과 역학적 파라미터들 간의 상관성 이종욱;이찬구;홍신일;장천중;최원학
  2. 터널과 지하공간 v.4 절리면의 거칠기에 다른 암석 절리의 전단강도 및 변형 거동에 관한 연구 이상돈;강준호;이정인
  3. Engrg. Geology v.7 Review of a new shear strength criterion for rock joint Barton N. https://doi.org/10.1016/0013-7952(73)90013-6
  4. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. and Geomech. Abstr. v.13 Rock mechanics review : The shear strength of rock and rock joint Barton N. https://doi.org/10.1016/0148-9062(76)90003-6
  5. Tech. Prepared for U.S. Nuclear Rehulatory Commission Laboratory characterization of rock joint, Nuclear Waste Rehulatory Analyses, San Antonio. Tex. Hsiung T. H.;Kana D. D.;Ahola M. P.;Chowdhury A. H.
  6. Mech. Jointed and Faulted Rock, Rossmanith(ed.) Measurement of rock joint roughness and its directional shear strength Huang T. H.;Doong Y. S.
  7. Engineering geology v.48 Box fractal dimension as a measure of statistical homogeneity of jointed rock masses Kulatilake P.H. S. W.;Reno Fiedler;Bibhuti B.Panda
  8. Int. J. Rock Mech. and Mining Sci. v.36 Requirements form accurate quantificatione of self-affine roughness using the roughness-length method Kulatilake P. H. S. W.;Um J. https://doi.org/10.1016/S0148-9062(98)00170-3
  9. J. Eng. Mech. Development of new peak shear-strength criterion for anisotropic rock joints Kulatilake P. H. S. W.;Fellow, ASCE.;Um J.;Panda B. B.;Nghiem, N.
  10. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr v.32 no.6 New peak shear strength criteria for anisotropic rock joints Kulatilake P. H. S. W.;Shou G.;Huang T. H.;Morgan R. M.
  11. Rock Mech. Rock Engng. v.30 no.4 Requirements for accurate estimation of fractal parameters for self-affine roughness profiles using the line scaling method Kulatilake P. H. S. W.;Um J.;Pan G. https://doi.org/10.1007/BF01045716
  12. Int. J. Solids Structures v.35 no.31-32 Requirements for accurate quantification of self-affine roughness using the variogram method Kulatilake P. H. S. W.;Um J.;Pan G. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00308-9
  13. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. and Geomech. Abstr. v.27 Joint roughness measurement using Shadow Profilometry Maerz N. H.;Franklin J. A.;Bennet C.P.
  14. Geophys. Res. Lett. v.17 A simple method to estimate the fractal dimension of a self affine series Malinverno A. https://doi.org/10.1029/GL017i011p01953
  15. Wear v.5 Characterization of surface roughness Myer M. O. https://doi.org/10.1016/0043-1648(62)90002-9
  16. Proc. 1st Cong. ISRM Lisbon v.1 Multiple modes of shear failure in rodks Patton F. D.
  17. Discontinuity analysis for rock engineering Priest S. D.
  18. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. and Geomech. Abstr. v.16 Estimating joint roughness coefficients Tse R.;Cruden D. M. https://doi.org/10.1016/0148-9062(79)90241-9