An Experimental Study for the Scale Effects on Shear Behavior of Rock Joint

절리면 전단거동의 크기효과에 관한 실험적 연구

The scale effect of specimens on the shear behavior of joints is studied by performing direct shear tests on six different sizes in Granite. The peak and residual shear stress, shear displacement, shear stiffness, and dilation angle are measured with the different normal stress(0.29~2.65MPa) and roughness parameters. It is also shown that both the joint roughness coefficient(JRC) and the joint compression strength(JCS) reduce with increasing joint length. A series of shear tests show about 56~67% reduction in peak shear stress, and about 18~44% in residual shear stress, respectively as the contact area of joint increases from 12.25 to $361cm^2$. Also the variation of dilation angle is $27^{\circ}$ at normal stress of 0.29 MPa and $6^{\circ}$ at normal stress of 2.65 MPa, respectively. The envelopes considering scale effect for JRC are made for the peak shear strength of rock joint in comparison with the Barton's equation.

화강암 시료에서 절리면 시편의 크기효과를 연구하기 위해 6가지 크기의 인공절리 시편을 제작하여 직접전단시험을 수행하였다. 각기 다른 수직응력 0.29~2.65MPa과 절리면의 거칠기 파라미터에 대하여 최대전단응력, 잔류전단응력, 전단강성 및 팽창각이 이 연구를 위해 평가되었다. 거칠기 파라미터중 절리거�s계수(JRC)와 절리면의 압축강도(JCS)는 시편의 크기가 증가할수록 감소하였다. 시편의 절리면적이 $12.25cm^2$에서 $361cm^2$으로 증가할 경우 최대전단응력은 약 56~67%, 잔류전단응력은 18~44%까지 감소하였다. 또한 팽창각은 수직응력이 0.29 MPa일 때 $27^{\circ}$, 2.65 MPa일 때 $6^{\circ}$의 변화를 보였다. JRC 크기효과를 고려한 전단강도 관계식이 Barton의 경험식과 비교되었다.