Ideal Body Modeling of Rock Frost-thawing

이상물체를 이용한 암반의 동결융해 Modeling

If the groundwater in rock joint is changed into ice, it induces the stress increment by volume increase. Also, if the ice is changed into groundwater again, the stress in joint decreases by volume decrease. The accumulated displacement and fatigues of joints are increased by the stress-hysterisis, induced from the continuous frost-thawing. Also the shear strength is decreased by them continuously. The stress-hysterisis is affected by the atmospheric temperature changes, whose behavior is visco-elasticity, usually. Therefore, Kelvin model could be used to analyze the frost-thawing behavior in winter. The measured data of total 5 points are examined, which are composed of 3 points of shallow joints and 2 points of deep joints. Because shallow weathered rocks have many joints, a lot of Kelvin model are connected and the behaviors are complicated. In case of deep joints, simple Kelvin model is applied and the behaviors are also simple.

동절기에 암반의 절리면 내의 지하수의 동결 시 부피팽창으로 인해 절리면내 응력이 증가할 것이며, 융해 시 부피감소로 인해 응력이 감소되어 원상태로 회복된다. 동결융해과정이 지속적으로 반복되면서 발생되는 응력이력현상으로 인해 암반사면 내의 피로현상이 누적되면서 암반사면 절리면 내 누적 변위가 증가할 뿐만 아니라 전단강도 역시 지속적으로 감소될 것이다. 동결융해로 인한 응력의 이력현상은 대기의 온도의 영향에 의한 것으로, 일반적으로 점탄성 거동을 하게 된다. 그러므로, 일반적으로 점탄성 거동해석에 사용되는 Kelvin 모델을 적용할 수 있다. 동절기의 동결융해에 따른 암반사면의 거동을 해석하기 위하여, 계측깊이에 따라 얕은 절리면 깊이의 3지점과 깊은 절리면의 2지점으로, 총 5곳의 실측자료를 분석하였다. 얕은 절리면의 경우 많은 절리면을 가져, 다수의 Kelvin model이 연결된 상태이므로 거동이 복잡한 형태로 나타났다. 암반이 양호한 깊은 절리면의 경우 단순한 Kelvin model이 연결된 상태이므로, 절리면 거동이 단순한 형태로 나타남을 볼 수 있다.