초록
기초 지반이나 댐, 사면 등을 건설할 경우, 성토재로 입자 크기가 큰 조립 재료를 많이 사용하고 있다. 따라서 이러한 조립재료의 전단 거동은 구조물의 안정성에 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 구조물과 입자의 접촉면 혹은 입자들간의 접촉면에서 발생하는 입자 파쇄는 전체 지반의 특성을 변화시키고 따라서 구조물의 안정성에 문제를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 입자의 파쇄 유무에 따른 전단 거동의 특성을 파악하기 위해 개별요소법(DEM, Distinct Element Model)을 기반으로 하는 수치해석 프로그램 PFC2D를 이용하여 직접전단실험을 재현하였다. 입자의 모델을 파쇄 모델과 비 파쇄 모델로 구분하여 총 4개의 모델을 모사하고 그 결과를 분석하였다. 비 파쇄 모델에는 one ball 모델과 clump 모델이, 파쇄 모델에는 cluster 모델과 Lobo-crushing 모델을 적용하였다. 입자의 구성은 Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)가 제안한 8개 입자의 조합으로 구성하였다. 해석 결과, 내부마찰각 순서는 clump 모델 > cluster 모델 > one ball 모델 순이며, 전체를 비교해 봤을 때 원형입자모델보다 입자 결합모델이, 파쇄 모델보다 비 파쇄 모델의 내부마찰각이 크게 나타났다. 또한 기존에 제시된 Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)의 모델은 입자 파쇄 거동을 모사하기에는 부적합하다는 결론을 얻을 수 있었다.
Granular soils having a large particle size have been used as a filling material in the construction of foundation, harbor, dam, and so on. Consequently, the shear behavior of this granular soil plays a key role in respect of stability of structures. For example, soil particle crushing occurring at the interface between structure and soil and/or within soil mass can cause a disturbance of ground characteristics and consequently induce issues in respect of stability of structures. In order to investigate the shear behavior according to an existence and nonexistence of particle crushing, numerical analyses were conducted by using the DEM (Discrete Element Method)-based software program PFC2D (Particle Flow Code). By dividing soil particle bonding model into crushing model and noncrushing model, total four particle bonding models were simulated and their results were compared. Noncrushing model included one ball model and clump model, and crushing model included cluster model and Lobo-crushing model. The combinations of soil particle followed the research results of Lobo-Guerrero and Vallejo (2005) which were composed of eight circles. The results showed that the friction angle was in order of clump model > cluster model > one ball model. The particle bonding model compared to one ball model and noncrushing model compared to crushing model showed higher shear strength. It was also concluded that the model suggested by Lobo-Guerrero and Vallejo (2005) is not appropriate to simulate the soil particle crushing.
