화약ㆍ발파 (Explosives and Blasting)

대한화약발파공학회 (Korean Society of Explosives and Blasting Engineering)
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국내 화강암 재료의 동적 전단강도 특성에 대한 실험적 연구

An Experimental Study on the Dynamic Shear Strength Characteristics of Granite Materials in Korea

  • 오세욱 (한국지질자원연구원 심층처분환경연구센터) ;
  • 최병희 (한국지질자원연구원 심층처분환경연구센터) ;
  • 박의섭 (한국지질자원연구원 심층처분환경연구센터) ;
  • 김경규 (전북대학교 공과대학 에너지 저장/변환공학대학원) ;
  • 신찬휘 (전북대학교 공과대학 에너지 저장/변환공학대학원) ;
  • 조상호 (전북대학교 공과대학 에너지 저장/변환공학대학원)
  • 투고 : 2023.06.14
  • 심사 : 2023.06.27
  • 발행 : 2023.06.30
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초록

암반발파나 고속충돌과 같이 동적 충격하중에 노출된 암석재료의 거동 해석 및 공학적 활용을 위해서는 동적 거동특성을 반영할 수 있는 인자의 산출 및 모델링 과정이 필수적이다. 특히, 이러한 동적 충격/파괴 현상들의 경우, 경제적⋅환경적 요인에 따라 실규모 실험에 한계성이 존재하며, 대신 수치해석적 접근을 통한 모사기법이 널리 활용되고 있다. 반면, 국내 암석재료에 대한 동역학적 특성인자들에 대한 연구사례는 양과 질의 모든 측면에 있어 매우 한정적이고, 상이한 특성을 보이는 해외 암종에 대한 연구 데이터에 의존하고 있다. 본 연구에서는 국내 화강암 재료에 대한 동적 압입 전단실험 수행을 통해 동적 전단강도 특성을 분석하고, 재료모델에 반영하기 위한 입력변수들을 산정 및 제시하였다. 실험결과를 토대로 동적 전단강도와 하중속도의 상관관계에 대해 분석하였으며, 서로 다른 두 가지 초기 구속압 조건을 적용하여 구속압에 대한 영향성 또한 고찰하였다. 최종적으로 실험 이론적 예측 및 기존 연구사례들과의 비교를 통해 실험결과에 대한 신뢰성을 검토하였으며, 향후 연구 방향을 간략히 제시하였다.

The analysis and engineering use of rock materials exposed to dynamic impact loads, such as rock blasting and high-speed collisions, require the calculation and modeling process that reflects dynamic behavioral characteristics. In particular, for such dynamic shock/destruction phenomena, there are limitations to full-scale experiments due to economic and environmental factors, and instead, simulation techniques through numerical analysis are widely used. However, studies on the dynamic characteristics of domestic rock materials are very limited in terms of both quantity and quality, and rely heavily on research data of overseas rocks showing different characteristics. In this study, dynamic shear strength characteristics were investigated through the performance of dynamic punch shear experiments on domestic granite materials, and input variables for reflecting in material models were calculated and presented. The correlation between dynamic shear strength and load velocity was analyzed based on experimental results, and the impact of confining pressure was also examined by applying two different initial confining pressure conditions. In addition, the reliability of the experimental results was reviewed through comparison with theoretical predictions and existing research cases, and a brief presentation of future research directions was provided.

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과제정보

본 연구는 한국지질자원연구원의 주요사업인 '심지층 개발과 활용을 위한 지하심부 특성평가 기술 개발(과제코드: GP-2020-010)'의 일환으로 수행되었습니다.

참고문헌

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