The extent and depth of brittle failure around circular tunnel with stress conditions

Failure of underground structures in hard rocks is a function of the in-situ stress, the intact rock strength and the distribution of fractures in the rock mass. At highly stressed regime, brittle failure is often observed due to excavation-induced stress. The characteristics of brittle failure are classified as failure grade, failure initiation stress, extent of failure and depth of failure. For safety construction of underground structures, these characteristics of brittle failure with stress conditions should be understood. In this study we evaluated the relationship between the extent and depth of failure with stress conditions for failure happened model specimens through true triaxial model experiments. The extent and depth of failure were determined using visual observation and computed tomography (CT). The results indicate that the depth of failure was affected by differential stress perpendicular to the axis of tunnel. However the extent of failure was irrelevant to the stress conditions.

응력조건에 따른 원형터널 주변의 취성파괴범위와 파괴심도

경암 내 암반구조물의 파괴는 현지응력의 크기, 무결암의 강도 그리고 암반 내에 존재하는 불연속면의 상태에 의해 결정되며, 특히 높은 현지응력이 작용하는 경우 유도응력에 의해 취성파괴가 발생할 수 있다. 취성 파괴의 특성은 파괴수준, 파괴개시시점, 파괴범위와 파괴심도 등으로 구분할 수 있으며, 암반구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 응력조건에 따른 취성파괴의 특성을 규명하여야 한다. 본 연구에서는 취성파괴가 발생한 상태에서 응력조건에 따른 파괴범위와 파괴심도를 평가하고자 하였다. 이를 위해 진삼축 압축응력조건에서 모형실험을 수행하였으며, 취성파괴가 발생한 모형실험체에 대하여 육안관찰과 컴퓨터단층촬영을 수행하여 파괴심도와 파괴범위를 결정하였다. 파괴심도는 터널단면에 작용하는 축차응력의 크기에 영향을 받으나 파괴범위의 경우 응력조건에 따른 뚜렷한 경향성을 보이지 않는 것으로 나타났다.