• Tunnel and Underground Space
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• v.7 no.2
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• pp.143-149
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• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.10 no.3
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• pp.301-308
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• 2000

Non-linear behavior of rock under compression can be predicted by a crack model. Crack growth in rock renders rock anisotropic. The degree of anisotropy is explained in terms of elastic moduli as a function of load level. In this study, we calculate the changes of elastic moduli due to crack growth numerically by using a crack model and compare these values with experimental results obtained from the measurement of ultrasonic wave velocities. Image processing technique is used to obtain the initial crack information needed for the numerical calculation of elastic moduli.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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• 2000.09a
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• pp.47-55
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• 2000

Non-linear behavior of rock under compression can be predicted by a crack model. Crack growth in rock renders rock anisotropic. The degree of anisotropy is explained in terms of elastic moduli as a function of load level. In this study, we calculate the changes of elastic moduli due to crack growth numerically by using a crack model and compare these values with experimental results obtained from the measurement of ultrasonic wave velocities. Image processing technique is used to obtain the initial crack information needed for the numerical calculation of elastic moduli.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.2 no.2
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• pp.72-85
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• 2000

Rock is a very complex and heterogeneous material, containing structural flaws due to geologic generation process. Because of those structural flaws, deformation and failure of rock when subjected to differential compressive stresses is non-linear. To simulate the non-linear behavior of rock, mechanical crack models, that is, sliding and shear crack models have been used in several studies. In those studies, non-linear stress-strain curves and various behaviors of rock including the changes of effective elastic moduli ($E_1$, $E_2$, ${\nu}_1$, ${\nu}_2$, $G_2$) due to crack growth were simulated (Kemeny, 1993; Jeon, 1996, 1998). Most of the studies have mainly focused on the verification of the mechanical crack model with relatively less attempt to apply it to practical purposes such as numerical analysis for underground and/or slope design. In this study, the validity of mechanical crack model was checked out by simulating the non-linear behavior of rock and consequently it was applied to a practical numerical analysis, finite element analysis commonly used.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.3 no.2
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• pp.23-32
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• 2001

Rock masses are usually discontinuous in nature, as a result of various geological processes they have underdone and they contain rock joints and bridges. Crack propagation and coalescence processes mainly cause rock failures in tunnels. In this study, we focused on the crack initiation, propagation and coalescence process of rock materials containing two pre-existing open cracks arranged in different geometries. During uniaxial compression, wing crack initiation stress, wing crack propagation angle, and crack coalescence stress of Diastone gypsum and Yeosan Marble specimens were examined. And crack initiation, propagation, and coalescence processes were observed. Shear, tensile and mixed (shear+tensile) types of crack coalescence occurred. To compare the experimental results with Ashby & Hallam model, crack coalescence stress was normalized and it generally agreed with the experimental results.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.27 no.1
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• pp.26-38
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• 2017

In this study, bedding rock permeability was measured using Berea sandstones with three different beddings. The fracture permeability was also measured using tight sandstone with two different fracture regimes considering in-situ stress conditions. The Berea sandstone with vertical, horizontal and non-bedding was used to analyze evolution of permeability upon in-situ stress conditions. In order to describe applied effective stress around rock in underground, the triaxial pressure cell & hydrostatic pressure cell was designed and permeability experiments were performed with controlled axial and confining pressures. The measurement of permeability was conducted by increasing and decreasing effective stress. The permeability of non-bedding rock sample is the most sensitive to applied stress conditions and fracture permeability of tight sandstone increases with fracture treatment with proppant.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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• 1999.03a
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• pp.25-31
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• 1999

암석 내에 포함된 불연속면으로 인하여 암석은 압축하중 하에서 복잡한 거동을 한다. 이러한 복잡한 거동은 변형률강화(strain hardening), 변형률연화(strain softening), 부피팽창(dilatancy)등의 비선형 거동을 포함하는데, 이들은 균열의 성장, 상호작용(interaction), 연합(coalescence) 등을 통하여 발생한다(Brace et al., 1972; Kranz, 1983). 이와 같은 암석의 비선형적 거동을 설명하기 위하여 여러 형태의 균열모형이 개발된 바 있다(Costin, 1985; Nemat-Nasser ＆ Horii, 1982; Wang & Kemeny, 1993; Jeon, 1998). (중략)

• Tunnel and Underground Space
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• v.11 no.3
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• pp.217-224
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• 2001

Rock masses are usually discontinuous in nature due to various geological processes and contain rock joints and bridges. Crack propagation and coalescence processes in rock bridge mainly cause rock failures in slopes, foundations, and tunnels. In this study, we focused on the crack initiation, propagation and coalescence process of rock materials containing two pre-existing open cracks arranged in different geometries. Specimens of 120${\times}$60${\times}$25 mm in size, which were made of Yeoman Marble, were prepared. In the specimens, two artificial cracks were cut with pre-existing crack angle ${\alpha}$, bridge angle ${\beta}$, pre-existing crack length 2c and bridge length 2b. Wing crack initiation stress, wing crack propagation angle, and crack coalescence stress were measured and crack initiation, propagation and coalescence processes were observed during uniaxial compression. Crack coalescence types were classified and analytical study using Ashby and Hallam model (1986) was performed to be compared with the experimental results.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.277-284
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• 1996

암석의 파괴인성계수는 암석이 갖는 불균질성 및 비등방성에 의하여 시험조건에 따른 측정자료의 분산이 심하다. 즉, 시험편의 형태나 크기에 따른 변화가 심하여 기존의 선형탄성 파괴역학 이론의 적용에 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 자료의 분산을 최소화하기 위한 방법의 하나로 균열감응도를 적용한 해석을 제시하고 있다. 균열감응도란 파괴역학 실험 당시 시험편에 가해진 인공 균열의 감응도를 말하며 이는 3점 하중에 의한 파괴가 균열의 성장에 의한 파괴인지, 혹은 단순히 인장파괴에 의한 것인지를 판명함으로써 측정자료의 선택을 명확하게 하기 위한 방법의 하나로 적용될 수 있다.