• 화약ㆍ발파
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• 제23권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$상에서 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 폭원모델링을 기법을 소개하고, 제안된 기법을 이용하여 홉킨슨 효과 효과와 스폴링 현상을 응용하여 암석코어에 대한 응력파의 전파 및 반사과정을 기존의 외력을 적용함으로써 서로 비교하여 보았다. 암석코어는 직경 20m, 길이 200mm의 입자결합체로서 접촉결합을 이용하여 구성하였으며, 시료의 선단에 주기 0.050m$(50{\mu}s)$의 펄스형태의 폭발하중을 기존의 방법과 제안된 폭원모델링 기법을 이용하여 각기 입사시켰다. 해석결과 두 기법은 서로 유사한 결과를 보였으며, 입사압축파는 0.060ms$(60{\mu}s)$ 이후 시료의 후단에서 반사되어 반사인장파의 형태로 되돌아오면서 시료의 축방향과 직각방향으로 인장균열을 발생시켰다. 또한 시료 중을 전파하는 응력파의 속도는 4,167m/s로 계산되어 물리시료에 대한 측정치 4,300m/s와 $3\%$ 정도의 근소한 오차를 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.545-557
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• 2009

단계별 손상에 따른 취성재료의 동적손상메커니즘을 파악하고자 국내암석을 대상으로 스플릿 홉킨슨 압력바 시스템을 이용한 단계적 충격하중실험을 수행하였다. 실험시료 내 동적손상을 평가하기 위하여 고해상도 X-ray 단층촬영 시스템을 적용하였다. 그 결과 낮은 충격하중에서는 시료 내 전반적으로 축방향 균열 즉 수직균열이 발생하지만, 충격속도가 증가함에 따라 시료와 입사바 또는 전달바와의 접촉면에 구속효과가 발생하여 입사바와의 접촉면 중심부에 균열이 사라지는 경향을 보였다. 그러나 구속력을 적게 받는 시료의 원주표면 부근에서는 박리균열을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권2호
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• pp.119-124
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• 2010

암석의 인장강도에 미치는 변형률 속도 및 수분포화의 영향을 파악하기 위하여 건조상태 및 포화상태 3종류의 암석에 대해서 여러 가지 변형률 속도에서의 홉킨슨효과를 이용한 인장파괴실험을 실시하였다. 실험결과 건조상태뿐만 아니라 포화상태에서도 변형률 속도가 증가할수록 암석의 인장강도는 증가하였다. 특히, 건조 상태에 있어서 암석의 동적인장강도는 암석의 종류와는 상관없이 변형률 속도의 약 1/3승에 비례하는 경향을 나타내었다. 또한, 수분포화의 영향으로 공극률이 높은 사암과 응회암은 건조상태와 비교하여 인장강도가 감소하였으나, 공극률이 0.49%로 낮은 화강암은 건조상태와 포화상태와의 사이에 유의한 차이는 없었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.692-705
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• 2018

발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 이용하여 터널 심발공 주변에 인공 자유면을 형성하고 이를 통해 파쇄도를 향상시키며 동시에 발파 진동을 저감시키는 기술이 개발되어 오고 있다. 본 연구에서는, 실규모 발파 실험 및 3D-DFPA 해석 기법을 통해 인공 자유면의 구조조건에 따른 진동저감 및 발파 효과에 대한 고찰을 수행하였으며, 이에 더불어 인공 자유면 발파에서의 효율적 설계를 위한 경험적 기준을 제안하였다. 분석 결과, 인공 슬롯 자유면은 홉킨슨 효과에 의한 스폴파괴 유발 및 충격진동의 전파경로 차단 등 발파 진동 저감을 야기하는 것으로 판단되었으며, 인공 자유면이 존재하는 경우, 존재하지 않는 경우에 비해 파쇄체적 및 파쇄효율이 모두 증가하는 경향을 보였다. 이는 인공 자유면이 실제 자유면과 동일한 역할을 수행함에 따라 최소저항선의 감소효과를 야기하는 것으로 판단되었으며, 실험 결과를 토대로 발파 공경 및 최소저항선에 대한 발파 파쇄체적의 상관관계를 도출 및 경험적 설계 기준을 제안하였다. 결론적으로, 인공 자유면 발파를 수행 시 발파 공경 대 최소저항선의 비가 약 5에서 8사이의 값을 갖도록 설계하는 것이 가장 이상적인 표준발파 조건에서의 파쇄효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.180-186
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• 2003

동적 인장강도를 평가하기 위해 수치해석기법을 이용하여 홉킨슨효과를 가정한 동적 인장시험의 암석 파쇄 과정을 해석하였다. 동적 인장 파쇄 과정과 정적 인장 파쇄 과정에 명확한 차이가 있음을 밝혔으며, 동적 인장강도와 정적 인장강도의 상위는 응력집중현상과 응력재분배에 의해 발생된다는 것을 지적하였다. 그러나 정적파쇄와 동적파쇄 과정에 큰 차이가 있음에도 불구하고 정적 인장강도와 동적 인장강도는 미시적 인장강도의 균질성 계수가 증가함에 따라 미시적 인장강도의 평균치에 근접하였다. 본 연구로부터 암석의 불균질성은 동적 인장강도에 영향을 미치는 요인이며, 동적 인장강도와 정적 인장강도의 상위를 발생시키는 중요한 요인임을 지적하였다.