• Geomechanics and Engineering
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• 제6권6호
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• pp.561-575
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• 2014

Estimating seismic displacements has a great importance for foundations on or adjacent to slope surfaces. However, dynamic solution of the problem has received little attention by previous researchers. This paper presents a new analytical model to determine seismic displacements of the shallow foundations adjacent to slopes. For this purpose, a dynamic equilibrium equation is written for the foundation with failure wedge. Stiffness and damping at the sliding surface are considered variable and a simple method is proposed for its estimation. Finally, for different failure surfaces, the calculated dynamic displacement and the surfaces with maximum strain are selected as the critical failure surface. Analysis results are presented as curves for different slope angles and different foundation distances from edge of the slope and are then compared with the experimental studies and software results. The comparison shows that the proposed model is capable of estimating seismic displacement of the shallow foundations adjacent to slopes. Also, the results demonstrate that, with increased slope angle and decreased foundation distances from the slope edge, seismic displacement increases in a non-linear trend. With increasing the slope angle and failure wedge angle, maximum strain of failure wedge increases. In addition, effect of slope on foundation settlement could be neglected for the foundation distances over 3B to 5B.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.977-995
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• 2017

It is well accepted that rock failure mechanism influence the cutting efficiency and determination of optimum cutting parameters. In this paper, an attempt was made to research the factors that affect the failure mechanism based on discrete element method (DEM). The influences of cutting depth, hydrostatic pressure, cutting velocity, back rake angle and joint set on failure mechanism in rock-cutting are researched by PFC2D. The results show that: the ductile failure occurs at shallow cutting depths, the brittle failure occurs as the depth of cut increases beyond a threshold value. The mean cutting forces have a linear related to the cutting depth if the cutting action is dominated by the ductile mode, however, the mean cutting forces are deviate from the linear relationship while the cutting action is dominated by the brittle mode. The failure mechanism changes from brittle mode with larger chips under atmospheric conditions, to ductile mode with crushed chips under hydrostatic conditions. As the cutting velocity increases, a grow number of micro-cracks are initiated around the cutter and the volume of the chipped fragmentation is decreasing correspondingly. The crack initiates and propagates parallel to the free surface with a smaller rake angle, but with the rake angle increases, the direction of crack initiation and propagation is changed to towards the intact rock. The existence of joint set have significant influence on crack initiation and propagation, it makes the crack prone to propagate along the joint.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.181-191
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• 2004

옹벽의 벽면이 거친 경우에 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 분포형태는 뒷채움재의 내부마찰각과 옹벽의 벽면마찰각 뿐만 아니라 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과와 파괴면의 형상에도 영향을 받는다. 따라서 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 크기와 비선형의 분포형태를 정확히 산정하기 위해서는 토압 산정 시 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과와 실제적인 파괴면의 형상을 고려해야 한다. 본 연구에서는 강성옹벽이 옹벽의 정점을 중심으로 회전하는 경우에 대하여 뒷채움재에서의 아칭효과와 실제적인 비선형의 파괴면 형상을 고려함으로써 비선형의 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였다. 그리고 제안식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 제안식으로부터 얻어진 예측치들을 기존의 모형시험 결과들과 비교한 결과 제안식은 만족스런 토압 예측치를 제공하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.284-292
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• 2015

일반화된 Hoek-Brown 파괴함수는 GSI 지수를 이용하여 현장 암반의 강도정수를 결정하는 경험적 비선형 파괴조건식으로서 오늘날 다양한 암반공학적 설계에 널리 활용되고 있다. 그러나 여전히 많은 암반공학 전문가들이 암반의 강도를 마찰각과 점착력으로 표현하는 것에 익숙하다. 또한 거의 대부분의 암반안정성해석 수치해석 프로그램이 간편한 선형 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 채택하고 있다. 이에 따라 Hoek-Brown 파괴함수를 Mohr-Coulomb 파괴함수 틀에서 이해하는 방법의 제시가 필요하다. 이 연구에서는 한계해석 상계정리를 적용하여 유도된 줄기초의 지지력 공식을 활용하여 Hoek-Brown 파괴조건을 따르는 천부 암반의 등가마찰각과 등가점착력을 계산하는 방법을 제안하였다. 일반화된 Hoek-Brown 파괴함수가 내포하는 접선점착력-접선마찰각 관계식을 이용하여 지지력 상계해를 마찰각의 함수로 표현한 후 최소 지지력 조건의 마찰각을 탐색하여 이를 등가마찰각으로 간주하였다. 제안된 방법을 활용하여 GSI, $m_i$, 교란계수 D가 등가마찰각과 등가점착력에 미치는 영향을 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권2호
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• pp.89-106
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• 2010

Sliding within the dam foundation is one of the key failure modes of a gravity dam. A two-dimensional (2-D) physical model test has been conducted to study the sliding failure of a concrete gravity dam under overloading conditions. This model dam was instrumented with strain rosettes, linear variable displacement transformers (LVDTs), and embedded fiber Bragg grating (FBG) sensing bars. The surface and internal displacements of the dam structure and the strain distributions on the dam body were measured with high accuracy. The setup of the model with instrumentation is described and the monitoring data are presented and analyzed in this paper. The deformation process and failure mechanism of dam sliding within the rock foundation are investigated based on the test results. It is found that the horizontal displacements at the toe and heel indicate the dam stability condition. During overloading, the cracking zone in the foundation can be simplified as a triangle with gradually increased height and vertex angle.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.499-502
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• 2003

The purpose of this study is to understand the sliding characteristics of the infilling-joint surface using the new devised shear test apparatus with changeable slope for the original infilling materials and the infilling materials experienced cyclic freezing-thawing processes. Three types of the mother rock classified as the igneous rock, the metamorphic rock and the sedimentary rock and the infilling materials were collected for laboratory test. The cohesion according to the slope change of the rock joint shows large variation within ${\pm}$5 degrees but the internal friction angle shows appears the linear decreasing tendency. It is confirmed that the affecting factor of slope change of rock joint at the behavior of rock mass is larger than that of the infilling thickness. Test results show that the cohesion and the internal friction angle in 100 times of cyclic freezing-thawing processes are decreased about 50 percent compared with original one. A further study using various infillings materials would lead to a better understanding of the failure mechanism of rock mass by slope change of rock joint.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.228-235
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• 2005

Hoek-Brown의 파괴기준식으로부터 암반의 내부마찰각 및 점착강도를 계산한 후, Mohr-Coulomb의 항복함수를 이용하여 소성 보정이 적용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 본 연구에서는 이러한 계산 과정이 연약 암반이나 낮은 봉압 조건의 암반에 대해서는 적합하지 않다는 사실을 보여주고자 한다. 즉, Hoek-Broun 재료 모델로부터 직접 및 간접적 적용에 의해 소성 보정을 수행하는 과정을 제시하였으며, 이를 통해 직접적 적용이 간접적 적용에 비해, 비선형 파괴면을 더욱 효과적으로 모사할 수 있고, 특히 봉압이 낮은 응력 조건에서 효과적임을 보여주고자 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권5호
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• pp.519-527
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• 2022

Shear failure in soil is the primary cause of most geotechnical structure failures or instability. Soil water content is a significant factor affecting soil shear strength. In this study, the shear strength of samples with different water contents was tested. The shear strength, cohesion, and internal friction angle decreased with increasing water content. Based on the variation of cohesion and internal friction angle, the water content zone was divided into a high-water content zone and low-water content zone with a threshold water content of 15.05%. Cohesion and internal friction angle have a good linear relationship with water content in both zones. Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) test presented that the aggregates size of the compacted loess gradually increases with increasing water content. Meanwhile, the clay in the compacted loess forms a matric that envelops around the surface of the aggregates and fills the inter-aggregates pores. A quantitative analysis of bound water and free water under different water contents using a nuclear magnetic resonance (NMR) test was carried out. The threshold water content between bound water and free water was slightly below the plastic limit, which is consistent with the results of shear strength parameters. Combined with the T2 distributions obtained by NMR, one can define a T2 relaxation time of 1.58 ms as the boundary point for bound water distribution without free water. Finally, the effects of bound water and free water on shear strength parameters were analyzed using linear regression analysis.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.293-308
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• 2012

암반 절리면과 같이 입자와 연속체 평면의 접촉면에서의 전단거동은 전체 구조물의 거동을 지배할 수 있다. 암반설계의 효율을 높이기 위해서는 입자와 연속체 평면의 접촉면 전단거동 메커니즘에 대한 기초적인 이해와 접촉면 전단강도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 연속체 평면의 표면 거칠기의 영향을 알아보기 위하여 개별요소법 수치해석 프로그램인 $PFC^{2D}$를 사용하였다. 이 때 표면 거칠기는 매끄러운 평면, 중간 거칠기 평면, 거친 평면의 세 가지로 구분하였다. 접촉면 전단시험에서 입자 형상 및 입자 파쇄의 영향을 연구하기 위하여 one ball 모델과 clump 및 cluster 모델을 형성하여 상대적으로 비교 분석하였다. 이 때 입자의 형상은 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형으로 모델링하였다. 수치해석 결과, 표면 거칠기가 클수록 접촉면 전단강도 및 마찰각이 크게 나타났으며, 또한 간극률이 크게 증가하였다. 표면이 매끄러운 one ball 모델보다 작은 입자들의 결합으로 이루어져 표면이 굴곡진 모델, 즉 clump 모델의 접촉면 전단강도 및 마찰각이 크게 나타났다. 입자의 결합이 파괴되는 모델, 즉 cluster 모델의 접촉면 전단 강도 및 마찰각이 같은 형상의 clump 모델보다 작게 나타났으며, 파괴포락선은 비선형으로 나타났다. 이러한 결과로부터 연속체 평면의 거칠기 및 입자의 형상이 입자와 평면의 접촉면 전단거동 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.53-60
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• 2008

본 연구에서는 균질 지반에 매설된 단독말뚝에 수평하중이 작용할 경우 말뚝 배면지반에서 발생되는 여러 가지 거동 특성, 즉 말뚝 배면지반의 변형영역, 파괴면의 경사각, 그리고 회전절점과 같은 거동 특성을 모형실험을 통하여 규명하고자 모형실험을 수행하였다. 이는 말뚝의 휨력에 대한 저항력 산정에 매우 중요한 사항이다. 그 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 수평하중이 작용하는 단독말뚝 배면지반에서 쐐기 파괴면은 거의 선형적인 거동 특성을 나타내고, 말뚝과 파괴면이 이루는 경사각은 말뚝 길이, 말뚝 두부의 변위에 상관없이 지반의 상대밀도 증가에 따라 조금씩 증가하다 일정한 값으로 수렴하는 경향을 나타낸다.