• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2004년도 추계학술발표 논문집
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• pp.119-134
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• 2004

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권3호
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• pp.489-504
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• 2017

The localized shear and the slip lines are easily observed in elastic-brittle-plastic rock. After yielding, the strength of the brittle rock suddenly drops from the peak value to the residual value, and there are slip lines which divide the macro rock into numbers of elements. There are slippages of elements along the slip lines and the displacement field in the plastic region is discontinuous. With some restraints, the discontinuities can be described by the combination of two smooth functions, one is for the meaning of averaging the original function, and the other is for characterizing the breaks of the original function. The slip lines around the circular opening in the plastic region of an isotropic H-B rock which subjected to a hydrostatic in situ stress can be described by the logarithmic spirals. After failure, the deformation mechanism of the plastic region is mainly attributed to the slippage, and a slippage parameter is introduced. A new analytical solution is presented for the plane strain analysis of displacements around circular openings. The displacements obtained by using the new solution are found to be well coincide with the exact solutions from the published sources.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.250-263
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• 2005

암반 내 형성된 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애 요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준 증가에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 원형 터널 공시체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합 모델을 이용하여 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 응력 강도비 증가에 따라 진행된 균열 발전단계를 미소파괴음 특성 변수들에 대한 상세 분석을 통해 평가하였다. $PFC^{2D}$ 해석을 통해 공동 주변에서의 미세 균열 발생과 전파 과정을 성공적으로 가시화하였으며 이를 통해 이축 압축시험 결과의 신뢰성과 시험방법의 적정성을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.311-321
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• 2007

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.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.304-317
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• 2009

대부분의 결정질 암석은 압축강도에 비해 인장강도가 현저하게 낮으므로 근본적으로는 인장에 의한 취성파괴의 형태를 나타낸다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 과지압을 받는 심부터널 주변 암반의 취성파괴 특성을 파악하기 위하여 국내 대표 암종인 흑운모 화강암과 화강암질 편마암의 대심도 암석시료에 대한 손상제어시험을 수행하고, 이로부터 점착력과 마찰각의 변화특성을 파악하였다. 또한 그 결과를 이용하여 CWFS 모델을 구성하고, 이 모델을 지하심부에 굴착되는 터널에 적용하여 터널주변 암반에 발생하는 취성파괴 양상 및 파괴가능 심도를 M-C 모델 결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.99-108
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• 2002

본 연구에서는 탄성, 탄소성 및 실험을 통해 유도된 비선형-취성-소성 모델을 지하 심부 원형터널의 경우에 적용하여 각 모델에 따른 특성과 추정되는 응력재분배 및 응력교란 범위를 비교하였다. 현지 초기응력의 크기와 주응력차가 커질수록 파괴영 역이 파괴되지 않은 영역에 미치는 응력재분배와 교란의 영향이 증가되기 때문에, 탄소성 또는 탄성 해석의 경우보다 비선형-취성-소성 해석결과에서 응력재분배 및 교란영역, 주응력차와 변위가 더 크게 발생하였다. 따라서 현지 응력 수준과 현지 주응력차가 클 경우, 비선형-취성-소성 해석에 의해 손상영 역의 범위가 더 크게 발생할 것으로 예측되므로 손상해석의 필요성이 증대될 것으로 판단되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권4호
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• pp.585-600
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• 2017

This study deals with simple solutions for a spherical or circular opening excavated in elastic-brittle plastic rock mass compatible with a linear Mohr-Coulomb (M-C) or a nonlinear Hoek-Brown (H-B) yield criterion. Based on total strain approach, the closed-form solutions of stresses and displacement are derived simultaneously for circular and spherical openings using original H-B and M-C yield criteria. Two simple numerical procedures are proposed for the solution of generalized H-B and M-C yield criteria. Based on incremental approach, the similarity solution is derived for circular and spherical openings using generalized H-B and M-C yield criteria. The classical Runge-Kutta method is used to integrate the first-order ordinary differential equations. Using three data sets for M-C and H-B models, the results of the radial displacements, the spreading of the plastic radius with decreasing pressure, and the radial and circumferential stresses in the plastic region are compared. Excellent agreement among the solutions is obtained for all cases of spherical and circular openings. The importance of the use of proper initial values in the similarity solution is discussed.

• Computers and Concrete
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• 제25권1호
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• pp.15-27
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• 2020

During the past decades, the application of acoustic emission techniques (AET) through the diagnosis and monitoring of the fracture process in materials has been attracting considerable attention. AET proved to be operative among the other non-destructive testing methods for various reasons including their practicality and cost-effectiveness. Concrete and rock structures often demand thorough and real-time assessment to predict and prevent their damage nucleation and evolution. This paper presents an overview of the work carried out on the use of AE as a monitoring technique to form a comprehensive insight into its potential application in brittle materials. Reported properties in this study are crack growth behavior, localization, damage evolution, dynamic character and structures monitoring. This literature review provides practicing engineers and researchers with the main AE procedures to follow when examining the possibility of failure in civil/resource structures that rely on brittle materials.