• 제목/요약/키워드: Hoek and Brown material

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LS-DYNA 발파 모델링에서 현장암반의 특성을 반영하기 위한 Hoek-Brown 파괴기준과 Holmquist-Johnson-Cook 콘크리트 재료모델의 접목 (Integrating the Hoek-Brown Failure Criterion into the Holmquist-Johnson-Cook Concrete Material Model to Reflect the Characteristics of Field Rock Mass in LS-DYNA Blast Modeling)

  • 최병희;선우춘;정용복
    • 화약ㆍ발파
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    • 제38권3호
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    • pp.15-29
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    • 2020
  • 본 논문에서는 Hoek-Brown (HB) 파괴기준을 Holmquist-Johnson-Cook (HJC) 콘크리트 재료모델에 접목시킴으로써 LS-DYNA 상에서 암반발파를 모델링할 때 현장암반의 고유한 특성이 잘 반영될 수 있도록 도모하였다. 이것은 많은 지질학적 불연속면을 포함하고 있는 현장암반이 지니고 있는 독특한 특징을 강조하기 위함이다. 두 모델의 접목은 HB 파괴기준으로 HJC 재료모델의 정적 강도 부분을 교체함으로써 이루어지며, 교체과정은 통계학적 곡선적합 기법에 의해 수행된다. 본 논문에서는 접목의 과정이 상세하게 소개되며, 획득된 HJC 재료모델의 사용에 대한 실례도 제시된다. 제시된 수치계산은 현장의 석회암 암반의 단일공 발파에 대한 평면변형률 모델링으로서 LS-DYNA가 제공하는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법과 다중재료 라그랑주-오일러(MMALE) 정식화 기법을 조합하여 수행된다.

범용 Boek-Brown 파괴기준식의 직접 및 간접적 적용에 관한 수치해석과정의 비교 분석 (Comparison between Direct and Indirect Implementation of Generalized Hoek and Brown Failure Criterion in Numerical Analysis Procedure)

  • ;최성웅
    • 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.

Hoek-Brown 암석에서 발생된 탄성균열의 균질화 (Homogenization of Elastic Cracks in Hoek-Brown Rock)

  • 이연규;전석원
    • 터널과지하공간
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    • 제19권2호
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    • pp.158-166
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    • 2009
  • Hoek-Brown 암석에서 응력에 의해 발생되는 균열의 전파특성을 수치해석적으로 분석하기 위한 기초연구로서 탄성균열의 균질화 기법이 제안되었다. 균열의 개시조건으로 Hoek-Brown 경험식이 이용되었고, 균열의 방향 탐색을 위해 임계면법이 이용되었다. 균열물질과 무결암으로 구성된 대표체적에 대해 체적평균 응력 및 변형률 개념을 적용하여 균열과 신선암의 역학적 특성을 균질화시킴으로써 등가 이방성매질의 구성관계식을 유도하였다. 제안된 균질화모델을 포트란 코드로 작성하여 상업유한요소 코드인 COSMOSM에 이식하였다. 제안된 수치해석모델의 적합성을 검증하기 위하여 2차원 평면변형률조건에서 수치 일축압축시험을 실시하였다. 모델 상하부 가압면의 구속조건을 달리한 2가지 해석모델을 선정하여 구속조건이 일축압축시험편의 변형 및 파단면 형성형태에 미치는 영향이 분석되었다. 균열의 균질화를 고려한 수치 일축압축시험 결과는 실제 실험에서 발생되는 형태와 유사한 변형거동 및 파단면 형성 특성을 잘 나타내었다.

A complement to Hoek-Brown failure criterion for strength prediction in anisotropic rock

  • Bagheripour, Mohammad Hossein;Rahgozar, Reza;Pashnesaz, Hassan;Malekinejad, Mohsen
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제3권1호
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    • pp.61-81
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    • 2011
  • In this paper, a complement to the Hoek-Brown criterion is proposed in order to derive the strength of anisotropic rock from strength of the corresponding truly intact rock. The complement is a decay function, which unlike other modifications or suggestions made in the past, is multiplied to the function of the original Hoek-Brown failure criterion for intact rock. This results in a combined and extended form of the criterion which describes the strength of anisotropic rock as a varying fraction of the corresponding truly intact rock strength. Statistical procedures and in particular regression analyses were conducted into data obtained in experiments conducted in the current research program and those collected from the literature in order to define the Hoek-Brown's criterion complement. The complement function was best described by a simple polynomial including only three constants to be empirically evaluated. Further investigations also showed that these constants can be related to the other readily available parameters of rock material which further facilitate determining the constants. A great and prime advantage of the proposed complement is that it is mathematically simple including the least possible number of empirical constants which are easily estimated with minimum experimental effort. Moreover, proposed concept does not suggests any change to the original Hoek-Brown criterion itself or its constants and serves whenever anisotropy does exist in the rock. This further implies on the possibility of using any other failure criterion for intact rock in conjunction with the compliment to reach the strength of anisotropic rock.

Limit analysis of 3D rock slope stability with non-linear failure criterion

  • Gao, Yufeng;Wu, Di;Zhang, Fei;Lei, G.H.;Qin, Hongyu;Qiu, Yue
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제10권1호
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    • pp.59-76
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    • 2016
  • The non-linear Hoek-Brown failure criterion has been widely accepted and applied to evaluate the stability of rock slopes under plane-strain conditions. This paper presents a kinematic approach of limit analysis to assessing the static and seismic stability of three-dimensional (3D) rock slopes using the generalized Hoek-Brown failure criterion. A tangential technique is employed to obtain the equivalent Mohr-Coulomb strength parameters of rock material from the generalized Hoek-Brown criterion. The least upper bounds to the stability number are obtained in an optimization procedure and presented in the form of graphs and tables for a wide range of parameters. The calculated results demonstrate the influences of 3D geometrical constraint, non-linear strength parameters and seismic acceleration on the stability number and equivalent strength parameters. The presented upper-bound solutions can be used for preliminary assessment on the 3D rock slope stability in design and assessing other solutions from the developing methods in the stability analysis of 3D rock slopes.

편마암에서 계측결과와 RMR을 이용한 터널의 거동 연구 (The Application of Observational Method for Tunnel Analysis in Gneiss Rock)

  • 정강진;김찬국;황의석;김학문
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.916-924
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    • 2006
  • This research concentrates on presenting a more reasonable and engineering tunnel interpretation method with the numerical value observation data using the Hoek-Brown Model that uses mining observation data gained during construction, and the experience material constant of m and s for Seoul Underground tunnel field, which was evaluated as RMR III and RMR IV for its bedrock ratings, and by modifying and complementing the properties of ground materials with the direct method, one method in back analysis, and by using the field measurement value.

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혈암의 이방성을 고려한 비선형 강도정수 및 파괴규준식 산정 (Nonlinear Strength Parameters and Failure Characteristics of Anisotropy Rock - Shales)

  • 김영수;이재호;허노영;방인호;성언수
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.713-720
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    • 2000
  • The directional response of strength and deformation on the rocks acting by external loads is called by strength and deformability anisotropy, respectively. Peak strength and its failure criteria of anisotro rocks have been studied and reported. Many authors have investigated in detail the behavior of triaxial peak strength of anisotropic rocks(Jaeger 1960, McLamore & Gray 1967, Hoek & Brown 1980, Ramamurthy & Rao 1985). They concluded that the triaxial strength of anisotropic rocks varies according to the inclination of discontinuity in specimens. And, the minimun triaxial strength occurs in the specmen with 60° of inclination angle ; and specimens with 0° or 90° inclination have maximum triaxial strength. Based on the experimental result, the behavior triaxial strength is investigated. The triaxial compression tests due to the angle bedding plane have been conducted and the material constants, 'm' and 's', cohesion and angle of friction and nonlinear strength parameters to fit for the failure criterion were derived from the regression analysis. And, the experimental date are employed to examine three existing failure criteria for peak strength, provided by Jaeger, McLamore and Hoek & Brown and Ramamurthy & Rao. For a shale, the suitability of the failure criteiria of triaxial peak strength for anisotropic rocks is discussed.

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굴착면 거칠기를 고려한 암반 근입 현장타설말뚝의 주면 하중전이함수 제안 (Shear Load-Transfer Function of Rock-Socketed Drilled Shafts Considering Borehole Roughness)

  • 설훈일;우상윤;한근택;정상섬
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권7호
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    • pp.23-35
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    • 2006
  • 본 연구에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면하중전이특성을 분석하기 위하여, 주요 영향요소(일축압축강도, 거칠기, 수직강성, 초기구속응력, 재료성질)에 따라 일정수직강성(Constant Normal Stiffness, CNS)조건의 직접전단시험을 수행하였다. 그 결과 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주변하중전이특성을 3구간으로 이상화할 수 있었으며, 각 구간에서의 거동을 지배하는 주요 요소의 영향 및 그에 따른 거동을 파악할 수 있었다. 이를 토대로 암반의 절리 및 풍화상태를 나타내는 GSI(Geological Strength Index)를 이용한 Hoek-Brown 파괴기준(1997)을 적용하여, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 굴착면 거칠기를 고려한 새로운 주면 하중전이함수를 제안하였다. 제안된 하중전이함수는 기존 7본의 말뚝 재하시험 결과와 비교분석을 수행하였으며, 그 결과 본 제안식이 암반 굴착면의 거칠기 및 암반특성을 적절히 반영함을 알 수 있었다.

Bearing capacity of foundation on rock mass depending on footing shape and interface roughness

  • Alencar, Ana S.;Galindo, Ruben A.;Melentijevic, Svetlana
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제18권4호
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    • pp.391-406
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    • 2019
  • The aim of this paper was to study the influence of the footing shape and the effect of the roughness of the foundation base on the bearing capacity of shallow foundations on rock masses. For this purpose the finite difference method was used to analyze the bearing capacity of various types and states of rock masses under the assumption of Hoek-Brown failure criterion, for both plane strain and axisymmetric model, and considering smooth and rough interface. The results were analyzed based on a sensitivity study of four varying parameters: foundation width, rock material constant (mo), uniaxial compressive strength and geological strength index. Knowing how each parameter influences the bearing capacity depending on the footing shape (circular vs strip footing) and the footing base interface roughness (smooth vs rough), two correlation factors were developed to estimate the percentage increase of the ultimate bearing capacity as a function of the footing shape and the roughness of the footing base interface.

굴착면 거칠기를 고려한 암반 근입 현장타설말뚝의 주면하중전이 특성 (Load Transfer Characteristics of Rock-Socketed Drilled Shafts Considering Hole Roughness)

  • 설훈일;정상섬;우상윤
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.494-505
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    • 2006
  • In this study, using constant normal stiffness(CNS) direct shear tests, side shear load distribution were analyzed by the influencing parameters of unconfined compressive strength, surface roughness, confining stress, and material properties. Based on the CNS tests, side shear load transfer function of drilled shafts in rock is proposed using geological strength index(GSI), which indicates discontinuity and surface condition of rock mass in Hoek-Brown criterion. Though comparisons with results of nine drilled shafts's load tests, it is found that the load-transfer curve by this study is in good agreement with the general trend observed by in situ measurements, and thus represents a significant improvement in the prediction of bearing capacity of drilled shaft.

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