• 제목/요약/키워드: Interface friction angle

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개별요소법을 이용한 핵석층의 물성 산정 : 화강암질 편마암 지역에 분포하는 핵석층의 예

  • 유승학;박영도;김기석;박현익;서영호;박연준
    • 한국암반공학회:학술대회논문집
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    • 한국암반공학회 2007년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.130-139
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    • 2007
  • We have carried out numerical compression experiments to estimate the mechanical properties (Mohr-Coulomb and elastic) of corestone-bearing saprolites in Beolgyo area. The studied saprolite, consisting of mechanically much stronger corestone and weaker matrix, is a weathering product of the Precambrian granitic gneiss in the Youngnam massif. Since the saprolite consists of larger corestones with diameter up to 2m, it is impossible to directly measure the mechanical properties by physical experiments. We have measured the mechanical properties of corestone and matrix from naturally occurring saprolite and have used them as a reference for our numerical model. Then, we mixed each material and carried out biaxial compression tests while varying the volume percentage of corestones from 0 to 57%. We found that both cohesion and internal friction angle increase with the volume percentage of corestones while elastic modulus remains constant. We found the results from numerical experiments are in contradiction to what is known from physical experiments using artificial saprolites. This may be due to a possibility that the sharp and discrete nature of interface between corestone and matrix in physical experiments differs from the gradual interfacial nature in numerical modelling and natural saprolites.

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Computer modeling and analytical prediction of shear transfer in reinforced concrete structures

  • Kataoka, Marcela N.;El Debs, Ana Lucia H.C.;Araujo, Daniel de L.;Martins, Barbara G.
    • Computers and Concrete
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    • 제26권2호
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    • pp.151-159
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    • 2020
  • This paper presents an evaluation of shear transfer across cracks in reinforced concrete through finite element modelling (FEM) and analytical predictions. The aggregate interlock is one of the mechanisms responsible for the shear transfer between two slip surfaces of a crack; the others are the dowel action, when the reinforcement contributes resisting a parcel of shear displacement (reinforcement), and the uncracked concrete comprised by the shear resistance until the development of the first crack. The aim of this study deals with the development of a 3D numerical model, which describes the behavior of Z-type push-off specimen, in order to determine the properties of interface subjected to direct shear in terms cohesion and friction angle. The numerical model was validated based on experimental data and a parametric study was performed with the variation of the concrete strength. The numerical results were compared with analytical predictions and a new equation was proposed to predict the maximum shear stress in cracked concrete.

지반과 숏크리트 라이닝의 인터페이스 특성에 관한 실험적 연구 (Experiments on Interfacial Properties Between Ground and Shotcrete Lining)

  • 장수호;이석원;배규진;최순욱;박해균;김재권
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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    • pp.407-414
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    • 2004
  • Interfacial properties between rock mass and shotcrete play a significant role in the transmission of loads from the ground to shotcrete. These properties have a major effect on the behaviours of rock mass and shotcrete. They, however, have merely been assumed in most of numerical analyses, and little care has been taken in identifying them. This paper aimed to identify interfacial properties including cohesion, tension, friction angle, shear stiffness, and normal stiffness, through direct shear tests as well as interface normal compression tests for shotcrete/rock cores obtained from a tunnel sidewall. Mechanical properties such as compression strength and elastic modulus were also measured to compare them with the time-dependent variation of interfacial properties. Based on experiments, interfacial properties between rock and shotcrete showed a significant time-dependent variation similar to those of its mechanical properties. In addition, the time-dependent behaviours of interfacial properties can be well regressed through exponential and logarithmic functions of time.

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암종에 따른 토사와 암반 경계면의 마찰각 변화 특성에 관한 연구 (A Study on Friction Angle of Rock-Soil Contacts for Rock Type)

  • 이수곤;임창호
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.9-14
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    • 2002
  • It is common that the soil layer is few meters below the earth surface and there are rock masses below the soil layer in the view of geological characteristics in Korea. The boundary between rock and soil is clearly divided. When dealing with the stability of rock masses, as in the case of rock slopes or dam foundations, the majority of the collapses is not within the soil layer, but within the soil-rock boundary. Therefore, it is important to identify the shear strength characteristics between soil-rock contacts. It has been common practice to assume that the strength of the soil or shale represents the minimum strength present. However, it has been suggested by Patton(1968) that such an assumption may not be valid and that lower shear strengths might be obtained along the soil-rock interface than for either material alone. Then, in this thesis, introduce rock and residual soil shear strength tests and the specimen preparation and testing procedures are described in detail and also the testing results are presented and discussed.

Numerical modelling of the pull-out response of inclined hooked steel fibres

  • Georgiadi-Stefanidi, Kyriaki;Panagouli, Olympia;Kapatsina, Alexandra
    • Advances in concrete construction
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    • 제3권2호
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    • pp.127-143
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    • 2015
  • Steel fibre reinforced concrete (SFRC) is an anisotropic material due to the random orientation of the fibres within the cement matrix. Fibres under different inclination angles provide different strength contribution of a given crack width. For that the pull-out response of inclined fibres is of great importance to understand SFRC behaviour, particularly in the case of fibres with hooked ends, which are the most widely used. The paper focuses on the numerical modelling of the pull-out response of this kind of fibres from high-strength cementitious matrix in order to study the effects of different inclination angles of the fibres to the load-displacement pull-out curves. The pull-out of the fibres is studied by means of accurate three-dimensional finite element models, which take into account the nonlinearities that are present in the physical model, such as the nonlinear bonding between the fibre and the matrix in the early stages of the loading, the unilateral contact between the fibre and the matrix, the friction at the contact areas, the plastification of the steel fibre and the plastification and cracking of the cementitious matrix. The bonding properties of the fibre-matrix interface considered in the numerical model are based on experimental results of pull-out tests on straight fibres.

강보강재로 보강된 실트질 모래의 배수 및 비배수 인발력 (Drained and Undrained Pullout Capacity in Steel Strip Reinforced Silty Sands)

  • 이홍성
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권6호
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    • pp.5-13
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    • 2006
  • 지하수 급속저하와 같은 비배수 상태에서는 흙과 보강재 사이의 경계면(interface)에서 발생하는 과잉간극수압으로 인하여 유효응력이 감소할 수도 있으며, 이는 보강재의 인발력 감소로 이어지기도 한다. 본 연구에서는 각기 다른 종류의 흙(순수모래, 5, 10, 15, 35% 실트질 모래)과 상재하중(30, 100, 200kPa)을 대상으로 배수 및 비배수 실내인발시험을 실시하여 최대 배수인발력과 최대 비배수인발력을 서로 비교하였다. 시험결과 배수인발력과 비배수인발력 모두 실트 함유량에 의해 영향을 받고, 흙의 내부마찰각이 증가함에 따라 인발력 또한 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 상재하중이 증가함에 따라 인발력도 증가하였으며, 최대인발력에 도달하는데 소요되는 인발거리도 증가하였다. 비배수 시험에서는 과잉간극수압이 발생함에 따라 보강재에 작용하는 유효응력이 감소하였으며, 그 결과 배수 조건과 비교하여 인발력과 인발거리가 감소하였다.

말뚝의 인발저항에 대한 지중 구속압 영향 분석을 위한 실내모형실험 (Effect of Ground Confine Pressure on Pullout Resistance of Piles Using Model Experiment)

  • 유승경;홍기권
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.27-34
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    • 2023
  • 본 연구에서는 말뚝에 작용하는 구속압과 지반의 세립분 함유율을 고려한 말뚝 인발실험을 실시하였다. 그리고 실험 결과를 이용하여 말뚝의 인발저항에 미치는 지중 구속압의 영향을 분석하여 인발저항정수를 고찰하였다. 인발실험 결과, 모형지반의 세립분 함유율과 구속압의 크기에 관계없이 약 7mm~9mm의 인발변위에서 최대인발저항력이 발생되었다. 말뚝의 최대인발저항력은 모형지반의 세립분 함유율이 증가할수록 감소하였고, 이러한 경향은 구속압이 클수록 현격하게 나타났다. 말뚝인발실험 결과의 신뢰성을 검토하기 위해 인발저항력을 이론식으로 산정해 실험결과와 비교한 결과, 모든 구속압 조건에서 세립분 함유율 증가에 따라 실험값과 이론값 모두 동일하게 인발저항력이 감소하는 경향을 보였다. 인발저항정수에 대한 분석 결과, 말뚝과 지반의 경계에서 발생하는 인발저항력에 있어서 주변 지반의 세립분 함유율이 증가할수록 경계면 마찰각보다 부착력의 영향이 커지는 것을 확인하였다.

Prediction of rock slope failure using multiple ML algorithms

  • Bowen Liu;Zhenwei Wang;Sabih Hashim Muhodir;Abed Alanazi;Shtwai Alsubai;Abdullah Alqahtani
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제36권5호
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    • pp.489-509
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    • 2024
  • Slope stability analysis and prediction are of critical importance to geotechnical engineers, given the severe consequences associated with slope failure. This research endeavors to forecast the factor of safety (FOS) for slopes through the implementation of six distinct ML techniques, including back propagation neural networks (BPNN), feed-forward neural networks (FFNN), Takagi-Sugeno fuzzy system (TSF), gene expression programming (GEP), and least-square support vector machine (Ls-SVM). 344 slope cases were analyzed, incorporating a variety of geometric and shear strength parameters measured through the PLAXIS software alongside several loss functions to assess the models' performance. The findings demonstrated that all models produced satisfactory results, with BPNN and GEP models proving to be the most precise, achieving an R2 of 0.86 each and MAE and MAPE rates of 0.00012 and 0.00002 and 0.005 and 0.004, respectively. A Pearson correlation and residuals statistical analysis were carried out to examine the importance of each factor in the prediction, revealing that all considered geomechanical features are significantly relevant to slope stability. However, the parameters of friction angle and slope height were found to be the most and least significant, respectively. In addition, to aid in the FOS computation for engineering challenges, a graphical user interface (GUI) for the ML-based techniques was created.

PFC를 이용한 입자 파쇄 모델의 적용성 연구 (Applicability of Particle Crushing Model by Using PFC)

  • 정선아;김은경;이석원
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.47-57
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    • 2010
  • 기초 지반이나 댐, 사면 등을 건설할 경우, 성토재로 입자 크기가 큰 조립 재료를 많이 사용하고 있다. 따라서 이러한 조립재료의 전단 거동은 구조물의 안정성에 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 구조물과 입자의 접촉면 혹은 입자들간의 접촉면에서 발생하는 입자 파쇄는 전체 지반의 특성을 변화시키고 따라서 구조물의 안정성에 문제를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 입자의 파쇄 유무에 따른 전단 거동의 특성을 파악하기 위해 개별요소법(DEM, Distinct Element Model)을 기반으로 하는 수치해석 프로그램 PFC2D를 이용하여 직접전단실험을 재현하였다. 입자의 모델을 파쇄 모델과 비 파쇄 모델로 구분하여 총 4개의 모델을 모사하고 그 결과를 분석하였다. 비 파쇄 모델에는 one ball 모델과 clump 모델이, 파쇄 모델에는 cluster 모델과 Lobo-crushing 모델을 적용하였다. 입자의 구성은 Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)가 제안한 8개 입자의 조합으로 구성하였다. 해석 결과, 내부마찰각 순서는 clump 모델 > cluster 모델 > one ball 모델 순이며, 전체를 비교해 봤을 때 원형입자모델보다 입자 결합모델이, 파쇄 모델보다 비 파쇄 모델의 내부마찰각이 크게 나타났다. 또한 기존에 제시된 Lobo-Guerrero and Vallejo(2005)의 모델은 입자 파쇄 거동을 모사하기에는 부적합하다는 결론을 얻을 수 있었다.

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유한차분해석과 개별요소해석을 이용한 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력 연구 (A Study on the Ultimate Point Resistance of Rock Socketed Drilled Shafts Using FLAC3D and UDEC)

  • 이재환;조후연;유광호;정상섬
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제28권1호
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    • pp.29-39
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    • 2012
  • 본 연구에서는 암반근입 현장타설말뚝의 선단지지력에 영향을 미치는 주요 영향인자들과 이들 영향인자에 따른 선단지지력의 변화특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석은 일반적으로 널리 사용되는 연속체해석 중 유한차분해석(FDM)과 암반에 존재하는 불연속면(절리, 단층 등)의 특성을 고려할 수 있는 불연속체해석 중 개별요소해석(DEM)을 병행함으로서 해석의 정확도를 높였다. 그 결과, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력($q_{max}$)은 암반의 탄성계수($E_m$), 불연속면의 간격($S_j$)에 비례하여 증가하였으며, 말뚝의 직경(D)에는 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 불연속면의 경사($i_j$)에 대해서는 불연속면의 경사($i_j$)가 $0^{\circ}$ < $i_j$ < $60^{\circ}$일 때의 선단지지력은 그 외 경사의 선단지지력에 비해 최대 약 50%까지 감소하였으며 이는 말뚝으로부터 전해진 하중에 의하여 말뚝하부 암반 자체 보다 암반의 불연속면에서 먼저 전단파괴가 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 불연속면의 경사($i_j$)가 불연속면의 내부마찰각(${\phi}_j$)과 근접할 때 선단지지력이 최소치에 가까운 것으로 나타났으며, 따라서 불연속면의 경사가 일반적인 암반 및 암반 불연속면 내부마찰각의 범위인 $20^{\circ}{\sim}40^{\circ}$에 존재할 때는 선단지지력의 산정 시 반드시 불연속면 경사의 영향을 고려해야하는 것으로 나타났다.