• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.355-373
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• 2024

일반화된 Hoek-Brown (GHB) 식은 암반공학적 활용에 특화된 비선형 파괴기준식이며 최근 활용 빈도가 증가하고 있다. 그러나 GHB 식은 파괴 시점의 최소주응력과 최대주응력의 관계식이며 GSI≠100이면 파괴면에 작용하는 수직응력과 전단응력의 명시적 관계식 즉, Mohr 파괴포락선식으로 표현이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이 단점으로 인해 GHB 식을 한계평형해석, 상계한계해석, 임계평면법 등과 같은 수치해석기법에 적용하는 것이 쉽지 않다. 이에 따라 최근 GHB Mohr 파괴포락선을 근사적인 해석식으로 표현하려는 연구가 시도되고 있으며 관련 연구에 대한 지속적 관심이 여전히 필요하다. 이 연구에서는 기존 식보다 전단강도 예측 정확도가 높은 근사 GHB Mohr 파괴포락선 수식화 방법을 제시하였다. 개선된 수식화 과정에서는 접선마찰각의 근사 정확도를 높이는 방법과 비선형 GHB 파괴포락선의 접선식을 활용하여 전단강도 근사값의 정확도를 높이는 방법이 이용되었다. 이 논문의 후반부에서는 전단강도 예측 정확성과 계산시간 측면에서 제안된 근사 GHB 파괴포락선들의 장단점을 논의하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권1호
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• pp.81-88
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• 2014

Hoek-Brown 파괴함수를 적용하여 암반구조물의 안정성 분석을 수행하는 경우 암반의 강도를 내부마찰각과 점착력을 이용하여 평가해야하는 경우가 있다. 이러한 경우 ${\sigma}_1-{\sigma}_3$ 관계로 표시된 본래의 Hoek-Brown 함수는 수직응력 (${\sigma}$)과 전단응력 (${\tau}$) 관계인 Mohr 파괴포락선으로 변환되어야 한다. 이 연구에서는 Hoek-Brown 파괴함수의 Mohr 파괴포락선을 구하는 새로운 방법을 제시하였다. 제시한 방법은 Londe (1988)가 제안한 응력무차원화 변환방법을 기초로 하였다. 검증 예제를 통해 새로 유도된 ${\sigma}-{\tau}$ 관계식이 Bray가 유도한 관계식과 정확히 일치한다는 것이 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.19-27
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• 2010

본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 Lade(1977)의 3차원 파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 3차원 파괴규준에 의해 산정된 강도정수와 파괴면의 특성을 살펴보고, Mohr-Coulomb의 파괴규준으로 산정한 전단강도정수와 비교검토하였다. 삼축압축시험결과를 토대로 Lade(1977)의 3차원 파괴규준을 이용하여 파괴시의 ($I_1^3/I_3-27$)과 ($P_a/I_1$) 관계로부터 매개변수인 ${\eta}_1$ 및 m을 구하였다. 3차원 파괴면을 나타내는 정팔면체 평면에서 조면암질 현무암의 파괴면이 가장 크고 스코리아가 가장 작으며, 단면형상은 조면암질 현무암이 가장 삼각형에 가깝고 스코리아가 가장 원형에 가까운 것으로 나타났다. 정팔면체 평면에서 삼축실험결과와 Lade의 파괴포락선 및 Mohr-Coulomb의 파괴포락선을 비교한 결과 높은 응력하에서는 Lade의 파괴규준이 실험치와 일치하며, 낮은 응력하에서는 Mohr-Coulomb의 파괴규준이 실험치와 일치하는 것으로 나타났다. 그리고 Lade의 3차원 파괴면은 Mohr-Coulomb의 3차원 파괴면보다 크며, 이는 Lade의 파괴규준으로 산정된 전단강도정수가 Mohr-Coulomb의 파괴규준으로 구한 것 보다 더 크게 산정됨을 의미한다.

• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.426-441
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• 2018

일반화된 Hoek-Brown (GHB) 파괴조건식은 최근 각종 암반공학적 계산에 활발히 이용되고 있지만 Mohr 파괴포락선이 해석적 수식으로 표시되지 않아 적용범위를 넓히는데 어려움이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이 연구에서는 GHB 파괴함수에 내포된 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 다항식으로 최적 근사시켜 접선마찰각을 수직응력의 명시적 근사함수로 표시하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 직선 또는 2차 다항식으로 최적 근사시킬 경우 접선마찰각에 대한 해석적 해가 존재한다. 이 해를 전단응력 - 접선마찰각 관계식에 대입하면 GHB 파괴함수의 근사적 Mohr 파괴 포락선을 유도하는 것이 가능하다. 유도한 근사 Mohr 파괴포락선은 GSI 값 전체 범위에서 정해와 매우 근사함이 입증되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권1호
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• pp.115-124
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• 2015

Determination of mobilized shear strength parameters (that identify stresses on the failure plane) is required for analyzing the stability by limit equilibrium method. Generalized Hoek-Brown (GHB) and Mohr-Coulomb (MC) failure criteria are usually used for obtaining stresses on the plane of failure. In the present paper, the applicability of these criteria for determining the stresses on failure plane is investigated. The comparison is based on stresses on the real failure plane which are obtained from the Mohr stress circle. To do so, 18 sets of data (consist of principal stresses and angle of failure plane) presented in the literature are used. In addition, the values account for (VAF) and the root mean square error (RMSE) indices were calculated to check the determination performance of the obtained results. Values of VAF and RMSE for the normal stresses on the failure plane evaluated from MC are 49% and 31.5 where for GHB are 55% and 30.5, respectively. Also, for the shear stresses on failure plane, they are 74% and 36 for MC, 76% and 34.5 for GHB. Results show that the obtained stresses and angles of failure plane for each criterion differ from real ones, but GHB results are closer to the empirical results. Also, it is inferred that results are affected by the failure envelope not real failure plane. Therefore, obtained shear strength parameters are not mobilized. Finally, a multivariable regressed relation is presented for determining the stresses on the failure plane.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.288-298
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• 2009

It is well known that the peak strength envelope of geomaterials with no cohesion, such as sand, gravel and rockfill, exhibits significant curvature over a range of stresses. In a practical design of slope, however, the linear Mohr-Coulomb's failure envelope is used as a failure criterion and consequently gives inaccurate safety factors, especially for some ranges of small normal stresses on shallow failure surfaces. Necessity of a nonlinear shear strength envelope in slope stability analysis is on this point. Hence, this study describes how to evaluate nonlinear shear strength of gravel fill materials using the results of large triaxial tests under consolidated-drained condition, and compares the safety factors from slope stability analyses for a homogeneous gravel fill or rockfill embankment incorporating the non-linearity of strength, so as to show its effects on safety factors.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.781-788
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• 2009

강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.487-499
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• 2009

컴퓨터의 성능이 향상되고 해석 알고리즘이 개선될수록 유한요소 모델링은 정교해지고 복잡해지는 경향이 있으며, 그에 상응하여 후처리 기술도 다양하게 발전하게 되었다. 이와같이 하드웨어적, 소프트웨어적인 진전을 바탕으로 탄소성해석에서는 더욱 세분화된 단계적 증분과 반복의 중간 계산 결과를 이용하여 탄소성 거동을 관찰하고 분석하는 것이 실용적인 의미를 갖게 되었다. 이 논문은 유한요소해석을 통해서 얻은 계산 결과로 부터 탄소성 재료의 역학적인 거동을 이론적으로 구성하고, 컴퓨터 그래픽스로 가시화하는 새로운 후처리 방법에 관하여 기술하였다. 또한 소성 거동의 진행을 표현하는 새로운 방법과 해석의 중간단계에서 생성된 데이터를 항복곡면과 응력경로의 형태로 재구성하거나 또는 Mohr원과 파괴포락선의 형태로 재구성하여 탄소성 거동을 분석하고 이해하는 방법을 제안하였다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.153-163
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• 2009

본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준과 Hoek-Brown파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다. 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준을 적용한 결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 5.35 MPa, 내부마찰각은 $50.25^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 16.99 MPa, 내부마찰각은 $60.66^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.33 MPa, 내부마찰각은 $37.05^{\circ}$이다. 암석의 Hoek-Brown의 파괴규준에 대한 회귀분석결과를 토대로 암석의 점착력과 내부마찰각을 선정할 수 있다. 표선리 현무암의 경우 점착력은 4.77 MPa, 내부마찰각은 $52.47^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 14.69 MPa, 내부마찰각은 $60.70^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 $47.60^{\circ}$이다. 이상의 결과를 토대로 Mohr-Coulomb의 파괴포락선과 Hoek-Brown의 파괴규준으로부터 추정된 파괴포락선을 비교한 결과 Hoek-Brown의 파괴규준은 Mohr-Coulomb의 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.27-35
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• 2005

액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.